Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Выбор рациональных составов смесей

05.11.2018

Выбор состава смеси для изготовления форм и стержней является сложной задачей. Состав смеси и режим ее отверждения определяются размерами и конфигурацией формы и стержня, характером производства, методами уплотнения смеси, способами извлечения модели и стержня, видом сплава и температурой его заливки, требованиями к качеству отливки, экономическими, экологическими факторами и т. д. Математические основы оптимизации составов смеси в настоящее время еще не созданы.

В качестве ориентировочных рекомендаций при выборе той или иной смеси можно использовать производственные данные в аспекте требований, которым должна удовлетворять смесь с точки зрения прочностных и технологических характеристик.

Важнейшей механической характеристикой смеси является прочность, которой она должна обладать с точки зрения получения качественной формы или стержня (без их разрушения) при принятых методах уплотнения смеси, извлечения модели или стержня, транспортировки полу-форм и стержней, сборки форм. Данную прочность принято называть манипуляторной. Величина ом зависит от размеров и сложности форм и стержней. Для форм с размером опок до 1000x1000 мм ом = 0,1-0,15 МПа, до 1000x2000 мм- 0,15-0,20 МПа, до 2000x2000 мм- 0,2-0,3 МПа, для более крупных форм ом = 1-1,2 МПа. Для стержней в зависимости от их сложности и крупности ом = 0,5-1,5 МПа. Манипуляторная прочность должна быть достигнута при отверждении смеси за время тм, зависящее от характера производства. При массовом производстве тм = 40-60 с, при крупносерийном тм = 5-10 мин, при индивидуальном и мелкосерийном тм = 30-10 мин.

Важной характеристикой является живучесть смесей, оцениваемая по времени тм, за которое прочность при выдержке смеси падает на 30 % по отношению к максимальной. Оптимальная живучесть смеси, при которой можно успеть выполнить все операции по наполнению смесью опоки или стержневого ящика и провести ее уплотнение без существенного падения прочности, равна 6-10 мин. Прочность смеси во влажном состоянии определяется методом уплотнения смеси, сложностью форм и стержней и степенью механизации производства.

При осж в сыром состоянии 0,005-0,01 МПа смеси находятся в сыпучем состоянии и уплотняются виброуплотнением, при осж больше 0,01 МПа смеси находятся в пластичном состоянии и уплотняются прессованием, встряхиванием и другими методами. В зависимости от способа уплотнения смесь может иметь следующие значения прочности во влажном состоянии:

• 0,04-0,06 МПа (уплотнение встряхиванием);

• 0,05-0,016 МПа (уплотнение встряхиванием с прессованием);

• 0,10-0,22 МПа (пескодувно-прессовое уплотнение);

• 06-0,12 МПа (уплотнение прессованием);

• 0,05-0,10 МПа (воздушно-импульсное уплотнение).

При изготовлении форм и стержней на автоматизированных и высокомеханизированных линиях осж в сыром состоянии должна быть больше 0,15 МПа. Для ориентировочного определения минимально допустимого значения предела прочности смеси на сжатие в сыром состоянии можно применить формулу И.Д. Чудновского

где Gсм - масса смеси в опоке;

Gм - масса отливки;

Fо - площадь опоки в свету;

U - периметр стенок опоки;

H - высота опоки.

Прочность смеси, необходимая для того, чтобы изготовленные из нее форма или стержень противостояли силовому воздействию формирующейся отливки, называется рабочей ор. Для средних и крупных форм рабочая прочность при сжатии для облицовочных смесей должна быть не ниже 0,5-1 МПа, а для наполнительных смесей - не менее 0,2-0,4 МПа. Для тяжелых отливок ор > 0,6-1,2 МПа. При применении безопочных форм оp на 40-50 % выше указанных значений.

Для стержней, изготовляемых в индивидуальном и мелкосерийном производстве, в зависимости от размеров и конфигурации оp = 1,5-3 МПа. Время тp достижения заданных значений op должно быть подобрано таким образом, чтобы обеспечивался производственный цикл с заданной производительностью.

Кроме удовлетворения требованиям по прочности в сыром состоянии, рабочей прочности, времени ее достижения и живучести при выборе состава смесей необходимо учитывать их термостойкость, обеспечение экологической чистоты, податливости и выбиваемости смесей, стоимость и дефицитность их составляющих.

