2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие

вие резкого охлаждения их в холодной воде, куда отливки погружают непосредственно после катодной обработки, и поверхность отливок получается очень чистой. После промывки в холодной воде отливки подвергаются дополнительной промывке

вгорячей воде для окончательного удаления следов щелочи.

Вкачестве электролита для электрохимической очистки отливок применяют чистый NaOH (с температурой плавления 328° С) либо эвтектическую смесь из 80 % NaOH и 20 % КОН

(tпл = 246 °С), либо состав из 93 % NaOH и 7 % NaCl (tпл = 283 °С).

В этом последнем составе присутствие ионов хлора способствует интенсификации процесса. Плотность тока рекомендуется 15–25 А/дм2, продолжительность катодного процесса очистки 25–30 мин. Количество электролита в ванне должно быть 10-крат- ным по отношению к массе загружаемых отливок [21].

Кроме указанных операций в технологический процесс, как правило, включают еще и операцию фосфатирования, которая предназначена для создания на очищенной поверхности слоя, защищающего отливку от ржавления.

Процесс фосфатирования (с заполнением пор поверхности металла антикорродирующим веществом) ведется в растворе, содержащем 4 % соли Мажефа [Fe(H2PO4)2·Mn(Н2РO4)2] и 6 % бихромата натрия (Na2Cr2O7). Температура раствора 80–90° С.

В результате фосфатирования на поверхности отливки образуется защитная пленка из фосфорнокислых соединений железа и марганца:

Fe (Н2РO4)2·Мn(Н2РO4)2 + 4Fe → Fe3(PO4)3 + FeMn(РO4)2 + 4Н2O

Эти соединения плохо растворяются в воде. Одновременно с этим на поверхности отливки адсорбируется ингибитор – бихромат натрия, повышающий коррозионную стойкость деталей. Образовавшаяся пленка имеет кристаллическую структуру и используется в качестве грунта под окраску.

Как показали исследования, проведенные в Институте проблем литья АН УССР, процесс электрохимической очистки ка-

411

тодным травлением в расплавленных щелочах не влияет на прочностные свойства металла отливок, не вызывает их деформацию и применим для очистки отливок с минимальными припусками под механическую обработку. В то же время частичное обезуглероживание поверхности, наблюдаемое при катодном травлении, повышает эксплуатационную стойкость металлорежущего инструмента за счет снижениятвердости литейной корки.

Простота способа электрохимической очистки отливок методом катодного травления в расплавленной щелочи позволяет полностью механизировать и автоматизировать этот процесс. Он применим для изделий различной сложности и веса из разных марок стали и чугуна, массово-поточного, серийного и индивидуального производства. На Ленинградском компрессорном заводе с 1963 г. работает участок электрохимической очистки (рис. 24.2). Участок оборудован четырьмя ваннами 1, 2, 3 и 4, генераторной станцией 8, пультом управления 6, двумя тельферами 5 и площадкой 7, на которой осуществляется сборка отливок на контактные приспособления, а также снятие с них очищенных отливок.

Рис. 24.2. Участок электрохимической очистки: 1 – ванна с расплавленным каустиком; 2 – ванна промывки отливок холодной водой; 3 – ванна промывки отливок горячей водой; 4 – ванна пассивирования поверхности отливок; 5 – электротельфер; 6 – пульт управления; 7 – площадка; 8 – генераторная станция

412

Корпус ванны 1 выполнен из листовой углеродистой стали и имеет горловину 1000 мм; глубина ванны 1600 мм. Нагрев щелочи ведется с помощью трубчатых электронагревателей. На дне ванны установлен поддон, в который оседает, образующийся в процессе очистки, шлам. Корпус ванны подключается к аноду, а контактное кольцо на горловине, изолированное от корпуса ванны, подключается к катоду. Ванна оборудована системой бортовых отсосов, присоединенных к горловине.

