ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМЕСЕЙ

Подготовка исходных формовочных материалов. Для обеспечения требуемого качества формовочных и стержневых смесей некоторые исходные материалы подвергают соответствующей подготовке.

Формовочные пески перед употреблением сушат и просеивают. Сушку песка производят в горизонтальных барабанных сушилах или в установках для сушки в кипящем слое.

Горизонтальное барабанное сушило (рис. 2.1) состоит из топки I с загрузочным устройством 2, наклонно установленного барабана 4 с механизмом вращения 8 и опорной рамой 7 и разгрузочной камеры 6. Внутри барабана установлены винтовые лопатки 3, которые распределяют песок по продольным ячейкам 5. При вращении песок пересыпается из ячейки в ячейку и благодаря наклону барабана перемещается вдоль него, попадая в разгрузочную камеру. Угол наклона барабана

Рис. 2.1. Горизонтальное барабанное сушило

6°, скорость вращения 2—10 об/мин. В качестве топлива обычно применяют природный газ. Температура топочных газов достигает 800 °С.

Схема установки для сушки и охлаждения песка в кипящем слое приведена на рис. 2.2. Влажный песок по ленточному транспортеру 3 через приемную воронку 2 и желоб 4 поступает в сушильную камеру I на газопроницаемую перегородку 5. Топливо подается по трубопроводу 7 и сжигается в топке 6. Из топки горячие газы поступают в смесительную камеру 11, в которой они смешиваются с воздухом, охлаждаясь до 400—800 0C, а затем поступают в сушильную камеру через газопроницаемую перегородку 5. При продувке песок переходит в состояние псевдокипения, в процессе которого зерна песка обдуваются горячими газами. Высушенный горячий песок по желобу 16 поступает на газопроницаемую перегородку 12 охладительной камеры 15, в которой он повторно              продувается, но уже

холодным              воздухом.

трубопроводам 9. Регулирование подачи воздуха производится дросселями 8. Температура песка на выходе составляет 30 0C летом и 20 0C зимой. Охлажденный песок по наклонному желобу 14

Рис.              2.2. схема              установки              ДЛЯ суш-              поступает              на ленточный транс-

ки и              охлаждения песка в              кипящем              портер 13,              а затем к месту по-

слое              требления.

Такие установки занимают меньшую производственную площадь по сравнению с барабанными сушилами и позволяют в более широких пределах регулировать температуру выдаваемого сухого песка.

Охлаждение песка может быть осуществлено и в процессе его пневмотранспортировки. Температура песка может быть дополнительно понижена за счет испарительного охлаждения, при котором песок орошается водой, приведенной в мелкодисперсное состояние. Количество воды зависит от количества и температуры горячего песка.

После сушки и охлаждения песок подвергают просеиванию для отделения спекшихся комочков, мелких камней и других включений. Для просеивания используют барабанные полигональные и вибрационные сита (грохоты).

Основными частями барабанного полигонального сита (рис. 2.3) являются рама I, вал 2 с барабаном 3 и кожух 4. Многогранный сужающийся барабан жестко крепят к валу 2, вращающемуся в подшипниках 7. Грани барабана выполнены в виде сменных полотен сита. Торцы барабана открыты. Барабан заключен в открытый снизу кожух, к которому крепят приемный лоток 5 для просеянного материала и патрубок 6 для присоединения вытяжной вентиляции. В стенках кожуха имеются закрывающиеся крышки для смены полотен сита.

Подлежащий просеиванию сыпучий материал непрерывно поступает с ленточного конвейера через приемный желоб 5 внутрь вращающегося барабана (через его малый торец). Внутри барабана материал пересыпается с грани на грань, при этом мелкие частицы просеиваются и падают вниз.

Основными частями вибрационного сита (рис. 2.4) являются рама I, устанавливаемая на пружинные опоры 2, и два неуравновешенных вала 3. При вращении валов в противоположных направлениях создаются вертикально направленные колебания рамы с сетчатым дном, что обеспечивает просеивание загружаемого материала. Вибрационные сита компактнее полигональных, но создают значительный шум при работе и передают вибрацию на фундамент.

Размеры ячеек сит устанавливаются в зависимости от просеиваемого материала и предъявляемых требований. При просеве песка размеры ячеек обычно 3—5 мм, а при просеве отработанной смеси— 10—50 мм.

