Способ изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых в оснастке — SU 973215 (original) (raw)

(7) заявитель 5 Й) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ ОТВЕРЖДАЕИЫХ В ОСНйСТКЕ тейном обам и Изобретение относитс роизводству, а именно, отовления форм и стерж мых в оснастке. к неи, отверждаа еделяет арактеОдна быть технзованы длоблицовоккрупных я и нанетныеится сении обл кокили. Во в полной к повышен сыпучести ияной иятно ждени тражает Современные способы изготовления стержней и форм основываются на отверждении Формовочной смеси в оснастке при воздействии на связующее отвердителя или катализатора. При этом скорость отверждения опр ся требованиями, диктуемыми х ром производства, составляя от 40- 60 с при массовом производстве до 30-40 мин при индивидуальном и мелкосерийном производстве, Однако общая тенденция к интенсификации отверждения вступает в противоречие с неизбежным ухудшением таких свойств смесей, как живучесть и сыпучестьпоследний показатель характеризует способность смеси к хорошему заполнению оснастки и легкому ее уплот,нению в оснастке). При изготовлении мелких стержнеи массового и крупносерийного производ ства указанная проблема успешно реш ется путем использования таких известных процессов, как Но 1-Ьох (отверждение стержней в нагреваемой оснастке) или Со 1 О-Ьох, одним из вариантов которого является АзпаМ- процесс отверждение стержней в холодной оснастке путем продувки газово-аэрозольным катализатором из класса аминов). указанные процессы не ически эффективно испо я получения и нанесени форм и стержней средн абаритов, а также при ицовок на. крупногабари данной области приход мере учитывать требова ной живучести и улучше смесей, что неблагопр я на скорости их отверприводит к задолживанию оснастки иснижению производительности формовочных и стержневых участков.Известно, что живучесть холодноотверждающих смесей повышается с уменьшением температуры окружающей средыи исходных материалов 1 1 .Ряд способов изготовления форм истержней основан на использовании принципа охлаждения композиционных материалов,Известен способ изготовления литейных Форм замораживанием, включающий нанесение формовочной смеси намодель и воздействие на нее хладагентом, имеющим температуру ниже ОфС иподаваемым непрерывно в полость модели, В данном случае замораживаниемувлажненного песка достигается конструкционная прочность Форм и стержней, которые собираются и заливаются металлом в замороженном состоянии21,Однако данный способ применим дляполучения литья преимущественно цвет. 23ных сплавов с ограничениями по сложности конструкции и массе отливок.Наиболее близким к предлагаемомуизобретению по технической сущностии достигаемому результату являетсяспособ изготовления литейных форм истержней, заключающийся в приготовлении облицовочной смеси путем перемешивания огнеупорного наполнителя,связующего и отвердителя с одновре 33менным охлаждением ее до температуры,при которой происходит замедление хи.мического взаимодействия связующегои отвердителя0 - 15 С ), хранениеготовой смеси в охлажденном состоянии, формообразование облицовочногослоя путем подачи охлажденной смесив оснастку и отверждение его путемвоздействия на смесь теплоносителя,в качестве котооого в этом способе4используется металлическая оснастка,нагреваемая до 100 С, с последующимовведением в оснастку наполнительнойсмеси 1 3 ,Однако известный способ характеризуется сравнительно небольшой степенью охлаждения композиционных материалов, цто позволяет хранить готовую смесь ограниченное время (,до 5,5и не способствует коренному улучшениюее сыпучести. Нагрев оснастки до100 С вносит ограничения по габаритам изготавливаемых форм и стержней,поскольку для средних и крупных форм и стержней требуются слишком большие энергозатраты для нагрева оснастки до укаэанной температуры.