Наилучшими технологическими и прочностными характеристиками обладают песчано-смоляные смеси. Однако при их использовании трудно, а иногда и невозможно обеспечить экологическую чистоту технологии. Применение этих смесей связано с использованием дорогих смол и большим расходом кварцевых песков. Поэтому во многих странах мира применение смол в литейном производстве начало сокращаться.

Смеси на неорганических связующих нетоксичны и недороги, но они, особенно жидкостекольные, обладают плохой выбиваемостью, плохо регенерируются. В настоящее время интенсивно ведутся работы по улучшению технологических свойств этих смесей. Особенно перспективным является применение смесей на фосфатных связующих.

Выбор составов смесей в условиях производства осуществляется с использованием зафиксированных в заводских или отраслевых нормалях (стандартах) типовых составов применительно к действующему в цехе формовочному и стержневому оборудованию.

В учебных проектах либо при технологической разработке проектов новых или реконструируемых цехов в первом приближении можно использовать приведенные ниже рекомендации.

В табл. 5.51, 5.52 указаны области применения различных типов формовочных смесей и требования к ним по прочности. В табл. 5.53 представлены аналогичные данные для стержневых смесей. Конкретные составы смесей приведены выше. В зависимости от марки сплава, характеристик отливки, характера производства, применяемых методов изготовления форм и стержней, класса и размеров стержней по табл. 5.51-5.53 можно определить типы смесей.



Выбор конкретного состава формовочной смеси осуществляется в зависимости от требуемой прочности во влажном состоянии оw, а также рабочей прочности ор. При этом необходимо учитывать экономические и экологические факторы, требования по выбиваемости смесей и другим технологическим свойствам, вытекающие из условий производства и особенностей изготовляемой отливки.

Требования по прочности во влажном состоянии и рабочей прочности в зависимости от способа уплотнения смеси при формовке и характеристик отливки приведены в табл. 5.52.

Для стержней состав смесей выбирается в зависимости от сплава, из которого изготовляется отливка, класса стержня, характера производства, применяемого способа изготовления стержней и других требований. При конкретном выборе состава стержневой смеси следует учесть требования по необходимой при данном способе уплотнения смеси прочности во влажном состоянии (см. табл. 5.52), а также по рабочей прочности. Рабочая прочность стержневой смеси на сжатие в общем случае равна ор = 1,5-3,0 МПа в зависимости от размеров стержня.

При применении XTC необходимо обеспечить время твердения и требуемую живучесть смеси. Следует учесть экономические требования и наличие условий по обеспечению экологической чистоты технологии.

Для примера рассмотрим выбор составов формовочной и стержневой смесей для изготовления приведенной на рис. 2.11 отливки «Корпус» (отливка из стали 35Л массой 6,8 кг с толщиной стенки 17 мм). Изготовляется она в форме с размерами опок в свету 500х600 мм в условиях крупносерийного производства. Требования к чистоте поверхности центрального отверстия, выполняемого стержнем, повышенные. Для изготовления формы применяется встряхивающе-прессовая машина, а для изготовления стержней- автоматическая машина с отверждением стержней в нагреваемой оснастке.

В соответствии с этими данными по табл. 5.51 находим, что им удовлетворяет песчано-глинистая смесь для формовки по-сырому и песчано-смоляная смесь для изготовления стержней в нагреваемой оснастке. По табл. 5.21 выбираем единую формовочную смесь для формовки по-сырому: оборотная смесь - 90-92 %; кварцевый песок (группа 016, 02) - 6,5-8 %; глина - 1-1,5 %; КВЖ - 0,5-1 %. Влажность смеси составляет 3,4-4,5 %, газопроницаемость -80-100 ед., ow = 30-50 кПа. Приведенное значение ow отвечает требованиям при уплотнении смеси встряхиванием с прессованием (см. табл. 5.52).

Состав смеси для стержня выбираем по табл. 5.30 (принимаем смесь 4). Прочность этой смеси ow отвечает условиям изготовления стержня пескодувным способом. Стержень относится к III классу сложности, к оформляемой им поверхности предъявляются повышенные требования.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: