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 (синтетиче­ских смол) привело к созданию новых технологических процес­сов изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей. Эти процессы основаны на отверждении синтетических смоляных свя­зующих в присутствии катализаторов при нормальной темпера­туре. ХТС состоят из наполнителя (кварцевый песок), синтети­ческого связующего, катализатора отверждения и различных улучшающих смесь добавок. Приготовление смесей осуществля­ют последовательным перемешиванием песка, связующего, ката­лизатора отверждения и добавок. Подача, дозировка и загрузка в смеситель исходных составляющих смеси, а также выпуск го­товой смеси легко механизируются и автоматизируются приме­нением специального оборудования.

Заполнение стержневого ящика смесью и ее уплотнение про­изводят свободной засыпкой с последующим уплотнением вруч­ную, встряхиванием, вибрацией или пескодувным способом. От­верждение стержней в ящиках осуществляется выдержкой их на воздухе или продувкой сжатым воздухом, подогретым или нор­мальной температуры, а также добавлением активного катали­затора или без него. Остальные технологические операции (из­влечение 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 отно­сят процессы изготовления стержней из песчано-смоляных само­твердеющих 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 се­рийным 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 использова­ния высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения.

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

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

Исходные материалы. В состав песчано-смоляных холодно­твердеющих 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 по­лиэфирные 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 противо­пригарных свойств, податливости стержней, предотвращении образования подкорковой газовой пористости и просечек. В ка­честве таких добавок применяют оксид железа, древесную муку. этиловый спирт, оксид алюминия, колчедановый огарок, керо­син.

Оборудование для приготовления холоднотвердеющих сме­сей. Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без применения нагрева или другого внешнего воздей­ствия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отвержде­ния 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 непре­рывного 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, расположен­ными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты сме­си 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 связан­ных плеча (рукава). Смесительная камера смесителей с одним плечом закреплена консольно на основании и может поворачи­ваться вокруг вертикальной оси. Приготовленная смесь может быть выдана в любую точку, находящуюся на расстоянии, рав­ном длине от оси поворота смесительной камеры до отверстия выдачи готовой смеси, в пределах угла поворота.

Смесители с двумя шарнирно связанными плечами обеспечи­вают подачу готовой смеси в любую точку обслуживаемой зоны производственной площади. Угол поворота первого плеча сме­сителей обоих типов составляет 180—270°, угол поворота вто­рого плеча — 270—360°.

Количество поступающего в смеситель сухого кварцевого песка регулируется шибером, находящимся в основании бунке­ра 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 компо­нентов, ухудшающих качество смеси и ведущих к нарастанию твердой корки на стенках смесительной камеры.

Насосы-дозаторы и электрооборудование расположены в ос­новании смесителя или выносятся в отдельный шкаф. Шнек сме­сителя приводится во вращение электродвигателем через редук­тор. 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 соответ­ственно 1,0; 3,5; 6,0 и 16,0 т/ч, хотя их серийный выпуск в на­стоящее время уже прекращен.

В настоящее время освоен серийный выпуск гаммы двухжелобных смесителей с вихревой головкой. В гамму этих смеси­телей вошли четыре базовые модели 19641. 19653, 1655 и 19657 соответственно производительностью 1,0; 2,5; 6,3 и 16 т/ч. Смеси­тели 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 сме­си, особенно при необходимости подачи ее небольшими порция­ми и при продолжительных остановках смесителя в процессе работы. Этот тип смесителей наиболее современный, с наиболь­шими технологическими возможностями, хотя по конструктив­ному исполнению более сложный.

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

Устройство смесителей гаммы рассмотрим на примере сме­сителя модели 19655 производительностью 6,3 т/ч. Он предназна­чен для приготовления песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей (ХТС) в режиме непрерывной или периодической работы в условиях единичного и серийного производства отливок.

Смеситель состоит из основания 1, рычага поворотного 2, ка­меры предварительного смешивания 3 с приводом, камеры окон­чательного смешивания (вихревой головки 4) с приводом, доза­тора песка 5 с разделителем потока, трубы поворотной 6 гидропневмооборудования и электрооборудования 7 (рис. 2).

Камера предварительного смешивания (рис. 3) представ­ляет собой смонтированный на раме корпус двухжелобной фор­мы. Внутри каждого желоба находится вал с лопатками. Валы имеют встречное вращение, которое обеспечивает зубчатая пара.

