Производство стержней из холоднотвердеющих смесей

Министерство образования Украины

НМетАУ

Кафедра литейного производства

Реферат

на тему:

«Производство стержней из холоднотвердеющих смесей»

Выполнил: cт.гр. ПТ-01 Eugene T-off

Проверила: асс. Осипенко И.А.

г. Днепропетровск

2004

Использование новых типов связующих материалов (синтетиче¬ских смол) привело к созданию новых технологических процес¬сов изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей. Эти процессы основаны на отверждении синтетических смоляных свя¬зующих в присутствии катализаторов при нормальной темпера¬туре. ХТС состоят из наполнителя (кварцевый песок), синтети¬ческого связующего, катализатора отверждения и различных улучшающих смесь добавок. Приготовление смесей осуществля¬ют последовательным перемешиванием песка, связующего, ката¬лизатора отверждения и добавок. Подача, дозировка и загрузка в смеситель исходных составляющих смеси, а также выпуск го¬товой смеси легко механизируются и автоматизируются приме¬нением специального оборудования.

Заполнение стержневого ящика смесью и ее уплотнение про¬изводят свободной засыпкой с последующим уплотнением вруч¬ную, встряхиванием, вибрацией или пескодувным способом. От¬верждение стержней в ящиках осуществляется выдержкой их на воздухе или продувкой сжатым воздухом, подогретым или нор¬мальной температуры, а также добавлением активного катали¬затора или без него. Остальные технологические операции (из¬влечение стержня, отделку, окраску, сборку и др.) выполняют практически так же, как и при других процессах изготовления стержней.

Технологические процессы изготовления стержней из ХТС подразделяют в основном на три группы. К первой группе отно¬сят процессы изготовления стержней из песчано-смоляных само¬твердеющих смесей. Продолжительность твердения стержней в ящиках составляет 5—60 мин. Эта группа процессов широко распространена при изготовлении мелких, средних и крупных стержней в литейных цехах с единичным, мелкосерийным и се¬рийным характером производства стальных и чугунных отливок, а также отливок из цветных сплавов.

Две другие группы технологических процессов применяют при массовом и крупносерийном производстве отливок. Для одной из двух последних групп характерно резкое возрастание скорости отверждения смеси в ящиках до 0,5—3 мин за счет использова¬ния высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения.

Другая группа технологических процессов основана на при¬менении песчано-смоляных смесей с длительной живучестью. Высокая скорость затвердевания достигается за счет продувки смеси в ящике газообразным или жидким (в виде паровоздуш¬ной смеси) катализатором.

Однако последние две группы процессов по ряду причин ши¬рокого распространения в СССР не получили. Первая группа процессов не нашла распространения и за рубежом, и в СССР из-за частых остановок оборудовании и повышенной трудоем¬кости очистки пескодувного резервуара и насадки, а вторая группа — в связи с большой токсичностью газообразного или жидкого катализатора. Несмотря на это, за рубежом эти про¬цессы развиваются очень широко.

Исходные материалы. В состав песчано-смоляных холодно¬твердеющих смесей входят наполнитель, связующее, катализатор отверждения и в отдельных случаях — специальные жидкие или порошкообразные добавки, улучшающие свойства смеси.

В качестве наполнителя используют в основном пески, а так же другие высокоогнеупорные наполнители.

В качестве связующих материалов применяют карбамидно-формальдегидные, карбамидно-фурановые, фенольные, фенолофурановые, а также некоторые изоцианатные, эпоксидные и по¬лиэфирные синтетические смолы.

В качестве катализаторов холодного твердения применяют неорганические кислоты (ортофосфорную, азотную) и их соли, водные и неводные растворы ароматических сульфокислот (бензосульфокислоту, паратолуолсульфокислоту, синтетические сульфокислоты).

Наряду с основными исходными материалами иногда применяют дополнительные добавки и смесь, предназначенные для улучшения некоторых технологических свойств смеси и стержней, например для увеличения живучести смеси, улучшения противо¬пригарных свойств, податливости стержней, предотвращении образования подкорковой газовой пористости и просечек. В ка¬честве таких добавок применяют оксид железа, древесную муку. этиловый спирт, оксид алюминия, колчедановый огарок, керо¬син.

Оборудование для приготовления холоднотвердеющих сме¬сей. Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без применения нагрева или другого внешнего воздей¬ствия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отвержде¬ния и живучестью. Это обстоятельно выдвигает определенные требования к процессу смесеприготовления. Во-первых, процесс приготовления смеси должен быть кратковременным (3—30 с), и, во-вторых, смесь должна использоваться немедленно после приготовлении.

