книги из ГПНТБ / Сосненко, М. Н. Развитие литейного производства

Рис. 10. Новая конструкция литниковой системы при получении отливки блока цилиндра компрессора

в песчано-глинистой форме.

шой скоростью, расплав засасывал воздух, что приво­ дило к образованию газовых пузырей. Кроме того, при этом получалась неоднородная структура металла по сечению отливки.

Для снижения брака и уменьшения массы прибы­ лен авторами была предложена новая конструкция

31

ЛИТЕЙЩИКИ

ЛОМАЮТ СУШИЛА----------------------------------------

современных литейных цехах широко применяют В наиболее экономичные сырые песчано-глинистые

формы, которые можно использовать без дополнитель­ ного упрочения — сразу после изготовления. Недо­ статком сырых форм является невысокая прочность, из-за чего их применяют для получения мелких и сред­ них отливок, масса которых обычно не выше 300 кг.

Учитывая это, при производстве более крупных от­ ливок издавна применяли (частично применяют и в настоящее время) более прочные сухие песчано-гли­ нистые формы. Однако большая длительность (6— 48 час.) сушки форм в громоздких сушильных печах, связанная со значительным расходом топлива и зага­ зованностью литейных цехов, коробление рабочей по­ верхности формы при сушке, снижающее точность и качество поверхности отливок, а также большая дли­ тельность цикла получения форм (при производстве крупных отливок она достигает 3—5 суток) не позво­ ляют считать технологию литья в сухие песчано-гли­ нистые формы рациональной.

Литейщикам удалось отказаться от сухих форм только в 50-е годы, когда были освоены новые связую­ щие материалы (быстротвердеющие крепители СП и СБ на основе сульфитной барды, жидкое стекло и др.). Их стали применять вместо традиционного, издавна «прописанного» в литейных цехах связующего мате­ риала — формовочной глины. Новые составы формо­ вочных смесей со связующими СП и СБ позволили ли­ тейщикам быстро освоить скоростную технологию по­

лучения крупных ответственных отливок из серого чу­ гуна, стали и медных'сплавов массой до 8 т в подсу­ шиваемых формах.

На московском чугунолитейном заводе «Станколит» в цехе № 3 в подсушиваемых формах получают ответственные станочные детали массой до 1 т. Изго­ товленные на встряхивающих с перекидным столом формовочных машинах модели 235 и окрашенные про­ тивопригарной краской полуформы направляются на дополнительное упрочнение, которое производится в специальной сушильной газовой установке. В резуль­ тате кратковременной (около 20 мин.) обработки на­ гретыми до 200—220° газами упрочняется быстротвердеющая смесь, оформляющая рабочий слой каждой из полуформ толщиной 30—50 мм. После подсушки про­ изводится сборка формы. Она осуществляется на пуль­ сирующем литейном напольном конвейере, который до­ ставляет формы на участки заливки, охлаждения и выбивки. Благодаря отказу от 8—10-часовой сушки форм и замены ее кратковременной подсушкой завод «Станколит» улучшил организацию труда, сократил цикл получения отливок и снизил их себестоимость.

Учитывая существенный недостаток технологии литья в подсушиваемых формах — загрязнение атмо­ сферы цеха топочными газами подсушивающей уста­ новки, ряд заводов производят подсушку специальны­ ми лампами инфракрасного излучения, выпускаемыми Московским заводом электровакуумных приборов. Иногда лампы объединяют в секции и в виде рампы устанавливают непосредственно на литейную форму. На Харьковском станкозаводе для этой цели было создано специальное сушило, снабженное 432 лампами инфракрасного излучения, мощностью 500 вт каждая, которое позволяло подсушивать крупные формы раз­ мером 2120X1370X700 мм.

В становление процесса подсушки форм внес свой вклад и московский институт Гипростанок, разрабо­ тавший конструкции поточных (с приводным рольган­ гом и шагающим конвейером) сушильных устано­ вок І-Э и П-Э с электрообогревом, рассчитанных соот­ ветственно на использование опок с максимальными размерами 1,6X1.1X0,45 и 2,7X1,6X0,6 м.

Несомненно, подсушка явилась прогрессивным ме­

34

тодом упрочнения форм. Однако и она не могла удов­ летворить литейщиков. С учетом возросшего уровня развития литейного производства требовался более быстрый метод упрочнения форм и стержней без при­ менения каких-либо сушильных устройств. Задача бы­ ла решена благодаря освоению литейщиками нового быстротвердеющего связующего вещества — жидкого стекла и разработке составов формовочных и стерж­ невых жидкостекольных смесей, обладающих способ­ ностью быстро твердеть при воздействии углекислого газа.

Несколько слов о жидком стекле. Оно представляет собой водный раствор силиката натрия. В литейных цехах обычно используют содовое стекло, имеющее хи­

Величина модуля определяет вяжущие свойства стек­ ла. Особенностью жидкого стекла является способ­ ность быстро разлагаться и затвердевать под воздей­ ствием углекислого газа, что дает возможность полу­ чать высокопрочный (12—20 кг/см2 при 6—7% жид­ кого стекла) рабочий слойформы при кратковре­ менной (1—5 мин.) продувке формы углекислым газом.

Этот химический процесс может быть записан в ви­ де формулы следующего вида:

Основа смеси— /?іН2О - -Na2O-ZïSiO2—H

+СО2 -> Na2CO3 -сНгО+ nSíO2-rfH,O

Из реакции видно, что под воздействием углекис­ лого газа входящая в состав смеси вода не испаряется

(как при сушке), а вступает в прочное химическое со­ единение с компонентами разлагающегося жидкого стекла. Таким образом, быстрое и надежное упрочне­ ние формы при С02-процессе объясняется связыванием песчано-глинистой основы смеси пленкой геля кремние­ вой кислоты.