Цель изобретения - повышение живучести и сыпучести облицовочной смеси.Поставленная цель достигается тем, что, в способе изготовления литейных форм и стержнейотверждаемых в оснастке, включающем приготовление облицовочной смеси путем перемешивания огнеупорного наполнителя, связующего и отвердителя с одновременным охлаждением ее до температуры, при которой происходит замедление химического взаимодействия связующего и отвеодителя, хранение готовой .смеси в охлажденном состоянии, формообразование облицовочного слоя путем подачи охлажденной смеси в оснастку и отверждения его путем воздействия на смесь теплоносителя с последующим введением в оснастку наполнительной смеси, согласно изобретению охлаждают облицовочную смесь до (-2) - (-8) С, дополнительно производят размол готовой смеси до зернистости исходного огнеупорного наполнителя, а отверждение облицовочного слоя осуществляют путем воздействия теплоносио теля с температурой 20-30 С с последующим введением в оснастку наполнительной смеси с температурой 20- 30 фВ качестве быстротвердеющих литейных связующих используют жидкое стекло, преимущественно высокого модуля, с органическими и неорганическими отвердителями, синтетические смолы с катализаторами отверждения, сульфитно-дрожжевую бражку с неорганическими отвердителями, кислоты с металлическими окислами, соли с водой, цементы с водой и др,При выборе оптимальной температуры охлаждения смеси учитывается живучесть и сыпучесть а также ско" рость отверждения смеси после подаци в оснастку,При температуре ниже -8 С требуются повышенные энергозатраты на размораживание смеси в оснастке, что резко усложняет технологический процесс изготовления Форм и стержней.При температуре выше -2 С ухудшается показатель сыпучести смеси, что приводит к ухудшению качества облицовочного слоя,5 9732В условиях промышленного производства целесообразно оборудовать сме.шивающие бегуны охлаждающим устройством или охлаждать готовую смесь непосредственно на выпуске. Ввиду то- Зго, что после выпуска из бегунов охлажденная смесь образует смерзшиесяконгломераты, целесообразно исполь зовать спаренные бегуны, из которыхвторые являются размалывающими, причем размол смерзшейся смеси осуществляется до зернистости, соответствующей зернистости исходного песка,Температура теплоносителя при отверждении смеси в оснастке ( 20-30 С)выбрана, исходя из условий достижения манипуляторной прочности в короткий промежуток времени (не более 5 минПри температуре теплоносителя ниже20 С скорость размораживания смеси и 26соответственно ее отверждения ( путем.активизации отвердифгеля при повышении температуры) становится недостаточной, что отрицательно сказываетсяна производительности процесса, При 2 Зтемпературе теплоносителя выше 30 О Сскорость отверждения увеличивается,однако при.этом возрастают энергозатраты на нагрев теплоносителя и темсамым усложняется технология процесса.Источником теплоносителя являетсясама оснастка, нагреваемая до 20-30 С8 сочетании с нагревом оснастки может использоваться также продувка Звоздухом нагретым до той же температуры (20-30 С),После схватывания облицовки и удаления Формирующего ее (в пространстве над моделью) жакета или кожуха 4 Евводят наполнительную смесь 20-30 С.Наполнительную смесь, нагретую доболее высокой температуры, трудноиспользовать из-за ее пылеобразо"вания. За счет теплосодержания напол-нительной смеси происходит окончательное отверждение облицовочногослоя. Иэ таблицы следует, что предлагаемый .способ обеспечивает получениеоблицовочной смеси с более высокойсыпучестью и живучестью, что важнопри изготовлении крупногабаритных облицованных кокилей, стержней и Форм. Время живучести поактически не ограничено, так как при минусовой температуре отверждения смеси не происходит. Достигаемая через 5 мин контакта с оснасткой прочность является достаточной (при температуре оснастки 30 С) с точки зрения требоований, предъявляемых к манипуляторной прочности.