Формовочная глина вводится в составы смесей в сухом молотом состоянии или в виде водной суспензии. Ее подготовка заключается в следующем. Комовую глину сушат в барабанных сушилах. Температура сушки бентонитовых глин не должна превышать 150—180 °С, а других видов глины и глинистых песков — 200—250 0C. При более высоких температурах сушки связующая способность глины снижается.

Для дробления просушенной глины и других кусковых формовочных материалов используют щековые, валковые и молотковые дробилки.

Рис 2.3. Полигональное сито 54

Схема щековой дробилки представлена на рис. 2.5. Материал, предназначенный для дробления, загружают в верхний зазор I, образованный подвижной 3 и неподвижной 2 щеками. Дробление кусков осуществляется эксцентриковым валом, передающим колебательное движение подвижной щеке 3 через шатун 6, который, поднимаясь, приближает ее распорками 5 к неподвижной щеке, а опускаясь, позволяет ей под действием пружины 7 отойти обратно. Загружаемый кусковой материал измельчается до величины, соответствующей наименьшему расстоянию (нижнему зазору 4) между щеками.

Валковые дробилки (рис. 2.6) используют для более мелкого помола. Дробление в них осуществляется двумя вращающимися навстречу валками, которые могут быть гладкими, рифлеными или зубчатыми. Степень измельчения определяется зазором между валками, который регулируется смейными прокладками. Такие дробилки используют и в системах регенерации для дробления кусков отработанных форм и стержней.

Рис. 2 7 Молотковая дробилка

В молотковой дробилке (рис. 2.7) размельчение кусковых материалов осуществляется ударами быстро вращающихся молотков 3, шарнирно укрепленных на роторе 2, и под действием ударов и трения материала о броневые плиты 4. Загрузку материала в рабочее пространство дробилки производят через загрузочный желоб I. Раздробленный материал просыпается через отверстия колосниковой решетки 5. Степень измель-

Рис 2.8. Шаровая мельница:

/ — загрузочная воронка, 2 — барабан из стальных пластин, 3 и 5 — си* та, 4 — лопатки для повторного сбрасывания Ь барабан крупных частиц, 6 — разгрузочное окно, 7 — стальные шары

чения определяется как диаметром отверстий в решетке, так и величиной зазора между молотками и броневыми плитами, который обычно равен 3—5 мм.

Для тонкого измельчения кварцевого песка, глины, угля, кокса и других материалов до порошкообразного состояния чаще всего используют шаровые мельницы (рис. 2.8, а, б). Измельчение осуществляется стальными шарами 7 во вращающемся барабане 2 из стальных пластин. При вращении барабана шары поднимаются на определенную высоту, затем падают, размалывая загружаемый через воронку I предварительно раздробленный материал. Измельченный материал, проходя через решетчатые стенки и сита 3 и 5 барабана, попадает в разгрузочное окно 6.

Для транспортировки формовочных материалов и смесей в литейных цехах используют различные транспортеры (конвейеры), элеваторы, пневмотранспорт. Наиболее распространен-

alt="" />

Рис 2.9 Ленточный конвейер:

/ — приводной барабан, 2— лента, ройство, 5 — натяжной барабан, t рама, 8 — устройство для очистки ленты

/ — приводной барабан, 2 — лента, 3 — опорные ролики, 4 — загрузочное устройство, 5 — натяжной барабан. 6 — поддерживающие ролики, 7 —опорная

ным транспортным средством являются ленточные кон- в ей еры. Они бывают горизонтальными, наклонными и вертикальными (элеваторы). Тяговым и одновременно несущим элементом ленточного конвейера (рис. 2.9) является прорезиненная лента 2, натянутая между приводным I и натяжным 5 барабанами.

Для разгрузки ленты от транспортируемого сыпучего материала в средней части, а не в конце конвейера установлены плужковые сбрасыватели I и 2 (рис. 2.10). У наклонных тран-

Рис. 2 11. Цепной (а) и генточный (б) элеваторы:

I — башмак элеватора, 2 — натяжной барабан, 3 — разгрузочный лоток, 4 — лента, 5 — цепь, 6 — ковши, 7 — заг рузочные лотки

спортеров с гладкими лентами допускаемый угол наклона к горизонтали не превышает 17—22°.