Электроконтактное приспособление является еще и грузоподъемной подвеской, с помощью которой осуществляются как технологические, так и транспортные операции. Электроконтактное приспособление состоит из штанги и контактного диска. На нижнем конце штанги крепятся устройства для фиксации отливки, а верхний конец штанги снабжен проушиной для крюка тельфера. При погружении деталей в ванну контактный диск ложится на контактное кольцо горловины и образует тем самым крышку, препятствующую разбрызгиванию расплавленного каустика.

Ванны для промывки отливок в холодной и горячей воде и ванна для фосфатирования по конструкции аналогичны ванне для очистки, но корпуса ванн изготовлены изнержавеющей стали.

Работает установка следующим образом. На площадке 7 отливки, подлежащие очистке, монтируются на контактное приспособление. Управляемый дистанционно тельфер транспортирует контактное приспособление с отливками к ванне 1 и погружает в расплавленный каустик. По окончании очистки отливки извлекаются из ванны со щелочью и погружаются в ванну с холодной проточной водой. Затем отливки переносятся в ванну 3 с горячей водой, после которой отливки подвергаются фосфатированию. Цикл очистки оканчивается (на площадке 7) разгрузкой контактного приспособления. Мелкие детали очищаются в корзинах из нержавеющей стали, укрепляемых на нижнем конце штанги контактного приспособления.

413

Генераторная станция 8 обеспечивает питание установки постоянным током от силового генератора типа АМГ, который имеет мощность 30 кВт при напряжении 6 В. Станция оборудована системой автоматики, обеспечивающей постоянство силы тока. Управление всеми процессами осуществляется с пульта управления 6, который снабжен приборами, обеспечивающими заданный электрический режим процесса очистки отливок.

Участок обслуживается одним пультовщиком-электри- ком и одним транспортным рабочим. Наличие двух тельферов

изамкнутого монорельсового пути позволяет совмещать по времени транспортные и технологические операции. Производительность участка 1 т/ч и общее время цикла очистки

0,5–0,6 ч.

Впроцессе эксплуатации установки уточнена рецептура электролита – щелочи, в состав которой входит 70–80 % NaOH, 30–20 % КОН и 1–2 % NaCl. Электрический режим очистки от-

ливок:

1) напряжение 6 В, плотность тока 5–10 А/дм2 поверхности деталей;

2) время нахождения деталей под током 15 мин.

Время распределяется следующим образом: деталь подключается к катоду в течение 12 мин, затем к аноду – на 2 мин

иснова к катоду – на 1 мин.

Такой режим, как показала практика, обеспечивает полную очистку отливок от окалины и пригара.

В настоящее время процесс фосфатирования очищенных отливок в растворе соли Можеора и бихромата натрия заменен на процесс пассирования в 3–7%-ном растворе ортофосфорной кислоты (Н3РO4) при температуре 70–80° С. Процесс пассирования обеспечивает хорошее качество антикоррозийного покрытия и снижает расходы на очистку отливок.

414

25. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА

Сущность электрогидравлической очистки состоит в использовании электрогидравлического эффекта (см. выбивку стержней) для разрушения пригара и удаления окалины с поверхности отливки при высоковольтном электрическом разряде между двумя электродами в воде по схеме, приведенной на рис. 25.1, а [52]. Высоковольтный (30 кВ) выпрямитель заряжает конденсатор, который разряжается между электродом и отливкой (прямой метод воздействия, рис. 25.1, б) или между двумя электродами (косвенный метод, рис. 25.1, в) в водяной ванне. Установка дает 10 разрядов в секунду.

Рис. 25.1. Принцип действия (а) и характер рабочего процесса при прямом (б) и косвенном (в) воздействии разряда на отливку [47]: 1 – высоковольтный выпрямитель; 2 – конденсатор; 3 – воздушный промежуток; 4 – электроды; 5 – рефлектор; 6 – пузырек водяного пара; 7 – отливка; 8 – корка пригара

Наличие рефлектора на конце электрода (см. рис. 25.1, б) усиливает эффект очистки. Косвенный метод воздействия разряда рекомендуется для очень тонкостенного литья.

415

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Аксенов Н.П., Аксенов П.Н. Оборудование литейных це-

хов. – М.: Машгиз. – Ч. 1, 1949. – Ч. 2, 1950.

2.Аксенов Н.П. Уплотнение земли прессованием // Литей-

ное дело. – 1935. – № 12.

3.Аксенов П.Н. Оборудование литейных цехов. – М.: Машиностроение, 1977.

4.Аксенов П.Н. Расчеты основных видов литейного оборудования. – М.: Машгиз, 1947. – 99 с.

5.Аронс Г.А. Струйные аппараты. Теория и расчет. – М.: Госэнергоиздат, 1948.

6.Газопламенная обработка металлов / Г.А. Асиновская, И.М. Зеликовская, А.И. Доровин [и др.]. – М.: Профтехиздат, 1962.

7.Вибрационная очистка отливок / И.Я. Балакин, Б.Б. Гуляев, Ю.Ф. Боровский, С.И. Фомченко // Литейное производст-

во. – 1966. – № 4.

8.Геллер Р.Л. Выбор оптимальных режимов работы пескомета // Литейное производство. – 1961. – № 3.

9.Геллер Р.Л. Методика расчета мощности привода метательной головки пескомета // Литейное производство. – 1963. –

№6. – С. 21–24.

10.Геллер Р.Л. Некоторые вопросы теории рабочего процесса пескометной головки // Литейное производство. – 1958. –

№5. – С. 13–17.

11.Геллер Р.Л., Поплавский В.И. Выбор оптимальных конструктивных параметров рабочих резервуаров пескострельных машин // Литейное производство. – 1965. – № 10. – С. 13–17.

12.Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов: справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1975. – 272 с.

13.Горский А.И. Расчеты машин и механизмов автоматических линий литейного производства. – М.: Машиностроение, 1978.

416

14.Электрохимическая очистка литых заготовок от пригара

иокалины / А.А. Горшков, К.М. Филимонович, Т.Г. Сологуб, Р.А. Ницевич / Институт проблем литья АН УССР. – Киев, 1963.

15.Гуткин Б.Г., Григорчук И.П. Электроконтактная обработка. – М.; Л., Машгиз, 1960.

16.Дамаскин В.Н., Фихман И.Р., Тавелинский И.А. Механизация и автоматизация дробеметно-дробеструйной очистки в СССР и за рубежом в условиях мелкосерийного и индивидуального производства / НИИинформтяжмаш. – М., 1966.

17.Ефимов Ф.Т. Металлические дробь и песок. – М.: Маш-

гиз, 1964.

18.Зайгеров И.Б. Оборудование литейных цехов. – Минск:

Высш. шк., 1980. – 368 с.

19.Исагулов А.З. Динамические и импульсные процессы

имашины для уплотнения литейных форм. – М., 1999.

20.Калашникова А.Я., Орлов Г.М. Рабочий процесс метательной головки пескомета и уплотнение формы // Литейное производство. – 1955. – № 4. – С. 14–18.

21.Калинин Р.С. Условия работы, причины износа и методы увеличения срока службы лопаток дробеметных аппаратов // Механизация и автоматизация очистных и обрубных работ: материалы всесоюз. семинара / ЦИНТИАМ. – М., 1963.

22.Каменский В.В. Разработка нового технологического процесса и оборудования для изготовления безопочных песчаных форм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции. – М., 1991.

23.Келлерман П.М. Автоматизация процессов зачистки литья // Механизация работ на выбивных и очистных операциях: материалы всесоюз. семинара / НИИмаш. – М., 1965.

24.Кожеуров П.И. Механизация выбивки, обрубки и очистки отливок // Литейное производство. – 1957. – № 12.

25.Лесниченко В.Л. К вопросу о пескодувном и пескострельном процессах изготовления форм и стержней // Технология автомобилестроения. – 1958. – № 5.

