книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

ящика, на точность спаривания стержней, заделку швов, окраску и сушку.

При проверке геометрических размеров, оговоренных в опера­ ционных технологических картах на данные стержни, применяют измерительный инструмент, различные шаблоны, скобы и приспособ­ ления. Размеры стержней контролируют по шаблону, величину за­ зора между стержнем и шаблоном

и в отливках образуются газовые раковины. Помещение склада должно быть сухим. Стержни необходимо держать там определенное время, так как при длительном хранении они разрушаются. Срок хранения стержней, изготовленных из смесей на безмасляных свя­ зующих, не должен превышать 5—7 дней.

Стержни в формовочное отделение можно подавать на тележках, подвесных конвейерах, краном или электрокарами и другими сред­ ствами.

§ 6. СУШКА СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ

Формы и стержни сушат с целью увеличения их газопроницае­ мости, прочности и уменьшения газотворной способности. Режим сушки стержней и форм устанавливают для различных групп стерж­ ней и форм исходя из опыта.

Процесс сушки форм и стержней условно можно 'разделить ,на три этапа. На первом этапе прогревается вся толща формы или стержня. Влажная смесь значительно теплопроводнее сухой, поэтому на пер­ вом этапе сушки необходимо по возможности стремиться удержи­ вать влагу в стержнях и не давать ей быстро испаряться. Темпера­

170

тура в сушиле не должна повышаться слишком быстро. Присутствие влаги в атмосфере печи и умеренная температура уменьшают ско­ рость испарения влаги с поверхности формы и способствуют ее про­ греву.

На втором этапе сушки необходимо быстро повысить температуру до максимальной и при этой температуре выдерживать стержни в течение некоторого времени. Быстрое повышение температуры после предварительного прогрева стержней способствует интенсив­ ному испарению влаги с поверхности и притоку ее из внутренних слоев стержней к наружным. В этот период сушки вместо уходящих газов, содержащих испарившуюся из форм и стержней влагу, в су­ шило должны интенсивно поступать свежие более сухие печные газы.

На третьем этапе сушки формы и стержни охлаждаются при выключенной топке и полуоткрытом дымовом шибере до температуры разгрузки. Стержни в этот период не только охлаждаются, но и досу­ шиваются за счет аккумулированного в них тепла.

П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь , с у ш к и зависит от многих факторов: температуры сушки, толщины стержней и форм, условий передачи тепла в сушиле и т. д. и колеблется от нескольких минут до нескольких часов. Продолжительность сушки устанавливают экспериментально.

Продолжительность подсушки форм и стержней также колеблется от нескольких минут до 1 ч и более в зависимости от габаритных их размеров.

Для хорошей сушки и подсушки форм и стержней необходимы следующие условия: 1) постепенный подъем температуры в камере сушила, а затем поддержание равномерной максимально допусти­ мой температуры в течение сушки; 2) колебания температуры в раз­ личных зонах рабочего объема сушила не должны превышать при

влаги происходят процессы окисления и полимеризации. Процесс окисления заключается в нарушении связи между атомами углерода, входящими в состав масла, и в присоединении кислорода. В процессе полимеризации укрупняются молекулы. В результате химических изменений, а также удаления при нагреве некоторых составляющих,, выделяющих газ, масло превращается в густую клейкую массу (линоксин), образуется прочная пленка, соединяющая зерна песка.

Окисляемость масла улучшается при добавке солей марганца и свинца. Масло начинает окисляться при ПО—140° С, а при 170— 230° С окисление происходит очень быстро. В процессе окисления масло поглощает 20—30% (по массе) кислорода. Кроме того, выде­ ляется теплота, повышающая температуру стержней, что способ­ ствует ускорению окисления масла.

171

смолы становятся неплавкими и нерастворимыми в воде. Термореактнвные смолы при сушке стержней образуют пленки на песчинках. Сухие стержни отличаются незначительной гигроскопичностью. Температура сушки 'стержней на этих связующих 150—1 GO0 С.

молекулами возникают силы молекулярного сцепления. В стержнях, изготовленных па связующем, содержащем крахмал, помимо удале­ ния влаги при'60—80° С происходит процесс клейстернзации. При дальнейшем нагревании зерна крахмала переходят в коллоидальный раствор. Смеси, содержащие крахмал, рекомендуется сушить при 165—190° С. В смесях, содержащих патоку, после удаления воды образуется сахароза, а в смесях, содержащих сульфитную барду, — смола, которая обладает склеивающей способностью.