Элеваторы (рис. 2.11) бывают цепными (о) и ленточными ^6). К цепи 5 или к ленте 4 крепятся ковши 6, которые, огибая снизу натяжной барабан 2, зачерпывают материал, поднимают его вверх и разгружают на верхнем барабане, подавая материал в разгрузочный лоток 3.

Пневматический транспорт применяют для перемещения сыпучих материалов, таких, как песок, молотая глина, молотый уголь, опилки и Др., транспортировка которых другими способами сопровождается обильным пылевыделением.

Сущность работы пневмотранспорта заключается в том, что в одном конце трубопровода материал в него засасывается и транспортируется вместе с воздухом за счет создания в транспортном трубопроводе разрежения или избыточного давления. Разгрузка материалов на другом конце трубопровода производится специальными устройствами (циклонами), в которых транспортируемый материал отделяется от воздуха. Отработанный воздух подвергается фильтрации. Недостатками пневмотранспорта являются повышенный удельный расход энергии по сравнению с другими средствами транспортировки и быстрый износ колен трубопровода. В отдельных случаях для транспортировки формовочных материалов и смесей применяют саморазгружаю- щиеся короба и спецтару, перемещаемые цеховыми транспортными средствами (электротали, кран-балки, мостовые краны, электропогрузчики).

Для приготовления глинистой суспензии используют комовую глину, которую сначала замачивают в баках с горячей (60— 70°С) водой в соотношении I :4 для бентонитовых и I :2 для остальных глин, а затем после ее разбухания размешивают в лопастных смесителях до получения однородной суспензии плотностью 1,15—1,30 г/см3. При использовании глинистой суспензии отпадает необходимость сушки глины и ее размола, сопровождавшегося обильным пылевыделением.

Глино-угольную суспензию, применяемую при приготовлении песчано-глинистых смесей для чугунных отливок, получают смешиванием глинистой суспензии с каменноугольной пылью.

Подготовка жидких связующих производится лишь в случае необходимости снижения их вязкости или модифицирования и введения в них специальных добавок. Так, сульфитно-дрожжевую бражку (КБЖ) разводят водой до плотности 1,20— 1,26 г/см3, щелочь и кислоты — до требуемой концентрации, определяемой технологией приготовления смесей.

Литейное производство потребляет ежегодно огромные объемы песка. Для этой цели добывается около 25 млн. т, т. е. для производства I т отливок требуется в среднем I т свежего песка.

Некоторые песчаные карьеры, удобно расположенные неподалеку от промышленных центров, уже почти полностью выработаны, например Люберецкий. Запасы песка в СССР велики, но не безграничны, а добыча и транспортировка его от удаленных карьеров представляет технические трудности и удорожает песок. С другой стороны, в литейных цехах после выбивки и очистки отливок накапливаются отработанные смеси, которые приходится удалять в отвалы. Отвалы загрязняют природную среду и занимают площади, которые могли бы быть полезно использованы в народном хозяйстве. Вот почему чрезвычайно актуальной является задача сокращения расхода свежего песка

Рис. 2 12 Схема переработки отработанных песчано-глинистых смесей для повторного использования наполнителя в формовке по-сырому

и уменьшения вывоза отходов (отработанных смесей) в отвалы. Решить эту задачу позволяет повторное использование отработанных смесей в производственном цикле.

Оборотной смесью называют отработанную смесь (формовочную и стержневую), уже использованную в технологическом процессе получения отливок и подготовленную для повторного употребления в качестве наполнителя.

Сначала рассмотрим более простой случай подготовки отработанной песчано-глинистой смеси для повторного использования ее в качестве наполнителя для единой смеси при формовке по-сырому или в качестве наполнительной смеси для средних и крупных форм.

Технологическая схема подготовки (переработки) отработанных песчано-глинистых смесей, поступающих с участка выбивки отливок, представлена на рис. 2.12. Из-под выбивной решетки I отработанная смесь поступает на ленточный конвейер 3 и далее, пройдя через магнитный сепаратор 2, транспортируется в дезинтегратор 4, где разрыхляется и передается на вибрационное сито 5 для отсева спекшихся комочков. Подготовленная таким образом смесь поступает в бункер 6, а затем в гомогенизатор 7. В гомогенизаторе смесь сначала увлажняется, а затем поступает в испарительно-охладительную установку 8, где она по температуре и влажности доводится до требуемых норм. Из охладителя смесь через элеватор 9 и систему транспортеров поступает в бункера 10 для потребления. В цехах с небольшим объемом производства применяют более упрощенную схему переработки отработанных смесей.