417

26.Матвеенко И.В., Исагулов А.З., Дайкер А.А. Динамические и импульсные процессы и машины для уплотнения литейных форм. – Алма-Ата: Наука, 1998.

27.Матвеенко И.В. Оборудование литейных цехов: учеб.

пособие. Ч. I. – М., 2006. – 172 с.

28.Матвеенко И.В., Тарский В.Л. Оборудование литейных цехов: учебник для учащихся средних специальных учебных заведений – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – 400 с.

29.Мордочкин Е.А. Исследование процесса уплотнения широкозахватным пескометом. – М., 1983.

30.Мысовский В.С. Анализ и синтез автоматических систем распределения формовочной земли по расходным бункерам // Автоматизация литейного производства; ВНИТОЛ. – М.: Маш-

гиз, 1954. – 122 с.

31.Нефедов А.Л. Газоимпульсное уплотнение песчаных форм. – М., 1988.

32.Никольский Г.Н. Гидравлическая очистка литья // Тр. первой конференции молодых научных сотрудников; ЦНИИТ-

маш, ОНТИ. – М., 1961.

33.Никольский Г.Н., Розенфельд С.Е. Эксплуатация гидромониторов и пескогидромониторов для выбивки стержней

иочистки литья / ЦБТИ. – М., 1957.

34.Орлов Г.М. Автоматизация и механизация процесса изготовления литейных форм. – М.: Машиностроение, 1988.

35.Политов И.В. «Мокрый» процесс виброобработки деталей // Технология машиностроения: науч.-техн. реферат. сб.

Вып. 1 / НИИмаш. – М., 1966.

36.Ракогон В.Г. Исследование уплотнения стержневой смеси пескодувнымспособом// Литейное производство. – 1958. – № 4.

37.Санков И.И. Изготовление стержней пескодувным способом // Литейное производство. – 1952. – № 9.

38.Спектор О.Ш. Разделительная и поверхностная кисло- родно-флюсовая резка. – М.: Машгиз, 1963.

418

39. Столяров М.А. Разработка газоимпульсного процесса изготовления литейных форм из высокопрочных смесей. – М., 1985.

40 Тарасов-Агалаков Н.А. Практическая гидравлика в пожарном деле. – М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1959

41.Тысовская С.Е. Огневая очистка и обрубка литья // Механизация и автоматизация очистных и обрубных работ: материалы всесоюз. семинара / ЦИНТИАМ. – М., 1963.

42.Очистка отливок / С.И. Фомченко, И.Я. Балакин, А.С. Докторович, Л.Н. Костров. – Л.: Машиностроение, 1969. – 264 с.

43.Чичагов К.К., Дроздова Е.И. Пескодувная формовка стержней // Литейное производство. – 1959. – № 8. – С. 8.

44.Шаинский М.Е. Очистка отливок в вибрирующих резервуарах // Механизация работ на выбивных и очистных операциях: материалы всесоюз. семинара. – М.,1965.

45.Gessel W. Jahresübersicht Putzverfahren und einrichtungen // Giesserei. – 1968. – Nо. 21.

46.Lempicki I. О zageszczaniu mas formerskich przez narzucanie // Prace Institute Odlewnictwa. – 1957. – Nо. 1.

47.Menden A. Möglichkeiten der vvirtschaftlichen Fertigung geringer Stückzahlen auf der Formmaschine durch Einsatz von Schnellwechsel-Modell-platen // Giesserei. – 1968. – Nо. 12.

48.Nunn W.P., Кеnnеу V.W. Barrel finishing // Precision metal molding. – 1964. – № 9.

49.Petrzela L. A new device for determining permeability // 32 International Foundry Congress. – Prague, 1963.

50.Rafailow L., Wassew W. Elektrohydraulisches Putzen von Gußstüken // Giesserei. – 1968. – Nо. 9.

51.Schneider G. Maschinen und Anlagen zur automatischen Kernherstellung nach dem Baukastenprinzip entwickelt und gebaut // Giesserei. – 1968. – Nо. 22.

419