Скачать 91.67 Kb.
|
УДК 621.743 СОВРЕМЕННЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ Громов Н. В., Саттаров И. Д. Научный руководитель к.т.н. Саначева Г.С., к.т.н. Дубова И.В. Сибирский Федеральный Университет Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Повышение требований к экономичности и качеству продукции машиностроения и металлообработки, в первую очередь, связано с повышением качества и точности отливок, максимальным приближением их размеров к размерам готовых деталей. Основными потребителями литых заготовок и деталей являются: машиностроение — 60%; строительство — 20%; металлургия — 15%. Методом литья получают детали сложной конфигурации, большинство которых невозможно изготовить другими способами (например, ковкой, штамповкой, прокатом) при этом стоимость литых заготовок, как правило, меньше, а качество выше. Масса отливок может быть самой различной — от нескольких граммов до сотен тонн. До 75% отливок изготавливают из чугуна, 15% — из стали, 10% — из сплавов цветных металлов (алюминиевых, медных, цинковых, титановых и др.). При изготовлении отливок в разовых песчаных формах применяются стержни, образующие внутренние отверстия в отливках. Литейные стержни со всех сторон окружены расплавленным металлом в момент заливки форм, а при охлаждении металла испытывают сжимающее усилие, поэтому к стержням предъявляются особые требования. Стержневая смесь–многокомпонентная смесь материалов, состоящая из огнеупорного наполнителя (формовочный песок) и связующих добавок органического (смолы) и неорганического (жидкое стекло) происхождения, и другие. Выбор и разработка связующих для литейных формовочных и стержневых смесей базируется на необходимости обеспечения комплекса технических, технологических, санитарно-гигиенических и экономических требований к литейной форме. Общего, единого, критерия оценки выбора связующего для литейных формовочных и стержневых смесей нет и, видимо, быть не может, так же как не может быть создано универсальное связующее для литейного производства, пригодное для любого технологического процесса литья и любого металла. Оптимизация состава связующего может быть в некоторой степени конкретизирована, если сформулирована задача изготовления литейной формы. В современных процессах изготовления форм и стержней для получения отливок из черных и цветных сплавов используют широкую гамму связующих материалов, отличающихся как по химической номенклатуре, так и по механизму действия. Связующая композиция состоит из собственно связующего, отвердителя или катализатора отверждения, а также может включать специальные модифицирующие добавки для достижения определенных служебных характеристик самого связующего или смесей на его основе. Связующее является основой композиции, образуя при затвердевании мосты между зернами песка и обладая как высокой собственной прочностью (когезией), так и адгезией к наполнителю.Отвердитель, или катализатор – компонент, который вызывает отверждение связующего, но сам при этом не обладает связующими свойствами .Отвердитель вступает в прямое (углекислый газ в СО2 – процессе) или косвенное ( путем разложения, например, при гидролизе сложных эфиров с выделением карбоновой или угольной кислоты в смесях с жидким стеклом ) химическое взаимодействие со связующим материалом. Катализатор обеспечивает отверждение связующего в результате изменения рН среды (кислоты для фурановых смол, амины для феноло–изоцианатов). Регуляторами скорости отверждения служат ускорители и замедлители. По характеру затвердевания различают необратимые, обратимые и промежуточные связующие. Наиболее широко применяются необратимые связующие, в основе затвердевания которых лежат процессы полимеризации смол. Процесс изготовления стержней с использованием необратимых связующих, отверждаемых в нагреваемой оснастке носит название – Hot-box – процесс. В качестве связующих используются синтетические смолы – продукты конденсации формальдегида с карбомидом и/или фенолом и/или фурфуриловым спиртом. Ускорителями горячего отверждения служат кислые соли преимущественного латентного действия, т. е. с низкой каталитической активностью (кислотностью) при нормальной температуре и с повышенной – при нагреве в условиях отверждения в горячей оснастке. Таблица1. Характеристики Hot Box процессов изготовления стержней
Недостатками процесса изготовления стержней в нагреваемой оснастке являются тяжелая экологическая обстановка на стержневых и заливочных участках; большие эксплуатационные затраты на энергоносители (газ, электроэнергию ) В таблице приведена сравнительные показатели прочесов изготовления стержней. Недостатки Hot Box технологий стали исходным пунктом для создания и развития технологий изготовления форм и стержней без использования подогрева техоснастки, то есть химически отверждаемых. Процессы изготовления литейных стержней в «ненагреваемой» оснастке под общим названием Cold Box основаны на отверждении стержневой смеси под действием «внешних» (газофазных отвердителей или катализаторов) или «внутренних» (жидких, реже порошкообразных, отвердителей или катализаторов) реагентов. В отечественном литейном производстве доля стержней и форм, изготавливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) по экспертным оценкам составляет 50-55%. Ниже представлены характеристики наиболее применяемых Cold Box процессов изготовления стержней. Таблица 2. Характеристики Cold Box процессов изготовления стержней
Отметим преимущества Cold Box процесса по сравнению с Hot Box: повышение прочности отливок на 1-2- класса и ,соответственно, уменьшение припусков на обработку на 10-20 %, высокая качество литых поверхностей, возможность полной автоматизации процессов изготовления стержней; снижении на 20—3-0 % потер от брака отливок, снижении расхода энергии более чем в 10 раз. Улучшение экологической обстановки и условий труда в стержневых отделениях. С другой стороны Cold Box требует исключительной четкости организационных решений, высокой культуры производства и больших капитальных вложений для ее осуществления. Это иллюстрируется ниже приведенной таблицей 3. Таблица 3. Сравнительная характеристика Hot Box и Cold Box процессов.