Для приготовления холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей наиболее широко применяют шнековые смесители непре¬рывного действия, обеспечивающие достаточно высокое качество перемешивания компонентов смеси. Максимальные значения прочности смеси, как правило, достигаются при продолжительности перемешивания до 0,5 мин в смесителях непрерывного действия и до 1 мин в смесителях периодического действия.

Конструкция смесителей состоит из следующих основных частей: основания, смесительной камеры с приводом, дозатора песка, дозаторов жидких компонентов и системы управления.

Смесительная камера (рис. 1) представляет собой желоб, в котором находится шнек, т. е. вал с лопастями, расположен¬ными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты сме¬си одновременно перемешиваются и транспортируются вдоль оси шнека, а затем выгружаются из смесительной камеры.

Рис. 1. Смесительная камера шнекового смесителя непрерывного действия:

1 - нал, 2 - лопасти, 3 - шнек

Современные конструкции шнековых смесителей позволяют обслуживать значительные производственные площади, подавая смесь непосредственно в стержневые ящики, что существенно в связи с ограниченной живучестью холоднотвердеющих смесей,

Шнековые смесители имеют одно или два шарнирно связан¬ных плеча (рукава). Смесительная камера смесителей с одним плечом закреплена консольно на основании и может поворачи¬ваться вокруг вертикальной оси. Приготовленная смесь может быть выдана в любую точку, находящуюся на расстоянии, рав¬ном длине от оси поворота смесительной камеры до отверстия выдачи готовой смеси, в пределах угла поворота.

Смесители с двумя шарнирно связанными плечами обеспечи¬вают подачу готовой смеси в любую точку обслуживаемой зоны производственной площади. Угол поворота первого плеча сме¬сителей обоих типов составляет 180—270°, угол поворота вто¬рого плеча — 270—360°.

Количество поступающего в смеситель сухого кварцевого песка регулируется шибером, находящимся в основании бунке¬ра или приемной воронки. Шибер приводится в действие пневмоцилиндром. Жидкие компоненты смеси подаются в смесительную камеру насосами-дозаторами. Первым вводят катализатор. Места ввода катализатора и связующего находятся на расстоянии 100—300 мм одно от другого для предотвращения образования местных повышенных концентраций быстрореагирующих компо¬нентов, ухудшающих качество смеси и ведущих к нарастанию твердой корки на стенках смесительной камеры.

Насосы-дозаторы и электрооборудование расположены в ос¬новании смесителя или выносятся в отдельный шкаф. Шнек сме¬сителя приводится во вращение электродвигателем через редук¬тор. Указанные особенности характерны для всех типов шнековых смесителей непрерывного действия.

В настоящее время в литейных цехах работают смесители моделей 4731, 4727, 4737 и 4732 производительностью соответ¬ственно 1,0; 3,5; 6,0 и 16,0 т/ч, хотя их серийный выпуск в на¬стоящее время уже прекращен.

В настоящее время освоен серийный выпуск гаммы двухжелобных смесителей с вихревой головкой. В гамму этих смеси¬телей вошли четыре базовые модели 19641. 19653, 1655 и 19657 соответственно производительностью 1,0; 2,5; 6,3 и 16 т/ч. Смеси¬тели такого типа имеют две параллельные смесительные камеры для раздельного смешивания песка с отвердителем и связующим и третью смесительную камеру, расположенную вертикально для окончательного перемешивания смеси. Они предназначены для приготовления песчано-смоляных ХТС. Преимуществами таких смесителей являются возможность приготовления смесей с небольшим никлом твердения, резкое сокращение потерь сме¬си, особенно при необходимости подачи ее небольшими порция¬ми и при продолжительных остановках смесителя в процессе работы. Этот тип смесителей наиболее современный, с наиболь¬шими технологическими возможностями, хотя по конструктив¬ному исполнению более сложный.

Все смесители гаммы могут быть оснащены дополнительным насосом-дозатором жидких компонентов и дозатором порошко¬образных добавок. Смесители гаммы могут быть снабжены двойной насосной системой для автоматического переключения работы смесителя с приготовления облицовочной смеси на на¬полнительную. Наличие указанных дополнительных устройств позволяет существенно расширить технологические возможности и область применения смесителей.

Устройство смесителей гаммы рассмотрим на примере сме¬сителя модели 19655 производительностью 6,3 т/ч. Он предназна¬чен для приготовления песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей (ХТС) в режиме непрерывной или периодической работы в условиях единичного