Рис. 2. Смеситель ХТС модели 19655

Вращение валов смесителя осуществляется от привода мо­тор-редуктора МЦ2С-80-112, установленного на раме. Камера предварительного смешивания сверху закрывается крышкой. Смонтирована камера предварительного смешивания с приводом на верхнем фланце поворотного рычага (рис. 2).

Вертикальная смесительная камера (вихревая головка) со­держит конический корпус 1 (рис. 5.4), внутри которого разме­щен вращающийся вертикальный вал 2 с закрепленными флан­цами 3 и установленными в них радиальными подшипниками, в которых свободно поворачиваются на своих осях 4 смешиваю­щие лопатки 5.

Рис. 3. Камера предварительного смешивания

Работа вертикальной смесительной камеры осуществляется следующим образом: смесь наполнителя со связующим или на­полнителя с отвердителем подают сверху на вращающиеся с ва­лом 2 лопатки 5, которые, имея возможность поворота в осях 4, отклоняются назад и смещают смесь к стенке корпуса 1. Попадая между краем вращающейся лопатки и стенкой корпуса 1, ча­стицы смеси перетираются меж­ду собой, равномерно распре­деляя жидкие компоненты. В кон­струкции вихревой головки пре­дусмотрено устройство 6 для очистки элементов смесительной камеры от налипшей смеси с по­мощью сжатого воздуха.

Для безопасного проведения работ на смесителе предусмо­трена блокировка: при снятии корпуса вихревой головки отклю­чаются все механизмы смесителя. Камера окончательного сме­шивания монтируется фланцем корпуса 1 к фланцу отверстия камеры предварительного смешивания.

Дозатор песка (рис. 5) предназначен для дозировки квар­цевого песка; состоит из шибера, прикрепленного к кронштей­ну 3. Шибер состоит из пластины 1, которая перемещается по направляющей планке 4 с помощью пневмоцилиндра 2. Труба 6 с окном 5 крепится к направляющей планке 4 и служит для на­правления струи леска в приемное окно камеры предваритель­ного смешивания.

Рис. 4. Вихревая смешивающая головка

Рис. 5. Дозатор песка

Дозатор порошкообразных добавок (рис. 6) служит для дозированной подачи в камеру предварительного смешивания сухих порошкообразных добавок. Он состоит из бункера 1, смон­тированного на раме 3, и шнекового вала 4 с приводом постоян­ного тока 2. Для предотвращения зависания и слеживания ма­териала имеется ворошитель 5. Дозатор монтируется на раме камеры предварительного смешивания.

Рычаг поворотный (рис. 7) позволяет осуществлять пово­рот корпуса смесителя относительно двух вертикальных осей и состоит из корпуса 4, двух вертикальных валов 1 и 2. Каждый вал вращается в двух радиальных и одном упорном подшипни­ках. На корпусе 4 имеются два винта 3, которые фиксируют сме­ситель в нужном положении.

Труба поворотная (рис. 8) служит для подачи леска из цехового бункера в камеру предварительного смешивания. Труба поворотная состоит из приемной трубы 7, задвижки 2 в корпусе с подшипниками. Крепится труба поворотная фланцем к кронштейну дозатора песка. Задвиж­ка 2 служит для прекращения подачи песка при ремонте дози­ровочного шибера (см. рис. 5).

Рис. 6. Дозатор порошкообразных добавок

Рис. 7. Рычаг поворотный

В настоящее время освоено серийное производство высоко­скоростных смесителей с горизон­тальной смесительной камерой одностадийного смешивания для приготовления химически тверде­ющих смесей. Выпускается три модели таких смесителей произ­водительностью 6,3 и 16 т/ч.

Смеситель модели 19665 од­ноплечий; в основном предназна­чен для изготовления стержней на поточно-механизированных и автоматизированных линиях, мо­дели 19675 и 19677 двуплечие; предназначены в основном для изготовления крупных стержней и форм на плацу.

На базе этих смесителей предполагается создание смесеприготовительных комплексов в стационарном и передвижном ис­полнении, включающих кроме смесителя бункера для сыпучих и емкости для жидких компонентов стабилизатор температуры наполнителя, вибростол. Смесители для комплектования этих комплексов по желанию потребителя будут оснащаться устрой­ством программного управления на базе микроЭВМ для автома­тического управления процессом смесеприготовления и заполне­ния опок с программированным методом обучения (табл.).