Высокая эффективность Cold Box процесса обуславливает его широкое использование в литейных цехах Европы и России. В последнее время ведущие производители связующих комплексов продолжают активный поиск в области создания экологически чистых материалов для изготовления стержней по Cold Box – процессам. Наряду с синтетическими смолами для ХТС используется жидкое стекло (силикат натрия). В качестве отвердителей используется углекислый газ (CO2 – процесс), двухкальциевый силикат в виде белого саморассыпающегося феррохромового шлака и сложные эфиры. Таблица 4. Характеристики СО2-процесса процессов изготовления стержней
Данный процесс имеет следующие преимущества: низкая стоимость исходных материалов (за исключением СО2) и их доступность; простота технолгии, экологическая безопасность процесса. По экологическим критериям и масштабам внедрения применение жидкостекольных смесей не имеет себе равных в отечественной практике. Однако, основными недостатками процесса являются затрудненная выбиваемость, большие трудозатраты на финишных операциях, затрудненная регенерация отработанных смесей, большой объем вывоза их в отвал. За многие годы литейщики за счет регулирования модуля и количества жидкого стекла, использования различных добавок научились управлять процессом твердения и формирования прочности и других технологических свойств формовочных и стержневых смесей. Процессы изготовления стержней из жидкостекольных, жидких самотвердеющих смесей и CO2 – процесс, постоянно совершенствуются, обеспечивая положительные результаты. Другими словами, потенциал этой технологии далеко ещё не исчерпан. В настоящее время зарубежные исследователи достигли хороших результатов в этой области. Так, для CO2 – процесса разработано жидкое стекло, модифицированное органическими и неорганическими добавками. Примером такого процесса является Phenoxy СО2-процесс. Фундаментальным поворотом в создании связующих систем является ФОСКОН – процесс, в котором полностью неорганическая матрица и единственный растворитель вода. В зависимости от типа связующего матрица состоит из комбинации фосфатных, силикатных и боратных групп. При «затвердении» огнеупорных материалов происходит полимеризация фосфатных связок – объединение существующих или вновь образовавшихся соединений в крупные молекулы, что и приводит их к затвердеванию. Под действием термонагрузок фосфатные связующиеся охрупчиваются, что позволяет выбивать стержни из отливок механическим способом. Производственное опробование и внедрение рекомендуемых смесей показало: практическое отсутствие вредных выбросов на рабочих местах и в окружающую среду, (бензопирена, диоксид углерода); обеспечения требуемого качества отливок; использования отечественных исходных материалов и универсального смесеприготовительного оборудования; легкую выбиваемость смеси из отливок; использования отработанной смеси после механической регенерации. Проведенный анализ современных процессов изготовления стрежней показал, что в литейной технологии используют широкую гамму связующих композиций, различающихся по типу материалов и организационно-технических решений, направленных на технологические свойства смеси, экономические и экологические факторы. |
Конспект занятия по изготовлению композиции «Вдвоем теплее» Цель:... Обучающие – закрепить умения и навыки необходимые для изготовления данной композиции | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Задачи. Вызвать интерес к созданию коллективной композиции «Птенчики в гнёздышке». Учить детей лепить 1-3 птенчиков по размеру гнёздышка.... | ||
План урока № тема №3: Закономерности композиции костюма Обучающая – Создать условия для формирования знаний о композиции костюма, пропорциях, ритме, цвете, фактуре на уровне узнавания | Реферат по теме: «Правила композиции. Пространственные планы» Правила композиции, ее закономерности, приемы, средства выражения и гармонизации всегда были и остаются актуальными для художников,... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Предложенная образовательная программа «Цветоведение» мотивирует учеников расширять свои творческие возможности, формирует базу для... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Наглядные пособия: изделия,выполненые в лоскутной технике(ускоренная л т.,композиции из лоскутов,торцевание по пенопласту,),образцы... | ||
Cold-box процесс В отечественном литейном производстве доля стержней и форм, изготавливаемых из холоднотвердеющих смесей (хтс) по экспертным оценкам... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Михаил, Павел и Александр). В 1895 Чесноков с отличием окончил Синодальное училище; впоследствии брал уроки композиции у С. И. Танеева,... | ||
Основы литейного производства В зависимости от способа изготовления, массы, конфигурации поверхностей, габаритного размера, толщины стенок, количества стержней,... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Работа по схеме, искусство составления композиции, цветовое решение композиции. Изучение данного раздела в форме создания творческой... | ||
Изготовления формы Изготовление стержней Литейное производство – это технологический процесс получения фасонных изделий или заготовок путем заливки расплавленного металла... | Дипломный проект по специальности Технология, математическое обеспечение... Разработка автоматизированной системы управления сбором, обработкой и отображением информации на установке продувки стали азотом... | ||
Конспект сенсорного занятия Обучающие – закрепить умения и навыки необходимые для изготовления данной композиции | Реферат в дипломной работе 106 На тему: Модифицирующее вещество для пропитки древесины, придающее огнестойкость композиции | ||
Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Современные международные отношения» Рецензируемая рабочая программа разработана для освоения студентами по специальности связи с общественностью дисциплины «Современные... | Тесты по дисциплине Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций для... Тесты по дисциплине "Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций " для экономических, финансовых, юридических и гуманитарных специальностей.... |