Провяливанием можно получить на поверхности форм и стержней прочную корочку. Хорошие результаты достигаются при применении песчано-цементных смесей, смесей с жидким стеклом, а также пес­ чано-глинистых смесей с небольшими добавками (0,5—0,8%) патоки или сульфитной барды.

Твердение стержней из смесей на жидком стекле. При приготов­ лении стержневой или формовочной смеси на жидком стекле зерна песка в результате их перемешивания в бегунах покрываются тон­ кой пленкой раствора жидкого стекла (силиката натрия). В про­ цессе продувки стержневой смеси углекислым газом последний растворяется в воде и частично реагирует с ней, образуя уголь­ ную кислоту.

В результате взаимодействия с кислотой и водой жидкое стекло разлагается и образуется гель кремниевой кислоты, который связы­ вает зерна (песчинки) смеси. Общая -химическая формула крем­ ниевой кислоты mSi02 -лНоО.

Чем больше удаляется воды из геля, тем выше прочность стержня. Стержни из смесей на жидком стекле сушат при 200—250° С.

Прочность высушенных стержней выше прочности стержней, про­ дутых углекислым газом.

Сушка форм. Формы сушат полностью или только с поверх­ ности. Для большинства форм крупных отливок с целью сокращения процесса применяют только поверхностную сушку. Полную сушку форм производят при изготовлении особо ответственных отливок. Мелкие, средние и крупные формы тонкостенных и сложных отли­ вок также сушат полностью.

Поверхностную сушку форм производят на глубину от 10 мм и более различными способами: 1) использованием загорающихся

172

красок на бензине и спирте; 2) газовыми н керосиновыми горелками; 3) переносными сушилами; 4) инфракрасными лучами от специаль­ ных электроламп мощностью 250—500 Вт.

Рекомендуемые режимы поверхностной подсушки форм приве­ дены в табл. 26.

Таблица 26

Рекомендуемые режимы поверхностной подсушки форм (по данным завода «Станколит»)

•подсушива­ ния

*При глубине полости формы до 400 мм.

**При глубине полости формы до 1000 мм.

*

Сушка форм, полная или сквозная, производится в различных сушилах. В большинстве случаев применяют сушила периодического действия: 1) тупиковые (рис. 127), йредставляющие собой камеры с полками и дверцами, причем последние имеются только с одной стороны; 2) проходные, отличающиеся от тупиковых наличием две­ рей с двух сторон; 3) ямные, расположенные ниже уровня пола.

делают съемным из отдельных секций.

Сушила периодического действия отапливаются твердым, жид­ ким и газообразным топливом, в них можно производить и сушку стержней. -

В табл. 27 приведена продолжительность сушки в зависимости от габаритных размеров форм. При применении быстросохнущих

173

облицовочных смесей продолжительность сушки сокращается до нескольких минут.

Окраска и сушка стержней. Для получения чистой поверхности отливки и предупреждения пригара краску наносят различными способами: окунанием, пульверизатором, кистью, натиранием спе­ циальной пастой.

Рис. 127. Тупиковое сушило периодического действия для форм и крупных стержней:

/ — топка; 2 н 3 — вытяжноЛ и газовые боровы; 4 — тележка; 5 — допускаемые габарит­ ные размеры стержня

При разовом окрашивании стержня краску рекомендуется на­ носить до сушки, так как на влажной поверхности лучше запол­ няются поры между зернами смеси, поверхность выравнивается, и создается прочный противопригарный слой.

Крупные стержни для толстостенных отливок окрашивают. 2 раза с последующей подсушкой при 120—150° С. Вторичное окрашива­ ние рекомендуется' производить при температуре не выше 50—70° С, так как при более высокой температуре краска неровно распреде­

174

ляется иа поверхности стержня. При температуре выше 100° С краска на стержнях кипит, растрескивается и отслаивается. Стержни из смесей на жидком стекле окрашивают безводными самовысыхающими красками. После окраски стержни выдерживают на воздухе в течение 2—2,5 ч.

Стержни, окрашенные водными красками, необходимо подсу­ шивать. В случае натирки стержней пастой подсушивание не про­ изводят.