Рис. 8. Труба поворотная

Техническая характеристика высокоскоростных смесителей с горизонтальной смесительной камерой

Характерным представителем этих смесителей является сме­ситель модели 19675 (рис. 9). Основными составными частями смесителя являются основание 10, служащее опорой для меха­низма поворота первого плеча; первое плечо 5, внутри которого расположены ленточный конвейер, дозатор наполнителя для ре­гулировки производительности; смесительная камера 6 (второе плечо), внутри которой расположен вращающийся с высокой скоростью лопастный вал; дозатор порошкообразного компонен­та 2 спирально-винтового типа; механизм поворота первого пле­ча 9 червячный с подпружиненным червяком; 'механизм поворо­та второго плеча 4 червячный с подпружиненным червяком; блок насосов-дозаторов, включающий четыре насоса-дозатора с бесступенчатым регулированием и два поплавковых электричес­ких ротаметра для автоматического непрерывного измерения расхода соответственно электропроводных и неэлектропровод­ных жидкостей; гидростанция 1 с блоком управляющей аппара­туры; шкаф электроавтоматики 3 с панелью показывающих при- боров, кнопок, переключателей и регуляторов для наладки и регулировки смесителя; оперативный пульт управления 8, содер­жащий органы для запуска и останова смесителя в непрерывном режиме, осуществление технологического «стопа», поворота пер­вого и второго плеч смесителя и аварийного останова; вытяжной зонт 7 с регулируемым по высоте патрубком. Зонт должен быть подключен к цеховой вытяжной вентиляции с помощью гофрированного рукава.

Рис. 9. Смеситель стационарный двуплечий модели 19675

Измерение расхода сыпучих компонентов осуществляется косвенным методом с помощью электрических тахогенераторов с милливольтметрами, измерение температуры наполнителя — термопарой.

Система управления смесителя позволяет предварительно программировать до шести вариантов смесей, отличающихся по виду связующих, составу или расходу, выбирать с оперативно­го пульта необходимый вариант и переходить в процессе рабо­ты на другой. В случае необходимости приготовляемая смесь может включать наполнитель, один порошкообразный компонент и до четырех жидких компонентов.

Время перемешивания смеси в смесительной камере не пре­вышает 5 с, что обеспечивает возможность приготовления быстротвердеющих смесей с живучестью до 1 мин и значительное снижение трудоемкости очистки камеры. Для облегчения очист­ки используется водяной пар. Патрубок и коллектор для подво­да пара имеются на смесительной камере. Высокая интенсив­ность перемешивания позволяет снизить содержание связующих в смеси на 15—20% по сравнению с традиционными смесите­лями.

Смеситель работает при малых значениях коэффициента за­полнения смесительной камеры (0,1—0,17), поэтому при оста­новках вся смесь полностью выгружается в стержневой ящик или опоку.

Конструкция смесителя содержит блокировки, отключающие смеситель при открывании крышек смесительной камеры, пре­кращении подачи наполнителя, отключенной вентиляции, сниже­нии уровня жидких компонентов в емкостях ниже минимально­го, превышении давления в системе дозирования до максимума а также блокировки, отключающие приводы поворота первого и второго плеч при превышении максимального угла поворота.

Смешивающие лопасти смесителя оснащены износостойкими наплавками. В комплект поставки смесителя входят запасной лопастный вал и другие быстроизнашиваемые детали.

Кроме этого, для изготовления крупных стержней и форм павлоградский завод «Литмаш» серийно выпускает (по специ­альным заказам) установку для приготовления и раздачи ХТС производительностью 63 т/ч (модель ЛП-121), состоящую из че­тырех смесителей модели 19657 производительностью 16 т/ч (рис. 10).

Рис. 10. Схема установки для приготовления и раздачи ХТС модели ЛП-121:

а — вид сбоку, б -- вид сверху; 1 -- основание, 2 — смеситель, 3 — опока

Составы холоднотвердеющих смесей и их контроль. Выбор состава смеси, типа связующего и катализатора зависит от конкретных условий производства, его серийности, характеристики отливок, условий поставки исходных материалов и других фак­торов.

По данным московского завода «Станколит», работающего со смесями на основе связующего БС-40, мелкие стержни удаляют из ящика через 4—5 мин, средние стержни — через 10 мин, крупные стержни требуют выдержки в ящике до 35—40 мин.

Заданная живучесть смеси обеспечивается изменением дозы катализатора. Для получения ХТС со стабильными свойствами нужно добиваться, чтобы колебания температуры песка были сведены к минимуму.

