Формовочные смеси в литейном производстве
В практике литейных цехов применяют большое количество разнообразных смесей, состав которых обусловливается характером (масса, размеры, конфигурация, род сплава) производимых отливок, а также видом применяемых литейных форм (сырые, сухие, химически твердеющие, самотвердеющие). При формовке различают смеси: облицовочные (образуют рабочий слой формы толщиной 10—60 мм), наполнительные (образуют тыловые слои формы, не соприкасающиеся с расплавом) и единые (образующие как рабочий, так и тыловой слои
формы).
В момент заливки расплава и во время формирования отливки форма подвергается сильному температурному воздействию и давлению, поэтому формовочные смеси должны обладать определенными свойствами, главнейшими из которых являются: пластичность, текучесть, прочность, газопроницаемость, огнеупорность и податливость. Чтобы избежать образования газовых раковин, смесь должна содержать строго определенное (желательно минимальное) количество влаги.
Формовочные смеси для сырых форм чаще всего приготавливают из переработанной (бывшей в употреблении) смеси и глинистых песков с добавлением каменноугольной пыли или мазута. Формовочные смеси для химически твердеющих форм приготавливают из кварцевого песка, глины и переработанной (бывшей в употреблении) смеси, а также быстротвердеющих крепителей (СП, СБ, и др.).
Для производства крупных и тяжелых ответственных отливок применяют смеси, в состав которых входят специальные связующие вещества (жидкое стекло и др.), твердеющие при кратковременной продувке форм углекислым газом, что обеспечивает их высокую прочность.
В последние годы в нашей стране были внедрены в производство пластичные и жидкие формовочные смеси, способные к самопроизвольному химическому твердению. Самотвердеющие пластичные смеси (ПСС) обеспечивают упрочнение формы в атмосфере цеха в течение 5—15 мин после ее изготовления; это объясняется тем, что в их состав входят в качестве связующего вещества жидкое стекло (около 5%) и отвердитель — шлак феррохромового производства (2—3%). Использование пластичных самотвердеющих смесей позволяет отказаться от сушки и использования углекислого газа для упрочнения форм. Однако при этом не исключается трудоемкий процесс уплотнения смесей при изготовлении форм. Этот недостаток устраняется при применении жидких самотвердеющих смесей (ЖСС), которые были разработаны впервые в нашей стране учеными ЦНИИТмаш совместно с работниками московского завода «Станколит». Текучесть таких смесей обусловливается тем, что в их состав входят пенообразующие добавки, а самотвердение взаимодействием жидкого стекла и отвердителя — шлака феррохромового производства. Технологический процесс с использованием ЖСС не требует рабочих высокой квалификации, в 3—5 раз снижает трудоемкость формовки, позволяет увеличить выпуск отливок на существующих площадях, улучшает качество отливок и санитарно-гигиенические условия труда литейщиков.
Стержневыесмеси
составыизкварцевогопескаилидр. огнеупорныхнаполнителей, связующихикатализаторов, предназначенныедляизготовлениялитейныхстержнейинекоторыхэлементовформ (литниковыхчаш, фильтровальныхсетокидр.). ВсоставС. с. вводятвысокоогнеупорныедобавки:хромит, хромомагнезит, циркон, графитидр. С. с. бываютувлажнёнными, сухимиижидкими. ЗатвердеваниеС. с. впроцессеизготовлениястержнейпроисходитвстержневыхсушильныхпечах, нагреваемыхилихолодныхстержневыхящиках. Стержневые смеси.Стержни, выполняющие различные полости в отливках, во время заливки расплава и формирования отливки находятся в более тяжелых условиях, чем форма, так как со всех сторон, кроме знаков, они окружены металлом, испытывая его тепловое и силовое воздействие. Кроме того, затруднен отвод из стержней газов, образующихся при выгорании связующих. По этим причинам к стержневым смесям предъявляются более высокие требования по прочности, податливости, газопроницаемости, огнеупорности, выбиваемости.
Стержневые смеси подразделяют на предназначенные для изготовления стержней, упрочняемых нагревом (смеси горячего отверждения), и не требующих тепловой обработки (холоднотвердеющие смеси).