Крупные стержни для стальных отливок окрашивают пастой, состоящей из 82—85% измельченного хромистого железняка, 3% патоки и 12— 15% воды. Пасту наносят слоем 3—5 мм, а затем вы­ равнивают гладилкой, провяливают и прошпиливают.

С целью снижения брака ^крупных отливок по ужиминам и тре­ щинам для изготовления стержней можно применять менее прочные смеси, однако при этом необходимо поверхностное упрочнение стержня. В качестве упрочнителей применяют различные связую­ щие: КВ, сульфитную барду, жидкое стекло и др. Упрочняющий слой наносят до окрашивания стержней. После сушки на поверх­ ности стержня образуется корка толщиной 2—3 мм, имеющая проч­ ность при растяжении более 3 кгс/см2.

В условиях мелкосерийного производства отливок стержни малых и средних размеров сушат в шкафах различных конструкций (с секторными или вйдвижными полками), а также в тупиковых сушилах с вытяжными стеллажами. Стерженщики у рабочих мест загружают стержнями стеллажи и завозят их в сушила на электро­ карах или автокарах с подъемными площадками. Такие сушила занимают большую площадь и не обеспечивают высокой производи­ тельности.

Мелкие стержни массой до 600 г сушат в электрических печах с помощью воздуха, нагреваемого в калориферах, установленных сверху сушила.

В литейных цехах поточно-массового производства отливок стержни сушат в четырехходовых горизонтальных и вертикальных конвейерных сушилах, а также и в печах с помощью т. в. ч. В табл. 28 приведена продолжительность сушки стержней в зависимости от их размеров и связующих.

Таблица 28.

Продолжительность сушки стержней

175

На рис. 128 приведена схема горизонтального четырех ходового сушила конструкции ЗИЛ для сушки мелких и средних стержней. Сушило представляет собой кожух 1 коридорного типа, установ­ ленный на стойках. Внутри сушила под потолком проходит замкну­ тый цепной конвейер 2 с подвешенными этажерками 3 для разме­ щения стержней. Скорость конвейера 0,52—2,43 м/мин. Длина конвейера в сушиле 154 м, число этажерок 146. Полезная площадь этажерки для укладки стержней 4 м2.

Рис. 128. Схема горизонтального конвейера четырехходового сушила для стерж­ ней

Сушило делят на три -зоны (/, II и III): подогрева, сушки и охлаждения; соответственно этому сушило-имеет три самостоятель­ ных коридора. В зоне подогрева проходит одна ветвь конвейера, в зоне сушки — две, в зоне охлаждения — одна. Длина зоны по­ догрева 37 м, температура 40—80° С. Длина зоны сушки 83 м, тем­ пература сушки колеблется от 200 до 235° С в зависимости от свя­ зующего. Продолжительность сушки. 110—120 мин при скорости конвейера 1—1,5 м/мин. Производительность сушила до 3000 кг сухих стержней в 1 ч.

кальном кожухе, стоящем на фундаменте, перемещается вертикаль­ но-замкнутый конвейер с подвешенными этажерками. Загрузку сырых стержней на этажерки производят через окно. Стержни на этажерках поднимаются, попадают в зону более высоких темпера­ тур, затем опускаются к разгрузочному окну. При этом стержни

176

охлаждаются потоком холодного воздуха. Топка находится внутри сушила несколько выше загрузочного и разгрузочного окон. Су­ шило отапливается газом или мазутом. Производительность сушила

изготовленные на связующих, не требующих окислительного про­ цесса. Особенностью сушки стержней- т. в. ч. является то, что вы­ деление тепловой энергии происходит в самой массе нагреваемого материала, т. е. в стержне. Для этого стержень помещают между двуМя параллельными электродами — металлическими пластин­ ками, присоединенными к высокочастотному генератору. Такой способ сушки исключает пережог стержней, так как температура стержня сначала резко повышается, а затем, достигнув наибольшей величины, падает по мере удаления влаги и уменьшения диэлектри­ ческих потерь. ___

В печь следует загружать стержни одинаковых размеров и без каркасов, чтобы исключить местный перегрев стержней. При сушке стержней в высокочастотном поле необходимо соблюдать следующие условия: 1) сушильная камера должна иметь тепловую изоляцию и быть проходного типа (для создания потока); 2) сушка должна быть комбинированная, т. е. стержни нагреваются т. в. ч. и в ка- -меру подается воздух, подогретый до 120—180° С; 3) сушильные плиты должны иметь температуру 30—50° С; 4) газы, выделяющиеся из стержней, должны удаляться из печи с помощью вентиляцион­

Сборка формы является ответственным процессом, требующим внимания и аккуратности. Сборка включает операции: подготовки полуформ и стержней, установки стержней (обычно в нижнюю полуформу), контроля положения стержней; накрытия нижней полуформы верхней, установки выпорных и литниковых чаш, скреп­ ления полуформ или их нагружения.