Для контроля температуры песка в расходных бункерах мо­гут быть устроены термопары. Смеси со связующими БС-40, КФ-90, КФ-107 рекомендуется использовать при изготовлении чугунных отливок. Добавка оксида железа к связующим БС-40, КФ-Ю7 обеспечивает их использование для литья отливок из чугуна с шаровидной формой графита. Смеси со связующим ОФ-1 целесообразно применять для получения отливок из вы­соколегированных сталей, склонных к образованию подкорковой газовой пористости. Смеси со связующим ФФ-1Ф рекомендуется использовать для литья отливок как из чугуна, так и из стали.

Смеси со связующими МЗ, ВК-1 (УКС, М19-62), КФ-Ж и КФ-МТ рекомендуются для отливок из цветных сплавов. В отдельных случаях эти смеси могут быть использованы и для изготовления чугунных отливок с обязательным покрытием рабочей поверхности стержней термостойкими противопригарными материалами.

У холоднотвердеющих смесей кроме стандартных параметров (прочность, осыпаемость, газопроницаемость, влажность) конт­ролируют прочность при различных выдержках, скорость затвер­девания и живучесть, а также термостойкость и выбиваемость.

Высокая текучесть смесей позволяет изготовлять образцы для испытания прочности на сжатие или растяжение свободной засыпкой смеси в гильзы с ручным доуплотнением или заполне­нием блока гильз пескодувной машиной. Для изготовления об­разцов целесообразно использовать трех- или девятиместные блоки гильз, применяемые при определении свойств ЖСС, или любую другую конструкцию, позволяющую одновременно изго­товить несколько образцов, чтобы измерять прочность через оп­ределенные промежутки времени после приготовления смеси.

Так как приготовление стержневых смесей в цехе осуществ­ляется автоматически и не зависит от субъективного вмешатель­ства рабочего, то контроль качества смеси сводится к периоди­ческому контролю прочности смеси, изготовленной в лаборатории по принятой рецептуре. Образцы выдерживают на воздухе в те­чение 30 мин и 3 ч. Прочность при испытании на растяжение через 30 мин должна быть не менее 0,2—0,5 МПа, а через 3 ч — не менее 0,8—1,5 МПа.

Если прочность смеси не соответствует требуемым значениям, следует обратить внимание на дозировку составляющих (песка, связующего, катализатора). При этом нужно иметь в виду, что добавка связующего увеличивает прочность, а катализатора — увеличивает скорость отверждения, но несколько снижает конеч­ную прочность.

Корректировку дозы составляющих смеси производят по ре­зультатам работы на рабочем месте. Так, например, если уста­новленная на машине рецептура не обеспечивает нужной ско­рости отверждения и стержень не затвердевает за заданный цикл, то нужно увеличить дозу катализатора. Если же темпера­тура песка выше нормальной, то скорость отверждения стержня будет выше при постоянной дозе катализатора, что неблагопри­ятно может сказаться на поверхностной прочности стержней, и, следовательно, дозу катализатора в этом случае нужно умень­шить.

Технологические операции. Технология изготовления стерж­ней из песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей значитель­но отличается от традиционной технологии изготовления стержней с тепловой сушкой. По сравнению с последней резко сни­жается число технологических операций и их трудоемкость, нет необходимости в ряде транспортных операций и погрузочно-разгрузочных работ. Однако имеется и ряд общих операций, осо­бенно с технологией изготовления стержней из ЖСС.

Технологический процесс изготовления стержней из ХТС предъявляет следующие основные требования подготовке стерж­невой оснастки:

в зависимости от условий и серийности производства для из­готовления стержней используют деревянные, пластмассовые или металлические стержневые ящики;

металлические ящики при температуре цеха ниже 18 °С це­лесообразно перед началом работы подогревать до температу­ры 30—35 °С для ускорения затвердевания и предотвращения прилипаемости;

при изготовлении стержней на пескодувных машинах следу­ет применять в основном металлические стержневые ящики;

в связи с тем что стержни извлекают из оснастки в отвержденном состоянии, при проектировании и изготовлении стержне­вых ящиков необходимо обеспечивать высокое качество их ра­бочих поверхностей; увеличивать в 1,5—2 раза формовочные уклоны, а также предусматривать механизированное извлечение стержней системой толкателей.