Упомянутая выше операция магнитной сепарации заключается в удалении из отработанной смеси металлических (ферромагнитных) включений в виде брызг металла, литников, крючков, шпилек и т. д. Для этой цели применяют ш к и в н ы е или барабанные магнитные сепараторы, являющиеся одновременно барабанами ленточного конвейера, транспортирующего отработанную смесь. Барабанный магнитный сепаратор

alt="" />

Рис. 2.13. Устройство (а) и принцип действия (б) барабанного магнитного сепаратора

(рис. 2.13, а) отличается от шкивного тем, что у него электромагнитная система I неподвижная, а вращается только барабан 2. На рис. 2.13, б показана схема работы магнитного сепаратора, сущность которой заключается в том, что под действием магнитного притяжения изменяется траектория падения железосодержащих включений.

В результате переработки отработанной смеси происходит частичное восстановление свойств смеси, что позволяет использовать ее при приготовлении песчано-глинистых смесей в количестве 50—95%.

Регенерация отработанной смеси. Более сложные проблемы приходится решать в том случае, когда отработанная смесь получена при выбивке форм и стержней с современными органическими или неорганическими связующими (например, смолами, жидким стеклом). Такая отработанная смесь характеризуется следующими особенностями:

наличием большого количества крупных и прочных кусков, оставшихся в смеси после разрушения форм и стержней на выбивке;

наличием остаточных пленок отвержденного связующего или продуктов его разложения, прочно связанных с зернами отработанной смеси.

Если использовать отработанную смесь с неудаленными пленками как наполнитель в новом цикле приготовления смесей с тем же связующим, наблюдается ухудшение технологических свойств смесей.

В связи с этим в схему переработки отработанной смеси обязательно включают механизм для размельчения прочных комьев и кусков, например щековую, валковую или молотковую дробилку (см. 2.5—2.7). Кроме того, в схему включают механизм или устройство для очистки зерен от остаточных пленок связующего с последующим отделением зерен от полученной при их счистке пылевой фракции. В итоге из отработанной смеси получают кондиционный наполнитель, близкий по свойствам свежему кварцевому песку.

Переработку отработанной смеси, включающую очистку зерен наполнителя от остаточных пленок связующего с последующим удалением образующихся пылевых фракций, называют регенерацией, а получаемый при этом кондиционный наполнитель — регенератом.

Существуют механический, термический и гидравлический методы регенерации. Механический метод регенерации (метод сухой регенерации) базируется на проведении следующих операций после выбивки: дробление кусков, магнитная сепарация, грохочение (просев с возвратом крупных комков, не прошедших через сито, на повторное дробление), оттирка пленок связующего от зерновой основы в оттирочной машине, просев, удаление мелкой фракции (обеспыливание) и охлаждение полученного регенератора.

Разновидностью механического метода является пневматический. Отработанная смесь после дробления, магнитной сепарации и просева вовлекается в поток подаваемого под давлением воздуха, который приводит ее в соударение с броневыми плитами ударного колпака. В результате соударения (или нескольких соударений) пленки связующего отделяются от зерен песка и уносятся потоком воздуха, а более тяжелый очищенный песок образует свой поток.

Термический метод регенерации включает все операции механического, кроме операции оттирки пленок. В данном методе пленки связующего выжигаются при термообработке отработанной смеси. Термообработку чаще всего проводят в печах, действующих по принципу кипящего слоя (см. рис. 2.2), при температуре до 800 °С. После этого необходимо охладить герморегенерат, для чего удобно использовать установку для охлаждения песка в кипящем слое.

Гидравлический метод регенерации (метод мокрой регенерации) принципиально отличается от описанных выше. Отработанная смесь подается в поток воды и в виде пульпы проходит сначала спиральные классификаторы (наклонно установленные шнеки), а затем конический классификатор в виде вертикально установленного расширяющегося кверху конуса. В конусе осуществляется весовое разделение песка, который оседает в донную часть, от мелкой фракции, которая уносится водой верхнего слива. После этого песок (регенерат) первично обезвоживают на центрифугах и пропускают через барабанное сушило (см. рис. 2.1), где он окончательно осушается. Воду с мелкой фракцией подают в шламоотстойники, где шлам сгущают и по мере его накопления извлекают и вывозят в отвалы, а воду после дополнительного осветления возвращают в систему регенерации. Как правило, метод гидравлической регенерации совмещают с удалением из отливок стержней, а в ряде случаев и форм в гидрокамере. Удаление их производят струей воды с давлением на выходе из гидромонитора от 6—7 до 20 МПа.

