18 Выбивка, обрезка и очистка литья

Оболочковые формы без опорного наполнителя после заливки и охлаждения сначала в термостате при температуре 750-950 ^оС для снятия остаточных напряжений, а затем на воздухе поступают на предварительную очистку, которую осуществляют обычно на вибраци­онных установках. Стояк литниково-питающей системы зажимают в приспособлении и подвергают вибрации под действием которой обо­лочка формы отделяется от отливки.

Из-за высокой твердости жаропрочных сплавов отрезка отливок от литниково-питающей системы возможна только с использованием абразивных кругов (обычно вулканитовых). Блок отливок зажимает­ся пневматическими или механическими зажимами в горизонтальном положении и обрезка отливок, а также отделение прибыли осущест­вляется вращающимся тонким 3-4 мм кругом. Для ускорения отрезки применяют станки с поворотным или возвратно-поступательным движе­нием стола.

Во время предварительной очистки отливок остатки формы пол­ностью отделяются только на плоских поверхностях без отверстий и поднутрений. В отливках сложной конфигурации остатки формы оста­ются в сквозных отверстиях, поднутрениях. Вследствие усадки спла­ва остатки формы в этих местах сжаты, и их удаление требует боль­ших затрат при механической очистке. Поэтому чаще применяют электроискровой, химический, химико-термический и др. способы окончательной очистки отливок.

Использование какого-то одного способа для всей номенклатуры отливок, как правило, нерационально, а иногда практически невоз­можно. Поэтому для окончательной очистки следует применять пооче­редную, ступенчатую очистку, например, сначала пескоструйную, а затем химическую, что позволяет значительно сократить расходы и повысить качество очистки литья.

Очистка простых отливок, например, «Лопаток» без внутренней полости и сложных поднутрений обычно осуществляется песком электрокорунда на пескоструйных установках периодического или непрерывного действия. Размер песчинок не должен быть больше 0,3 мм во избежание ухудшения качества поверхности. На этой операции используются как установки, где отливки находятся в руках операто­ра, так и полуавтоматические с вращающимся барабаном, облицован­ным резиной. Второй способ, несмотря на более высокую производи­тельность, менее предпочтителен из-за опасности повреждения по­верхностного слоя отливок, вследствие ударов их друг о друга при вращении галтовочного барабана.

Высокая стойкость окислов алюминия не позволяет использовать традиционные расплавы щелочей для химической очистки отливок от оболочек. Полная и быстрая очистка в этом случае происходит в расплаве соды и буры. При оплавлении буры с содой последняя раз­лагается с выделением углекислого газа Na₂CO_{3 ·}6 Na₂O + CO₂. Газ растворяется бурой и вытесняет избыток борного ангидрида B₂O₃, который вступает в реакцию с Al₂O₃ оболочки.

3B₂O₃ + Al₂O ₃  2Al(BO₂)₃· 6NaBO₂

Одновременно сода реагирует с SiO2 оболочки с образованием Na2SiO3 , которая образует с борным ангидридом комплексные боросиликаты. Минимальное содержание буры в расплаве 15%, оптимальное 28-30%. Время очистки отливок 5 минут при температуре расплава 950-970 С и содержании буры 30%. По мере насыщения расплава про­дуктами реакции продолжительность очистки увеличивается.

Продукты реакции не смываются с отливок водой, поэтому для их удаления используют второй расплав, состоящий из 50% соды и 50% хлористого калия. В этом составе при температуре 650 – 670 ^оС отливки полностью очищают, а затем промывают горячей проточной водой. Такая технология обеспечивает одновременную очистку и тер­мическую обработку отливок.

Отливки для очистки загружаются в специальные корзины и опускаются в тигельную печь с электрообогревом или же ванну типа закалочного бачка с солевыми расплавами.

По патенту 610494 (США) отливки из сплавов на основе нике­ля и кобальта очищают от цирконовой и алюмосиликатной оболочки в 48-70%-ной плавиковой кислоте за 1-2 часа. Для удаления окислов с отливки используют раствор из двух частей 42 % HNO₃, двух частей 48 - 70 % HF, 0,02 частей 36 % HCl, и 1 части H₂O с последующей про­мывкой водой.

Реализация последнего процесса требует специального помеще­ния для установки оборудования и защитных приспособлений для ра­ботающего персонала, так как плавиковая кислота отличается повышенной летучестью и очень высокой химической активностью.

Для удаления стержней и остатков оболочки из труднодоступных мест применяют установки для электрогидравлической очистки, сос­тоящие из выпрямителя и конденсаторов, которые разряжаются перио­дически через воздушный искровой разрядник.

Энергия конденсаторов передаётся на пару электродов, погру­женных в воду. При разрядке большая часть энергии уходит в объем воды между электродами, так как в этом месте сопротивление во много раз выше, чем в любом другом отрезке разрядного контура. Чтобы достичь максимальной отдачи энергии в кратчайшее время, разрядный контур должен иметь минимальные сопротивления и индук­тивность.

Мгновенное выделение энергии в результате искрового разряда создают в паровом канале между электродами высокое избыточное давление (до 150 МПа). Когда скорость расширения канала достига­ет своего наивысшего значения, стенки канала разрываются ударной волной, которая распространяется в воде со скоростью, равной наи­большей скорости расширения канала.

