1.6.2 Смесеприготовительное отделение

Формовочные смеси – основные компоненты технологического процесса изготовления отливок в разовых песчаных формах. Свойства и составы смесей выбирают в зависимости от технологии изготовления форм и стержней, рода металла, конфигурации и массы металла.

Формовочные смеси разделяют на три группы [5].

1. Сырые глинистые смеси малой прочности, приобретающие окончательную прочность на модели в процессе формовки после механического воздействия и не подвергающиеся какому-либо дополнительному тепловому или химическому упрочнению. Область применения – отливки массой до 100 кг и отдельные отливки массой до 250 кг.

2. Упрочняемые смеси средней прочности, приобретающие начальную прочность на модели в процессе формовки и окончательную после извлечения модели благодаря тепловой обработке. К этой группе относятся глини­стые, сухие и быстросохнущие (быстротвердеющие) смеси с добавкой различных связующих для сокращения времени на подсушку форм. Область при­менения – отливки массой до 250 кг и часть отливок массой менее 100 кг.

3. Самотвердеющиё смеси высокой прочности, приобретающие достаточ­ную для сохранения точного отпечатка прочность на модели в результате химического процесса. В зависимости от исходного состояния эти смеси делят на жидкие (ЖСС), пластичные (ПСС), для СО₂ – процесса и холоднотвер­деющие (ХТС). Область применения — та же, что и для упрочняемых гли­нистых смесей средней прочности.

Поскольку в проектируемом цехе будут изготавливаться отливки массой до 300 кг, для их производства целесообразно использовать либо песчано-глинистые смеси для формовки по сухому, либо самотвердеющие смеси высокой прочности.

Из всех видов самотвердеющих смесей наиболее технологичными являются различные смеси на синтетических смолах, связующее в которых разлагается после контакта с горячим металлом и легче выбиваются из опок, а отработанная смесь регенерируется, в то время как жидкое стекло, наоборот, под воздействием теплоты упрочняется, что затрудняет выбивку и регенерацию [5].

Однако такие смеси имеют существенные недостатки такие как: высокая стоимость и высока токсичность синтетических смол и отвердителя. Для организации эффективного, безвредного производства с использованием таких смесей потребуется установка в цехе дорогостоящих систем вентиляции и систем термической регенерации смеси. Поэтому в проектируемом цехе формы будут изготавливаться из единой песчано-глинистой смеси для формовки по сухому табл. 11.

Таблица 11

Состав формовочной смеси [5]

Состав, %				Свойства
Оборотная смесь	Кварцевый песок	Глина	Вода, %	Газопроницаемость, ед	Предел прочности на сжатие, МПа
87 - 90	1 - 2	3 - 4	6 - 7	80	0,035 – 0,045

Смесители для формовочной смеси

Для смесителя формовочной смеси важным является обеспечение гомогенности состава смеси. Отливка имеет достаточно сложную конфигурацию, необходимо получать качественный отпечаток. Поэтому рационально использовать в нашем случае, для приготовления формовочной песчано-глинистой смеси наиболее рационально использовать катковые смесители периодического действия, поскольку именно смесители такого типа обеспечивают наиболее качественное обволакивание частиц наполнителя глиной.

Выбираем смеситель периодического действия с вертикально вращающимися катками марки S 1425E. Поскольку бегуны с вертикальными катками обеспечивают высокое качество смеси, обеспечивая дополнительное перетирание ее компонентов, в отличие от бегунов с горизонтальными катками смесителей непрерывного действия.

Технические характеристики смесителя S 1425E:

Объем замеса – 2300 кг

Мощность привода – 54 кВт

Габаритные размеры - 2500×300 мм

Определяем необходимое количество смесителей:

q - производительность оборудования

Находим такт работы смесителя

Элемент	Время, час
Засыпка исходного материала	0.38
Смешивание	0.10
Выпуск	0.18

Т=0,66

V – объем замеса смесителя, кг :

Выбор охладителя

Важным достижением на пути усовершенствования процесса смесеприготовления явилось создание охладителя периодического действия Webac запатентованной конструкции.

Наряду с высокой производительностью охлаждения его преимущество заключается в возможности добавления связующего на ранней стадии процесса. Перед началом цикла охлаждения отработанная смесь взвешивается на двух весах. На основе параметров формовки и литья, а также массы смеси рассчитывается количество добавляемого бентонита. Процесс охлаждения подразделяется на две фазы. В ходе первой фазы происходит охлаждение смеси. По истечении времени охлаждения начинается вторая фаза. Подача воздуха ограничивается до минимума, и два инжектора связующего подают бентонит в массу смеси. Одновременно начинается отсчет времени перемешивания. Цикл охлаждения завершается открытием двух больших разгрузочных окон и полным опоражниванием охладителя периодического действия.

Выбираю охладитель периодического действия WAC, модели WAC-100.

Технические данные охладителя WAC-100:

Вес загрузки: 3500 кг

Время цикла: 180 с

Производительность: 70 т/ч

Достижимая температура: 40^оС или на 15^оС выше ОТ

Электродвигатель смесителя: 110 кВт

Электродвигатель вентилятора: 37 кВт

Объём охлаждаемого воздуха: 19000 м3/ч

Выбор сита

Приготовление смеси не ограничивается простым охлаждением и смешиванием. Чтобы сохранить высокое качество песка, необходимо тщательно очистить его от посторонних примесей. С этой целью применяют магнитные сепараторы, отделители цветных металлов, классификаторы и полигональные сита. Учитывая небольшой объем используемой смеси, для просеивания выбираем полигональные сита.

Определяем требуемую производительность сита

где Q – годовая потребность смеси, м³

Нам подходит сито модели 174М2, с техническими характеристиками:

Производительность – 12,5 м³/ч ; Габаритные размеры, мм – 2510×1150×1020

Диаметр ячеек сита, мм – 16 ; Мощность привода – 1,5 кВт

Выбор аэратора

Для улучшения пластичности, формуемости приготовленных смесей с глинистыми связующими производится их доводка, заключающаяся в вылеживании смесей в бункерах-отстойниках и их разрыхлении перед выдачей в формовочные агрегаты. Аэратор - рыхлитель формовочной смеси, в котором формовочная смесь обрабатывается с помощью многолопастного вала, бросающего ее на колеблющуюся завесу. Аэраторы разрыхляют смесь либо при пересыпке с ленты на ленту, либо при движении на ленте конвейера. В одни - аэраторы условно определены как универсальные, вторые - как надленточные. Надленточные аэраторы подразделяются па аэраторы отработанной и готовой смеси.

Выбираю аэратор типа Samum модели S500 он занимает наибольшую производственную площадь, однако в то же время обеспечивает и наилучшее качество смеси. Его действие заключается в центральной подаче смеси на центробежный диск с двойными стенками. Материал ускоряется с высокой окружной скоростью, забрасывается на коническое ударное кольцо и при этом измельчается. В результате образуется бархатистая, текучая формовочная смесь с отличными свойствами.

Технические характеристики S500:

Производительность: 20-40 м³/ч

Мощность двигателя: 22 - 37 кВт