Гидравлический метод дает лучшие результаты при регенерации отработанных жидкостекольных или цементных смесей и не годится для регенерации отработанных песчано-смоляных смесей. Гидравлический метод требует крупных капитальных затрат, а оборудование для него занимает большую производственную площадь.

Термический метод дает лучшие ,результаты при регенерации отработанных песчано-смоляных смесей или смесей на других органических связующих и не годится для регенерации отработанных смесей на неорганических (например, жидкостекольных) связующих. Термический метод также характеризуется повышенными капитальными и энергетическими затратами.

Наиболее универсальным является метод механической регенерации, поскольку пригоден для переработки отработанной смеси с практически любым классом связующего. Достоинством механической регенерации является компактность установки и относительно небольшие капитальные и энергетические затраты. Однако качество регенерата уступает качеству гидро- или терморегенерата, и соответственно объем его повторного использования в составах смесей ниже (как правило, 50%), чем гидро- или терморегенерата (до 90%).

В настоящее время в СССР разработаны и находятся в стадии освоения установки (комплексы 6 типоразмеров) для механической и гидравлической регенерации песка производительностью от 5 до 60 т/ч.

Наибольшее распространение в литейном производстве получили песчано-глинистые формовочные смеси (табл. 2.4—2.6). Их подразделяют по применению при формовке на облицовочные, наполнительные и единые; по состоянию форм перед заливкой— для сырых, сухих и подсушиваемых форм; по роду используемого металла — для отливок из серого чугуна, стали и цветных сплавов.

Облицовочные смеси наносят ка модели слоем толщиной 15—30 мм для изготоьления поверхностного рабочего слоя форм, непосредственно контактирующего с заливаемым расплавом. В их состав по сравнению с наполнительной смесью вводят повышенное количество свежего песка и глины, а также связующие (сульфитно-спиртовую бражку, древесный пек или др.) и специальные добавки (каменноугольную пыль, опилки и пр.).

Наполнительные смеси состоят из оборотной смеси, в которую добавляют 5—10% свежих материалов (песка и глины). Эти смеси насыпают поверх облицовочных для изготовления остальной части литейной формы.

Единые смеси отличаются от наполнительных несколько большим содержанием свежих материалов, в их состав вводят специальные добавки и связующие. Используют единые смеси в основном при серийном и 'массовом производстве мелких и средних отливок.

Смеси для сухих форм отличаются от смеси для сырых форм меньшим содержанием оборотной смеси, повышенным содержанием глины и добавкой связующего в количестве 0,5— 2,5%. Смеси для сухих форм более прочны, поэтому для увеличения податливости в их состав вводят древесные опилки, торф или другие выгорающие добавки. Смеси для изготовления массивных стальных отливок в сухих формах содержат до 20% пылевидного кварца.

В облицовочные смеси для подсушивания форм вводят 2—4,5% сульфитно-спиртовой бражки или другие связующие, а также противопригарные и выгорающие добавки.

Для изготовления средних и крупных форм наиболее распространены пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), которые обычно используют как облицовочные. Типовой состав такой смеси: 91—93% кварцевого песка, 4—5% формовочной глины, 5—7% жидкого стекла, 0,5—1,0% едкого натра (раствор плотностью 1,3 r/cMJ), 3-—4% каменноугольной пыли (для чугунных отливок) и 2—3% феррохромового шлака. Характерной особенностью ПСС является их химическое твердение (самоупрочнение) на воздухе за счет введения в смесь непосредственно перед ее использованием феррохромового шла-

2.4. Типовые составы и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для стальных отливок

Типовые составы и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для отливок из чугуна

ка — отвердителя жидкого стекла. Прочность на сжатие такой см«си после 40—60 мин выдержки на воздухе (0,7—1,3) • IO5 Па, а после нескольких часов — 4-IO5 Па и более. Влажность смеси 3,5—4,0%, газопроницаемость не более 100 ед.