Продувка формы углекислым газом в литейных це­ хах осуществляется несколькими способами: через ка- нальі-наколы на рабочей поверхности формы, образо­ ванные иглой-душником; через полую модель и пред­ усмотренные в ее стенках отверстия и др. На рис. 11 показана схема наиболее простого процесса химиче­ ского упрочнения формы путем введения углекислого газа под зонт 2. Углекислый газ доставляется в литей­ ные цехи в стальных баллонах 1 или же производится непосредственно в цеховых установках воздействием серной кислоты на мел. В изготовленных СО2-процес- сом формах получают самые разнообразные высокока­ чественные отливки из серого чугуна, стали и цветных сплавов массой до 170 т.

Учитывая сложность осуществления СО2-процесса, связанного с доставкой в баллонах или производством углекислого газа, а также использованием специальной модельной или другой вспомогательной оснастки для его введения в рабочий слой формы, процесс был усо­ вершенствован. В последние годы предложили уско­ ренный процесс химического твердения жидкостеколь­ ной формовочной смеси путем введения в нее специ­ альных материалов — отвердителей. В качестве отвердителя в нашей стране успешно применяют порошкообразный шлак — отход феррохромового производства. Благодаря его использованию были разработаны составы пластичных самотвердеющих на воздухе формовочных смесей (ПСС), обеспечиваю­ щих создание скоростной технологии получения сред­ них и крупных отливок. В качестве примера можно сослаться на опыт работы московского завода «Станколит», где технология литья с использованием ПСС. применяется в течение 10 лет. Длительность твердения форм из ПСС на воздухе легко регулируется модулем жидкого стекла и количественным его соотношением с отвердителем. В цехе № 2 при массе отливок 0,2—0,5 г она составляет около 5 мин., а в цехе № 1 при получе-

36

Рис. 11. Химическое твердение полуформы при продувке угле­ кислым газом.

нии более крупных отливок массой 1—5 т — около

15мин.

Врезультате внедрения в производство ПСС на

заводе «Станколит» были сломаны два крупных ямных сушила в цехе № 1 и шесть проходных камерных су­ шильных печей в цехе № 2, что высвободило производ­ ственные площади, резко улучшило санитарно-гигие­ нические условия труда, обеспечило повышение каче­ ства и снижение себестоимости отливок.

Разработка и освоение составов пластичных самотвердеющих смесей позволили отказаться от сушки и использования углекислого газа для дополнительного упрочнения форм. Однако они не исключили трудо­ емкий процесс уплотнения смеси при изготовлении форм. Учитывая это, ученые ЦНИИТмаша разработали и совместно с работниками московского завода «Стан­ колит» внедрили в производство принципиально но­ вый, прогрессивный метод изготовления форм и стерж­ ней, в основу которого было положено применение

жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). Этот процесс в корне меняет исторически сложившиеся тяжелые ус­ ловия труда в литейных цехах. На смену тяжелому фи­ зическому труду рабочего пришла управляемая одним оператором автоматизированная установка, которая без прикосновения человеческих рук приготовляет быстротвердеющую смесь и заливает ее в опоки или стержневые ящики средних и крупных размеров.

л

Большое преимущество нового технологического процесса заключается в том, что для его осуществле­ ния не требуются рабочие высокой квалификации. Применение ЖСС стирает грань между профессиями формовщика и стерженщика, в 3—5 раз снижает тру­ доемкость процессов формовки, позволяет увеличить выпуск отливок на существующих площадях. Кро­ ме того, при этом резко улучшаются качество отли­ вок и санитарно-гигиенические условия труда литей­ щиков.

Советское правительство высоко оценило это изоб­ ретение, присудив его авторам — профессору А. М. Ляссу, кандидату технических наук П. А. Бор­ суку и инженеру И. А. Онуфриеву Ленинскую премию. Сообщение об этом открытии появилось на страницах зарубежной печати под заголовком «Русская револю­ ция в литейном производстве».

В чем же основные особенности и преимущества ЖСС? Способность ЖСС к самопроизвольному хими­ ческому твердению в атмосфере цеха достигается (как и в ПСС) комбинированным действием жидкого стек­ ла и отвердителя — феррохромового шлака, а их по­ вышенная подвижность — введением в смесь специ­ альных пенообразующих добавок (контакт Петрова, жидкость ДС-РАС и др.). Живучесть ЖСС может ре­ гулироваться и обычно составляет 3—10 мин., после чего пена опадает и смесь начинает твердеть. Извле­ чение модели или стержня из ящика обычно произво­ дится через 40 мин. после заполнения опоки или ящика смесью. Выдержка форм перед заливкой расплавом составляет 4—5 час. При этом прочность смеси на сжа­ тие колеблется в пределах 7—11 кг/см2.

Особенностью ЖСС также является отсутствие в них разупрочнения при длительном хранении. Кроме того, затвердевшая смесь отличается высокой газопро­ ницаемостью, что позволяет получать отливки высоко­ го качества без искусственного вентилирования форм. Выбиваемость ЖСС лучше, чем жидкбстекольных (об­ рабатываемых СО2) смесей, что обусловливается их пористой структурой. Благодаря одновременному за­ твердению по всему объему ЖСС обеспечивает равно­ мерную прочность формы и стабильную точность по­ лучаемых отливок.

38