П р и м е р 1, Изготовление крупногабаритной Формы в опоках размером 1400 х 800 х 300 мм с облицовкой иэ песчано-смоляной смеси указанного выше состава,С помощью спаренных бегунов, иэ которых вторые являются размалывающими и оборудованы охлаждающим уст ройством, производится приготовление, охлаждение до -5 С и размол смеси до фракции песка.На вибростол 1 ( Фиг. 1) устанавливают подмодельную плиту 2 с моделью 3 и кожухом 4. В зазор 5 между моделью 3 и кожухом 4 через отверстие 6 подают формовочСмесь приготавливают следующим образом,Используют песчано"смоляную холоднотвердеюущую смесь следующего состава, мас,Ф:Песок марки К 02 96,5Мочевино-Формальдегидная смолаМ 19-6 (ГОСТ14231-69) 2,0 5 б.80-ная ортоФосфорная кислота 1,5Приготовление смесй производят в лабораторных бегунах, перемешивая компоненты 30-40 с. Сразу после приготовления смесь охлаждают в холодильнике при заданной температуре 1 ч и размалывают до сыпучего состояния, после чего снова помещают в холодильник.Для оценки прочности на сжатие используют стандартные цилиндрические образцы диаметром 50 мм и высотой 50 мм, предварительно уплотняе" мые с помощью лабораторного копра.Сыпучесть определяют просеиванием смеси на стандартном сите 0,5 1 мин, За показатель сыпучести принимается количество смеси, прошедшее через сито 05 ( в процентах к исходному количеству). За показатель живучести принимается время, в течение которого смесь приобретает прочность 1 кгс/см(на отжатие) .В таблице приведены результаты испытания смеси вышеуказанного состава.ную смесь 7, Включают вибратор ( начертеже не показан), Смесь 7 под действием гравитационных сил и вибрациизаполняет зазор 5 и уплотняется. После выдержки 1-2 мин температура смеси 7 повышается в результате контакта с оснасткой, имеющей плюсовую температуру, что фиксируют термопарой 8, При температуре смеси 155 Скожух 4 снимают а вместо него устанавливают опоку 9(фиг.2) и стояк 10 литниковой системы. Затем в опоку 9подают наполнительную смесь 11, в ка честве которой используют отработанную смесь 30 С, Производят уплотнениеполуформы. Облицовочная смесь 7 приэтом окончательно отверждается, После этого полуформу снимают с модели3, удаляют стояк 10 литниковой системы, а полуформу направляют на сбор ку с другой полуформой, изготовленной аналогично,Для изготовления облицовочногослоя 7 могут быть использованы и другие составы смесей, охлажденные до 3минусовых температ р перед подачей воснастку,П р и м е р 2, И;: отовление крупногабаритного облицовочного кокиляразмером 1800 х 1800 х 600 мм, 30С помощью оборудования, как в примере 1, изготовляют быстротвердеющуюсмесь, охлажденную до -8 С и размолоотую до величины Фракции песка. Состав смеси приведен выше. 33На вибростол 1 (Фиг,3) устанавливают подмодельную плиту 2 с элемен. том литниковой системы 3 и моделью 4.Устанавливают кокиль 5, имеющий вотличие от модели 4 шероховатую по- щверхность для лучшего сцепления с облицовочной смесью. устанавливают стержень 6 литниковой системы. В зазор 7между моделью ч и кокилем 5 через полость 8 открытой прибыли выполф . 43ненной стержнем 9 подают сыпучуюохлажденную смесь 10, Включают вибростол 1. Под действием гравитационных сил и вибрации облицовочнаясмесь заполняет зазор 7 и уплотняетсяв нем. Температура облицовочной смеси в результате контакта с оснасткой, имеющей плюсовую температуру,повышается. При температуре смеси20 С ( что фиксируют термопарой 11)33излишек смеси 10 удаляют, освобождаяполость прибыли 8. Вибрацию стола 1прекращают, а облицовочный кокильснимают с модели 4 и направляют наосборку с другим кокилем, подготовленным аналогично.П р и м е р 3. Изготовление крупногабаритного облицованного стержня размером 1200 х 1200 х 500 мм.