Для изготовления средних и крупных форм иногда используют и другие виды самотвердеющих смесей (сыпучие, жидкие), общим достоинством которых является снижение трудоемкости их изготовления и повышение размерной точности отливок. Однако эти смеси чаще используют для изготовления стержней.

В зависимости от технологического процесса изготовления стержней стержневые смеси делят на группы: отверждаемые тепловой конвективной сушкой, химически твердеющие, отверждаемые в горячей оснастке (контактной сушкой) и т. д.

Стержневые смеси, отверждаемые конвективной сушкой. Такие смеси объединяют смеси на основе кварцевого песка, глины и различных органических связующих. За много лет существования технологического варианта изготовления стержней, отверждаемых конвективной сушкой, были предложены и использованы сотни конкретных стержневых рецептур. Приводимые в табл. 2.7 примеры составов не являются лучшими по достигаемым результатам, но могут считаться в определенной степени типичными. Однако повышенные трудо- и энергозатраты при изготовлении стержней, недостаточная производительность процессов тепловой сушки и возможная потеря размерной точности на стадии транспортировки сырых стержней в сушила заставляют предпочесть более современные варианты смесей, отверждение которых производится непосредственно в оснастке.

Химически твердеющие стержневые смеси. Их подразделяют на смеси, отверждаемые продувкой газовым реагентом, и са- мотвердеющие.

Примером стержневых смесей, отверждаемых продувкой газовым реагентом, являются песчано-жидкостекольные смеси по С02-процессу (табл. 2.8). Их называют также быстротвердеющими, так как они отверждаются в течение кратковременной (15—30 с) продувки углекислым газом. Наряду с указанными в табл. 2.8 добавками для улучшения выбиваемости и податливости стержней могут применяться: порошок каменного угля — 2—3 мае. ч., древесный пек — 2—3, асбест — 3—5, шамот — до 20, боксит — 3—5, торфяная или буроугольная, или каменноугольная зола — 2—3, сланцевый порошок — 2—3, пенополистирол в виде стружки или гранул размером до 2 мм — 0,1—0,5, раствор битума в уайт-спирите в массовом соотношении 3:1 — I—2, гидрол — 0,5—1,5 мае. ч. и др.

К достоинствам смесей по СОг-процессу относят быстрое отверждение в оснастке, высокую производительность процесса, а также повышенную размерную точность получаемых отливок.

alt="" />

2.8. Составы и свойства быстротвердеющих стержневых смесей на основе жидкого стекла (по С02-процессу)

Недостатками этих смесей являются повышенная хрупкость и осыпаемость полученных стержней, особенно проявляющиеся при передуве CO2, гигроскопичность стержней и склонность их к разупрочнению при хранении, а также затрудненная выбивае- мость из отливок.

Самотвердеющие смеси в зависимости от их состояния при заполнении оснастки подразделяют на пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), сыпучие самотвердеющие смеси и жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС).

Пластичные самотвердеющие смеси (ПСС), характеризующиеся повышенной прочностью в сыром состоянии, применяют преимущественно в качестве облицовочных или единых смесей при изготовлении средних и крупных форм (см. табл. 2.4).

Сыпучие самотвердеющие смеси характеризуются низкой прочностью в сыром состоянии и поэтому требуют минимальных усилий для уплотнения. Сыпучие самотвердеющие смеси подразделяют в зависимости от типа используемого связующего на песчано-смоляные, песчано-жидкостекольные, песчаноцементные, песчано-фосфатные и т. п. Нередко первая часть определения («песчано-») для простоты исключается например, жидкостекольные самотвердеющие смеси).

Песчан о-с моляные самотвердеющие смеси в специальной литературе часто называют холоднотвердеющими (XTC) (табл. 2.9).

Достоинством XTC является их легкая уплотняемость в оснастке, высокая скорость холодного отверждения, повышенная прочность и низкая осыпаемость, облегченная выбиваемость из отливок, легкость регенерации отработанных смесей, высокая размерная точность отливок. При правильном выборе смоляного связующего обеспечивается также высокое качество отливок. Недостатки XTC связаны с необходимостью принятия специальных мер по обеспечению нормальных санитарно-гигиенических условий труда.