Массивные стержни рекомендуется изготовлять с полостями, выполняемыми вставками из древесины, пенополистирола, или металлическими тонкостенными жесткими коробами. Конструк­ция вкладышей должна учитывать удобство заполнения стерж­невого ящика смесью. Толщина стенок стержня обычно нахо­дится в пределах 50—150 мм в зависимости от размеров стерж­ня и нагрузки при заливке.

При подготовке стержневых ящиков очищают рабочую по­верхность стержневого ящика от пыли, песка, прилипшей смеси, проверяют комплектность стержневого ящика, устанавливают вкладыши и отъемные части.

Чтобы предотвратить прилипаемость смеси, рабочую поверх­ность стержневого ящика покрывают разделительным покрыти­ем. Разделительное покрытие наносят на чистую поверхность стержневого ящика тонким слоем, без потеков, наплывов и скоп­лений в углублениях, чтобы избежать увлажнения поверхности стержня и снижения его поверхностной прочности.

При простановке каркасов следует иметь в виду, что в большинстве случаев стержни из ХТС не требуют установ­ки каркасов. Сварные, литые или проволочные каркасы исполь­зуют в качестве весок для укрепления переходов между массив­ными частями (перешейков), а также выступающих частей. При этом температура каркаса должна быть не выше температуры окружающей среды.

Каркас должен обеспечивать надежный подъем и перемеще­ние стержня к месту сборки; иметь достаточную прочность и жесткость, не препятствовать усадке отливки, не мешать выпол­нению в стержне вентиляционных каналов, легко удаляться из оснастки при выбивке.

Вески должны находиться на 35—40 мм ниже поверхности стержня, после уплотнения стержня их следует освободить от смеси. Число весок выбирают в зависимости от массы и конфи­гурации стержня.

Стержневую смесь готовят в смесителях непрерывного или периодического действия различной производительности в зави­симости от массы стержней и схемы организации работ на стерж­невом участке.

Смесями, приготовленными в смесителе периодического дей­ствия, заполняют стержневой ящик за один или несколько замесов. Перерыв между очередными порциями не должен превышать времени живучести смеси.

Смеси, приготовленные в смесителе непрерывного действия, подают в стержневой ящик непрерывно. Перерыв в работе сме­сителя при изготовлении одного стержня допускается только как исключение на период, не превышающий время живучести смеси.

Уплотнение смеси в стержневом ящике производят вибра­цией (вибростол), встряхиванием, ручной или пневматической трамбовкой, пескодувным способом. В местах углублений и под­нутрений в стержневом ящике смесь тщательно доуплотняют вручную или пневмотрамбовкой. После заполнения стержневого ящика и уплотнения удаляют с его поверхности лишнюю смесь и выполняют вентиляционные каналы.

Продолжительность затвердевания смеси зависит от состава смеси, температуры, исходных материалов сме­си и окружающей среды.

Заданные свойства смеси обычно обеспечиваются при темпе­ратуре песка 18—30°С, однако в реальных условиях литейных цехов трудно выдерживать ее в таких узких пределах. Поэтому применяют устройства для подогрева исходных составляющих и для каждого конкретного случая устанавливают зависимость между температурой песка и количеством вводимого в смесь катализатора. Изменением количества катализатора обеспечи­вают независимость живучести, которая, в свою очередь, связа­на с необходимой выдержкой стержней в ящиках. Соотношение между живучестью смеси и минимально необходимым временем выдержки стержней в ящиках составляет от 1 : 2,5 до 1 : 5.

Перемещение и хранение стержней осуществляют с исполь­зованием специальных деревянных или металлических подста­вок, тарных ящиков или плит с отверстиями для вентиляции.

При неполном отверждении стержни обладают повышенной прилипаемостью к стенкам стержневого ящика, поэтому следует не допускать преждевременного их извлечения. Не допускается также выдержка стержня в ящике до полного его отверждения, так как в этом случае стержень трудно извлечь, из стержневого ящика без повреждений. Дальнейшее твердение стержня проис­ходит на воздухе.

Все операции, связанные с извлечением стержня из стержневого ящика (кантовку, извлечение ребер, вкладышей, отъемных частей), выполняют без резких ударов, толчков и рывков.

Извлечение стержня из стержневого ящика на поточно-меха­низированных и автоматизированных линиях производится по­воротно-вытяжной машиной, а на плацу цеха — вручную или подъемно-транспортными средствами.