Полуформы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осмат­ ривают; к сборке не допускаются стержни ?i полуформы, имеющие какие-либо повреждения или дефекты. Перед сборкой полость формы продувают сжатым воздухом, для того чтобы'удалить из нее ча­ стицы смеси или инородные тела.

Стержни устанавливают в форму в последовательности, указан­ ной на сборочном чертеже или в технологической карте. При этом необходимо следить за тем, чтобы знаки стержней точно станови­ лись в отпечатки знаков модели. Если знак стержня почему-либо не подходит к своему гнезду в форме, то подгонка его опиливанием

177

не допускается. Только в исключительных случаях, в условиях единичного или мелкосерийного производства, допускается под­ гонка знаков стержня по специальным контрольным шаблонам. Положение каждого стержня относительно формы и других стерж­ ней проверяют контрольными шаблонами, а в поточно-массовом производстве — кондукторами.

Размеры тела отливки, образованные стержнями и формой или только стержнями, проверяют толщиномерами. В условиях единич­ ного производства при сборке сложных форм используют контроль­ ное перекрытие формы, если толщину тела отливки, образуемую формой и стержнями, нельзя проверить контрольным или измери­ тельным инструментом. Перед контрольным перекрытием на поверх­ ность формы и стержней в необходимых местах устанавливают куски

Рис. 129. Конструкции жеребеек

глины — «мушки». Затем делают контрольное перекрытие формы, в процессе которого куски глины сжимаются до толщины просвета между формой и стержнем, что должно соответствовать толщине тела отливки. После раскрытия формы «мушки» вынимают, изме­ ряют их толщину и таким образом определяют возможную толщину стенки отливки.

Обычно стержни устанавливают в нижнюю полуформу на зна­ ках, однако иногда, в условиях единичного производства, стер­ жень крепят в верхней полуформе. Эта операция должна быть вы­ полнена особенно тщательно, так как недостаточно надежное креп­ ление стержня может привести к отрыву его от формы при сборке, поломке формы и стержня и даже к несчастным случаям.

В отдельных -случаях ' для большей устойчивости стержня в форме при ее заливке металлом стержень устанавливают на жере­ бейки (рис. 129) — жесткие металлические опоры. Высота жере­

178

бейки соответствует толщине тела отливки. Сплав для изготовле­ ния жеребейки обычно выбирают в соответствии с заливаемым в форму сплавом. При литье чугуна или стали жеребейки изготов­ ляют из белой жести, ннзкоуглеродистой стали.

Поверхность жеребеек должна быть чистой, без следов ржав­ чины, влаги и масла. При подготовке жеребейки пескоструят, часто окрашивают алюминиевой краской, иногда лудят. Чистые жеребейки хорошо свариваются с основным металлом отливки и не вызывают образования раковин или других иесплошностей. Однако для отливок, работающих под давлением жидкости или газа, при­ менять жеребейки нежелательно, а иногда недопустимо.

§ 2. КРЕПЛЕНИЕ ОПОК И РАСЧЕТ ГРУЗА

При заполнении формы жидкий металл создает давление на стенки формы, пропорциональное плотности жидкого металла и высоте его столба. Под давлением жидкого металла верхняя опока может приподняться, в результате по разъему формы образуется

Рис. 130. Способы крепления форм

щель, через которую металл может вытечь. Чтобы исключить это, скрепляют верхнюю и нижнюю полуформы болтами, скобами,

Для того чтобы рассчитать крепление или вес груза, необходимо знать силу, с которой металл действует на верхнюю опоку.

Сила, с которой жидкий металл действует на верхнюю опоку, равна весу воображаемого столба жидкого металла над частью от­ ливки (находящейся в верхней опоке), имеющего высоту до уровня

179-