Жидкостекольные с а м отверде ю щ ие смеси в сыпучем варианте применяют очень редко, но в недалеком будущем они получат широкое распространение. В состав этих смесей на 100 мае. ч. кварцевого песка (предпочтительно обогащенного группы 02-0315) входят 3—3,5 мае. ч. жидкого стекла (М-2,3—2,5 плотностью 1480—1500 кг/м3) и 10% (от массы связующего) жидкого отвердителя на основе сложных эфиров (диацетина, триацетина, пропиленкарбоната). Для улучшения их выбиваемости могут вводиться добавки типа каменноугольной пыли (до 2 мае. ч.).

Эти смеси обладают в основном теми же достоинствами, что и песчано-смоляные, но затрудненно выбиваются из отливок. Однако они не загрязняют воздушную среду вредными для здоровья выделениями. Широкое распространение таких смесей сдерживается пока малой доступностью отвердителей сложноэфирного типа.

В недалеком будущем следует ожидать появления в литейных цехах новых усовершенствований в области технологии жидкостекольных самотвердеющих смесей и С02-процесса, в частности смесей с пониженным содержанием жидкого стекла (2—3% от массы песка по сравнению с 4—6% в существующих составах), что позволит удовлетворительно решить главную проблему жидкостекольных смесей — затрудненную выбивку стержней из отливок.

Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), называемые также наливными, отличаются от сыпучих тем, что в процессе перемешивания переходят в псевдожидкое состояние и в таком состоянии свободно заливаются в формообразующую оснастку. Перевод в псевдожидкое состояние осуществляется при относительно невысоком содержании воды (5—7 мае. ч. на 100 мае. ч. песка) за счет вводимых в состав ЖСС добавок-пенообразователей. Наибольшее распространение получили ЖСС с использованием жидкого стекла и феррохромового шлака (табл. 2.10).

На ряде заводов СССР применяют также жидкие самотвердеющие смеси с органическим связующим — водным раствором сульфитно-дрожжевой бражки, отверждаемые в присутствии соединений трехвалентного хрома (табл. 2.11). Чтобы подчеркнуть отличие таких смесей от ЖСС на жидком стекле, их в сокращенном варианте именуют ОЖСС («органические:»).

2.9. Составы и свойства стержневых смесей с синтетическими смолами, отверждаемых в холодной оснастке (XTC)

Состав, нас. ч., на 100 мае. ч. кварцевого песка IKOie-OSlS

alt="" />alt="" />alt="" />

3—5
Ортофосфорная кислота разбавленная (р= 1,15— 1,20 г/см3)

Ортофосфорная кислота разбавленная (р= 1,30— 1,35 г/см3)

2.10. Составы и свойства жидких самотвердеющих смесей (ЖОС) с использованием в качестве связующего жидкого стекла

Примечания:              I. При необходимости (например подача ЖСС в оснастку через промежуточную емкость типа разливочного

ковша) устойчивость пены может быть повышена до 20—25 мин дополнительным введением 0,2-0,3 мае. ч. мылонафта. 2. При использовании вместо песка ренегатора расход жидкой композиции повышают до 10—11 мае. ч.

Составы и свойства органических жидких самотвердеющих смесей

(ОЖСС) с использованием в качестве связующего сульфитно-дрожжевой бражки

Примечание. Знаком «*» отмечено, что изготовление форм возможно при условии их поверхностной подсушки.

Главное достоинство ЖСС и ОЖСС заключается в том, что они не требуют уплотнения после свободной их заливки в оснастку. К недостаткам их относят невысокую прочность и повышенную хрупкость стержней и форм. Поэтому ЖСС и ОЖСС применяют в основном для изготовления крупных и средних стержней и форм относительно простых конфигураций. ОЖСС в отличие от ЖСС лучше выбиваются из отливок, однако ОЖСС требуют обязательной подсушки, а используемый в их составе отвердитель (хромовый ангидрид или бихроматы) является токсичным соединением.

Песчано-смоляные смеси, отверждаемые в нагреваемой оснастке, применяют исключительно в условиях механизированного и автоматизированного изготовления стержней в крупносерийном и массовом производстве отливок. Такие смеси имеют примерно тот же состав, что и самотвердею- щие песчано-смоляные смеси (XTC), но отличаются тем, что содержат катализаторы отверждения, которые малоактивны при нормальной (20 0C) температуре (подробнее об этом см. §2.2).