Механическое воздействие разряда проявляется в ударной вол­не, кавитационном разрушении и давлении импульса с отдачей массы воды. Поскольку интенсивность ударной волны уменьшается с удале­нием от центра разряда, отливки следует располагать по возможнос­ти ближе к разряду. Чаще всего электрический разряд создается не­посредственно между электродом и отливкой, соединенной с электро­цепью генератора.

Электрогидроочистку ведут в воде на глубине не менее 0,5 м. Отлетающие частицы оседают на дно бака, а мелкие частицы остаются во взвешенном состоянии. Воздушный искровой разрядчик выделяет при разряде озон и вредную для здоровья человека окись азота.

Применяется и очистка ультрозвуком. Для получения ультрозву­ковых волн используют ультрозвуковые вибраторы. Наиболее целесо­образно совмещение химической и ультрозвуковой очистки. Отливки после кратковременной химической очистки помещают в ванну с во­дой, где находится источник ультрозвуковых волн. Размягченная оболочка или стержень под действием этих волн разрыхляется. Затем отливки снова переносят в ванну для химической очистки. После двух-трех циклов отливки полностью очищаются. Общая продолжитель­ность процесса составляет всего 15 - 30 минут. [1]

19 РЕГЕНЕРАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ

19.1 Регенерация формовочных материалов

Крошку, полученную после предварительной очистки отливок из корундовых и цирконовых форм можно использовать повторно. С этой целью можно использовать установку SWECO, в которой оболочки размалываются и классифицируются по фракциям. Получают две крупные фракции для обсыпки блоков и две мелкие, используемые для приго­товления суспензии. Только первый слой оболочки изготавливается из свежих материалов, а остальные из возврата.

Кроме того, возможно применение установки пневматической регенерации, состоящей из четырех отбойно-истира­тельных секций вертикального типа, специального устройства влаго­отделения сжатого воздуха, поступающего из сети, устройства регу­лировки скорости движения воздуха и агрегата осаждения микропо­рошков. Раздробленные до кусков размером меньше 5 мм остатки фор­мы загружают в бункер установки, после чего материал проходит че­тырехступенчатую очистку в отбойно-истирательных секциях, элект­рокорунд осаждается в разгрузочной воронке, где проходит через систему аэрации для более полного отделения остатков микропорош­ков и пленок и подаётся на выгрузку. Аэросмесь, содержащая микро­порошки дистенсилиманита и пленки связующего, подается в центробежный агрегат, где дистенсилиманит отделяется.

Регенерированный электрокорунд используется для обсыпки форм, а дистенсилиманит для приготовления огнеупорной суспензии и изготовления форм, начиная со второго, третьего слоя. [1]

19.2 Регенерация модельных составов

Для повышения рентабельности производства отливок по выплавляемым моделям необходимо неоднократное использование модельных составов, удаляемых из керамических оболочек.

С этой целью модельные составы частично (отдельные компоненты) или полностью подвергаются регенерации.

Регенерация включает в себя несколько этапов:

1. очищение от всех видов загрязнений(прежде всего, от песчинок и кусочков керамики);

2. удаление избыточной влаги;

3. введение необходимых добавок для достижения возвратом модельного состава свойств свежей модельной массы. [6]

19.3 Регенерация воскообразных модельных составов

Регенерации подвергаются воскообразные модельные составы, применяемые как самостоятельно, так и в качестве пластификаторов в модельных составах с твердыми наполнителями, но отделенные от наполнителя в процессе удаления моделей из керамических оболочек (например, при водорастворимых наполнителях, удаляемых в воде).

Процесс регенерации осуществляется в ваннах:

1. пленочного типа (поток модельного сосава проходит тонким слоем по обогреваемому желобу);

2. струйного типа (поток модельного состава разделяется на множество тонких струй).

На рисунке 1.33 изображена схема наиболее часто применяемой для регенерации ванны.

Фильтр 3 состоит из четырех отдельно вставляемых кассет. Первая и третья кассеты представляют собой металлические сетки 014, вторая кассета – матерчатый фильтр, четвертая – металлическую решетку для предотвращения повреждения третьей кассеты кусками загружаемого для регенерации возврата модельного состава.

1 – патрубок для слива регенерата; 2 - масляная рубашка; 3 – фильтр; 4 – патрубок для слива остатков модельного состава; 6 – нагреватели; I – секция фильтрованного модельного состава; II – секция нефильтрованного модельного состава.

Рисунок 33 – Схема ванны для регенерации модельных составов

В секцию II ванны загружается расплавленный (или в кусках) модельный состав после выплавления из оболочек из расчета заполнения объема ванны регенерации не более чем на 2/3.

Процесс регенерации ведется при температуре расплава (и жидкостной рубашки 2) 130…140 ℃. Отрегенерированный состав сливается через патрубок 1 в изложницы и маркируется или сразу передается для приготовления модельного состава, где вводятся необходимые добавки для получения требуемых свойств.

После освобождения ванны от регенерата она промывается горячей водой. Промывка или замена фильтров производится после переработки не более 10 м³ модельного состава.

При сливе готового регенерата из ванны рекомендуется процеживать его через 2…3 слоя марли, уложенной на металлическую сетку 014 или 016. [6]