Поврежденные участки стержня смазывают клеем и исправ­ляют стержневой смесью. Исправленные участки прошпиливают и заглаживают соответствующим инструментом.

Вентиляционные каналы, выходящие в знаковую часть стерж­ня, засыпают сухим песком. Полости, образованные вставками, заполняют шлаком, боем бракованных стержней или другими негазотворными материалами.

Противопригарное покрытие следует на­носить на поверхность стержня безвоздушным распылителем, пульверизатором, окунанием пли кистью ровным слоем без по­теков и скоплений в углублениях.

Наносят противопригарное покрытие только на поверхность затвердевшего стержня после выдержки его на воздухе в тече­ние 40—90 мин. В противном случае противопригарное покрытие значительно замедляет твердение стержня, а также может при­вести к разупрочнению его поверхности.

Стержни окрашивают водной краской с последующей тепло­вой подсушкой или самовысыхающей.

В ряде случаев водную противопригарную краску наносят на поверхность стержня в два слоя: первый слой — до подсушки стержня, второй — после подсушки.

Стержни, окрашенные краской, подсушивают при температу­ре не выше 150 °С в течение 15—30 мин. После охлаждения до температуры цеха стержни проставляют в форму. При покрытии стержней самовысыхающей краской интервал между нанесени­ем первого и второго слоев должен составлять не менее одного часа. Стержни, покрытые самовысыхающей краской, с момента окраски до сборки выдерживают на воздухе 1.5—2 ч.

Длительное хранение стержней не является препятст­вием для дальнейшего их использования. Однако хранение стержней должно производиться в отапливаемых вентилируемых помещениях с нормальными влажностью и температурой.

Рис. 11. Вибростол с неприводным рольгангом: 1 — основание, 2 — стол, 3 — пульт управления

Контроль стержней осуществляют мастер и технолог участка или работник ОТК. Контролю подлежат стержневые ящики, стержни, качество отделки, окраски стержней, правиль­ность выполнения каналов для отвода воздуха и т. д.

Длительное хранение стержней не является препятст­вием для дальнейшего их использования. Однако хранение стержней должно производиться в отапливаемых вентилируемых помещениях с нормальными влажностью и температурой.

Контроль стержней осуществляют мастер и технолог участка или работник ОТК. Контролю подлежат стержневые ящики, стержни, качество отделки, окраски стержней, правиль­ность выполнения каналов для отвода воздуха и т. д.

Оборудование для изготовления стержней. Для уплотнения холоднотвердеющих смесей применяют ручной, вибрационный и пескодувный способы. При этом для условий единичного, мелко­серийного и серийного производства стержней применяют в ос­новном ручной и вибрационный способы уплотнения, а для ус­ловий крупносерийного и массового производства — пескодув­ный.

Для уплотнения холоднотвердеющих смесей освоен выпуск гаммы вибростолов. Гамма вибростолов состоит из двух унифи­цированных рядов:

I ряд— вибростолы с неприводными рольгангами (рис. 11) грузоподъемностью 600, 1250, 2000, 3000 кг соответственно мо­делей 21422, 21423, 21424, 21425;

II ряд — вибростолы с приводными рольгангами (рис. 5.12) грузоподъемностью 400, 600, 1250, 2000, 3000 кг соответственно моделей 21431, 21432, 21433, 21434, 21435.

Вибростолы с неприводными рольгангами предназначены для уплотнения стержней из холоднотвердеющих смесей на участ­ках изготовления стержней, оборудованных средствами малой механизации (неприводные рольганги, карусельные столы и т, д.) в условиях единичного производства. Вибростолы этого ряда мо­гут быть использованы для уплотнения форм из холоднотвердею­щих смесей в аналогичных условиях.

Рис. 11. Вибростол с приводным рольгангом:

1 - пульт управления, 2 - основание, 3 – рольганг

Вибростолы с приводными рольгангами предназначены для уплотнения стержней из холоднотвердеющих смесей в условиях серийного и мелкосерийного производства при изготовлении их на автоматизированных линиях, транспортными средствами в ко­торых являются приводные рольганги.

По своей компоновке вибростолы относятся к однопозиционным стационарным машинам с электрическими вибраторами и с механизмами подъема рольгангов.

Типы применяемых вибраторов подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний стола с установленной на нем ос­насткой находилась в пределах 0,2—1 мм для всего диапазона масс грузов (оснастка и стержневая смесь), уплотняемых на вибростолах данной модели.