Первую группу составляют смеси песчано-смоляные, на основе растительных масел и их заменителей (П, ПТ, КО, УСК), а также смеси на водных органических связующих (ЛСТ, декстрине). Две последние разновидности смесей широко используют в литейном производстве, сравнительно дешевы, обладают удовлетворительными свойствами (табл. 3.6). Однако изготовление стержней из этих смесей сопряжено с длительной тепловой обработкой (сушкой), что резко удлиняет технологический процесс, требующий значительных энергозатрат и производственных площадей.
Разработка и использование стержневых смесей, применение которых позволяет резко сократить длительность операции изготовления стержней, являются важным направлением совершенствования технологии литейного производства. Так, все большее распространение получают песчано-смоляные смеси, связующими в которых являются синтетические смолы, отверждающиеся при нагреве. Эти связующие способны затвердевать в результате полимеризации при 220—280 °С в течение короткого промежутка времени — от 2—3 мин до 40— 70 с в зависимости от состава и размеров стержня. Стержни изготовляются в нагретом металлическом стержневом ящике, приобретают до выема из него достаточную прочность и не деформируются при этой операции, что повышает размерную точность отливок.
Для приготовления смесей, упрочняемых в горячих ящиках, применяют ФФ-1Ф, КФ-90, ОФ-1 и другие синтетические смолы, а также обогащенные кварцевые пески 061К и 062К. Эти смеси являются дорогостоящими; их используют в условиях массового и крупносерийного производства.
Песчано-смоляные смеси, твердение которых осуществляется без нагрева за счет введения в них катализаторов, называют холоднотвердеющими смесями (ХТС). Их применение весьма перспективно, так как изготовленные из этих смесей стержни упрочняются непосредственно в стержневом ящике без воздействия теплоты. Применение ХТС позволяет значительно упростить технологический процесс и использовать не только металлическую, но и более дешевую деревянную или пластмассовую оснастку.
В качестве связующего в этих смесях используют карбамидно-фурановые, фенолофурановые и некоторые другие синтетические смолы, а в качестве катализаторов, ускоряющих процессы твердения, — неорганические и органические кислоты (например, бензосульфокислоту или ортофосфорную кислоту). Разновидности литниковых систем
Нижняя литниковая система (рис. 1.15,6; 1.19) широко используемая для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами, например алюминиевых, обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу, без открытой падающей струи (под уровень потока) жидким металлом. Однако при подводе расплава снизу усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части. Кроме того, в нижней части отливки оказывается наиболее горячий расплав, вследствие чего могут образоваться усадочные дефекты и внутренние напряжения в отливках. При нижнем подводе металла ухудшается заполняемость формы под действием статического напора, так как по мере подъема уровня расплава в форме этот напор падает, а текучесть непрерывно охлаждающегося в процессе продвижения по форме расплава уменьшается за счет увеличения его вязкости. Поэтому при использовании нижней литниковой системы ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок. Так, установлено, что при литье алюминиевых сплавов песчаная форма не заполняется металлом при нижней литниковой системе, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки Hотл/δотл≥60 (рис. 1.19, а). Таким образом, если толщина стенки отливки 4 мм, то уже при высоте ее 240 мм возникает опасность недолива (незаполнения расплавом всей полости формы).
Нижний рассредоточенный подвод металла через большое количество питателей используют часто при изготовлении сложных по форме, крупных отливок из чугуна, подобных детали паровой турбины, показанной на рис. 1.19, б.
2.Сварочная проволока и электроды для дуговой сварки.Сварочная проволока и электроды для дуговой сваркиВиды электродов для сварочных работ
Больше половины всех электродов производят непосредственно для электродуговой сварки. В зависимости от категории они представляют собой стержни, изготовленные из калибровочной сварной проволоки методом холодного растяжения, покрытые определенными веществами посредством опрессовки под действием высокого давления или углеродистые либо вольфрамовые стержни с присадками. Защитное покрытие выполняет функции обеспечения высоких показателей дуги, предохранения сварной ванны от вредного воздействия компонентов воздуха и ее металлургической обработки. Соединение с использованием таких электродов это дуговая сварка покрытыми электродами.