Поддон 1, служащий для сборкиформы, устанавливают в горизонтальное положение ( Фиг. 4). Устанавливают стержень 2, изготовленный изобычной жидкостекольной смеси, причем внешние размеры стержня выполняют на 20 мм меньшими по отношению кноминальным размерам, Устанавливаюткокиль 3, размеры внутреннего контура которого соответствуют номинальным размерам стержня 2, В зазор 4между стержнем 2 и кокилем 3 через плость 5 подают облицовочную смесь 6,охлажденную до температуры -6 С,Включают вибратор ( на чертеже не показан). Облицовочная смесь 6 поддействием гравитационных сил и вибрации заполняет полость 5 и уплотняется в ней, После выдержки в уплотненном состоянии 10 мин облицовочнаясмесь размораживается и отверждается.После этого кокиль 3 поднимают. Отвердевший же слой облицовочной смеси в результате усадочных сил процно скрепляется со стержнем 2,П р и м е р 4. Изготовление стержней пескодувным способом,Охлажденную до -5 С сыпучую песчано-смоляную смесь подают в теплоиэолированный бункер, примыкающий к пескодувной машине, Рабочую камеру пескодувной машины и подводимый к нейсжатый воздух охлаждают до -80 С.помощью известных устройств охлажденную смесь подают в стержневойящик, имеющий температуру 22 ОС придавлении сжатого воздуха 0,5 ИПа, Уплотненный стержень продувают сжатымвоздухом, имеющим температуру 22 Си давление 0,1-0,2 МПа, При продувкестержень размораживается, его темпеоратура повышается до 10-22 С, связующее и катализатор (отвердитель)вступают в химическое взаимодействие и стержень отверждается,Предлагаемый способ изготовлениялитейных форм и стержней обеспечивает получение смесей с высокой живучестью и сыпуцестью, цто значительно расширяет область использованияспособа изготовления литейных Форми стержней иэ быстротвердеющих смесей; позволяет значительно интенсиФицировать процесс отверждения973215 10вая при этом неограниченную живу;,честь смеси в замороженном состоянии. Температура охлаждения смеси, ф С Прочность насжатие в охлажденном состоянии (исходт ная) кгс/см 0,1 0,1 0,02 0,02 90 90 Не ог- Не огНе огра ничено Живучесть, мин раничено раничено 16 86 86 Сыпучесть,Ф Прочность на сжатие,ъ кгс/см сле контактас оснасткой в течение 1,8 0,06 1,6 0,02 1,2 0 О,6 0120,4 2,8 0,2 2,1 0,1 1,6 1,6 1 мин 5 мин формула изобретения Способ изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых в оснастке, включающий приготовление облицовочной смеси путем перемешивания огнеупорного наполнителя, связующего и отвердителя с одновременным охлаждением ее до температуры, при которой происходит замедление химического взаимодействия связующего и отвердителя, хранение готовой смеси в охлажденном состоянии, формообразование облицовочного слоя путем подачи охлажденной смеси в оснастку и отверждения его путем возЛействия на смесь теплоносителяс последующим введением в оснастку наполнительной смеси, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыстержней, так как допускает вводитьв смесь высококонцентрированный катализатор (отвердитель) обеспечишения живучести и сыпучести облицовочной смеси, ее охлаждают до температуры (-2) - (-8) С, дополнитель.но производят размол готовой смесидо зернистости исходного огнеупорного наполнителя, а отверждение облицовочного слоя осуществляют путемвоздействия теплоносителя с температурой 20-30 С с последующим введением в оснастку наполнительной смесис температурой 20-30 С.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Жуковский С. С., Лясс А. М.формы и стержни из .холоднотвердеющих смесей.М"Иашиностроение,1978,с.149.2. Авторское свидетельство СССРИ 428843, кл. В 22 С 9/00, 1971.3. Заявка Японии И 53-113717кл. 11 А 231, опублик, 1978.Составитель С, ТепляковВолощук Техред А, Ац (орректо Подписнонитета СССРткрытийскал наб., д Тира% 8".2 Государственного ко лам изобретений и оМосква %-3,"р, Раей

Смотреть

Способ изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых в оснастке