Управление работой вибростола производится с пульта уп­равления, расположенного в удобном для оператора месте. Виб­ростол работает в пооперационном режиме.

Кроме уплотнения литейных форм и стержней из песчано-смоляных смесей в условиях мелкосерийного и единичного производства, вибростол может быть применен также для уплотне­ния других смесей, обладающих повышенной текучестью, напри­мер ЖСС.

Высокая эффективность от внедрения холоднотвердеющих смесей достигается при комплексной механизации и автоматиза­ции всех технологических операций изготовления стержней.

Рис. 12. Участок изготовления мелких стержней массой до 6 кг из ХТС на базе оборудования модели УСб:

1 - стол поворотный, 2 - стеллаж для ящиков, 3 - смеситель произ­водительностью 1 т/ч, 4 - подогреватель песка,

5 - подставка под бочки со смолой, 6 - бункер песка, 7 - емкость катализатора отверждения, 8 - емкость со смолой,

9 - передвижная этажерка для стержней, 10 - переносной инфракрасный излучатель,

11 - емкость для краски, 12 стол-склиз

С этой целью созданы типовые комплекты технологического оборудования, позволяющие скомпоновать типовые участки и линии для изготовления стержней из ХТС в условиях многоно­менклатурного производства отливок.

Для изготовления мелких стержней из ХТС разработан и се­рийно выпускается комплект оборудования модели УС6 (рис. 12), включающий как основное технологическое, так и не­обходимое вспомогательное оборудование.

Основными элементами комплекта являются смеситель и ка­русельная установка. В настоящее время в качестве смесителя используется смеситель непрерывного действия модели 19641 производительностью 1 т/ч. Начиная с 1990 г. будет использо­ваться усовершенствованный вариант этого смесителя — смеси­тель модели 19642 с диапазоном регулирования производитель­ности 1,1 —1,6 т/ч.

Рис. 13. Карусельная установка:

1 - тележка (передвижной короб), 2 - окно для сбора просыпи, 3 - скребок, 4 - вентиляционное отверстие, 5 - окно для сообщения вентиляционного кожу­ха с вентиляционным патрубком, 6 - вентиляционный патрубок, 7 - поворот­ное устройство,

8 - тарель, 9 - вентиляционный кожух, 10 - опора, 11 - ос­нование поворотного стола

Карусельная установка состоит из двух поворотных столов (рис. 13) с приводом, между которыми установлен передаточный стол. На основании поворотного стола установлены опора 10 и вентиляционный кожух 9. На опоре смонтированы поворот­ное устройство 7, на котором крепится тарель 8 и вентиляцион­ный патрубок 6. В рабочей части поворотной тарели высверле­ны вентиляционные отверстия 4, к нижней поверхности прикреп­лены скребки 3. Внутренняя полость вентиляционного кожуха через окно 5 сообщается с вентиляционным патрубком, в днище вентиляционного кожуха предусмотрено окно 2 для сбора просыпи в специальную тележку 1.

При засыпке самотвердеющей смеси в стержневые ящики просыпь через вентиляционные отверстия тарели попадает в ко­жух, откуда при повороте тарели скребками перемещается к ок­ну 5 и попадает в передвижной короб. Выделяющиеся при изго­товлении и отделке стержней вредные газы засасываются через вентиляционные отверстия в кожух и через окна 5 и патрубок отсасываются цеховой вентиляционной системой.

Один поворотный стол предназначен для изготовления стерж­ней, а второй для отделки, включая склейку, окраску, а в случае необходимости и подсушку стержней. Стабилизатор температу­ры песка используется для поддержания заданной температуры (20—30 °С) его перед подачей в смеситель. Для нагрева приме­няют электрический способ. Установочная мощность нагревате­лей составляет 4,0—6,0 кВт, точность регулирования температу­ры песка на выходе не менее ±3 °С. Принцип работы стабили­затора следующий. Воздух продувается через нижнее отверстие стабилизатора с выводом в верхней его части, при этом он на­гревается, отдавая теплоту песка, который подается сверху в стабилизатор.

Бак для связующего на 400 л снабжен мешалкой с электро­механическим приводом, системой подогрева, контроля и авто­матического поддержания заданной температуры связующего. Бак для катализатора на 400 л оснащен устройством для конт­роля уровня жидкости. Емкость для катализатора имеет кисло­тостойкое исполнение. Баки укомплектованы специальными фильтрами, установленными между ними, и насосами — дозато­рами смесителя.

Стеллаж для оснастки предназначен для хранения стержне­вых ящиков и представляет собой сборную конструкцию. Коли­чество секций стеллажа (полок) и высота ячеек могут легко из­меняться в зависимости от требований производства.

Передвижная этажерка (тележка) предназначена для комп­лектации, складирования, хранения и транспортирования стерж­ней. Конструкция предусматривает возможность ее передвиже­ния вручную или любыми подъемно-транспортными средствами соответствующей грузоподъемности.

Подставка для бочки со связующим представляет собой ра­му с роликовыми опорами. Ее использование существенно облег­чает слив связующего из бочек.

Кроме указанного оборудования в состав комплекта по же­ланию заказчика могут включаться инфракрасный излучатель для подсушки стержней, смесителей для приготовления паст, красок и клеев.

Технологический процесс изготовления стержней на комплек­те оборудования модели УС6 включает следующие операции: подготовку и кондиционирование исходных материалов и приго­товление стержневой смеси, сборку и подготовку стержневого ящика, засыпку смеси в ящик и уплотнение стержня, отвержде­ние стержня, извлечение и его отделку, склейку, окраску и под­сушку, комплектацию и транспортирование стержней. При раз­работке комплекта оборудования использован опыт организации и механизированного изготовления стержней на московском заводе «Станколит», Волжском автомобильном заводе и др.

Производительность комплекта оборудования для изготовле­ния стержней из ХТС массой до 6 кг составляет не менее 120 съемов в час. Для обслуживания комплекса требуется 4 чело­века.

Рис. 14. Комплект оборудования для типового участка типа УС250:

а — планировка участка, б — вид сбоку; 1 — смеситель, 2 — вибростол, 3 — бак дли ка­тализатора, 4 — бак для связующего, 5 — бункер песка, 6 — бункер сухих добавок, 7 — рольганг. 8 — металлоконструкции, 9 — стабилизатор температуры песка

Подобный комплект оборудования создан и для изготовле­ния средних и крупных стержней массой до 250 кг из ХТС. В состав комплекта оборудования модели УС250 (рис. 14) вхо­дят смеситель модели 19665 или 19655; стол вибрационный рав­ной грузоподъемности в зависимости от массы стержней моде­лей 21422, 21423, 21424 с неприводным рольгангом или моделей 21431, 21432, 21433, 21434 с приводным рольгангом; стабилиза­тор температуры песка модели УСТ6; бункер песка; бункер сухих добавок; баки для связующего БС6; баки для катализатора БК6; рольганги; электропневмооборудование.

Серийное производство комплектов, включающих все необ­ходимое основное и вспомогательное технологическое оборудо­вание, по сравнению с их индивидуальным проектированием и изготовлением, как правило, на заводах-потребителях позволит получить значительный экономический эффект за счет унифика­ции выпускаемого оборудования, существенно облегчить и со­кратить сроки его монтажа и ускорить внедрение прогрессивной технологии и научной организации труда.

Рис. 15. Комплексно-автоматизированная поточная линия изготовления стержней массой до 40, 100, 250 и 600 кг

Техническая характеристика автоматизированных стержневых линий для изготовления стержней из ХТС

Для изготовления стержней из ХТС массой до 16, 40, 100, 250 и 600 кг в условиях серийного производства отливок освоен серийный выпуск автоматизированных стержневых линий соот­ветственно моделей Л16Х, Л40Х, Л100Х, Л250Х и Л600Х (табл.).

Каждая линия (рис. 15) включает в себя комплект обору­дования, на котором выполняются следующие операции по из­готовлению стержней: приготовление смеси, наполнение стерж­невого ящика смесью, уплотнение стержневой смеси в ящике, накладывание транспортной плиты на ящик, кантовка ящика со стержнем и извлечение стержня, очистка транспортной плиты после съема стержня, перемещение ящиков, плит и стержней, досылка и фиксация стержневых ящиков и плит на вибростоле и поворотно-протяжной машине, загрузка и выгрузка подъемни­ка передачи стержней на верхний этаж (при необходимости встройки его в линию).

Транспортное оборудование линии состоит из одноместных и накопительных многоместных рольгангов с приводными ролика­ми. Конструкция рольгангов обеспечивает безостановочный пе­реход плиты с одного рольганга на другой, останов плиты вклю­чением вращающихся катков, если на последующем рольганге остановлена плита, или включением отсекателя.