Лабораторная работа №1 Приготовление единичное формы и технология заливка чугунных сплавов

Отверждение смесей тепловой сушкой.
Технология изготовления стержней с упрочнением тепловой сушкой вне оснастки имеет давнюю историю. Она универсальнее технологии изго­товления стержней отверждением в нагретой и холодной оснастке, разрабо­танной уже в XXвеке, так как позволяет получать стержни любого класса сложности, любой массы и размеров. Недостатком этой технологии является продолжительный цикл изготовления, обусловленный необходимостью дли­тельной тепловой сушки. Кроме того, стержни имеют меньшую размерную точность, так как могут деформироваться в процессе извлечения их из стерж­невых ящиков, транспортирования в сыром состоянии и тепловой сушки. Для предотвращения деформирования и разрушения крупные стержни изготов­ляют из смесей с высокой прочностью в сыром состоянии.
Сушка стержней.
Сушка стержней производится с целью обеспечения необходимой прочности, улучшения газопроницаемости и снижения их газотворности при заливке формы металлом. При наличии в стержневой смеси связующих проч­ность стержней при сушке повышается в результате высыхания пленок свя­зующего вещества, что вызывает более прочную связь между отдельными частицами стержневой смеси.
Если стержни изготавливаются из песчано-глинистой смеси, то их прочность при сушке повышается в связи с увеличением прочности глины в сухом состоянии.
Улучшение газопроницаемости стержней после сушки объясняется ис­парением влаги и возгонкой органических добавок, содержащихся в стержне­вой смеси.
Температура и режим сушки определяются составом стержневой смеси и размерами стержней. Мелкие стержни, в состав которых входят связующие различного рода, сушат при температуре 150-240 °С, а песчано-глинистые стержни таких же размеров сушат при более высокой температуре (до 250 °С). Время сушки составляет 1-3 ч. Крупные песчано-глинистые стержни сушат при температуре 350-450 °С более продолжительное время (до 6 ч и более).
Технология изготовления стержней с упрочнением тепловой сушкой вне оснастки включает следующие операции: подготовку оснастки, формовку стержня - заполнение полости стержневого ящика смесью и ее уплотнение; выполнение в стержне газоотводных вентиляционных каналов; удаление стержня из стержневого ящика; отделку стержня и нанесение противопригар­ного покрытия; сушку и подготовку его к установке в форму.
Подготовка оснастки заключается в проверке комплектности и исправ­ности стержневого ящика, сушильных плит, нанесении на рабочую поверх­ность стержневого ящика разделительного состава (смеси 50 % керосина и 50 % мазута, 2-4 %-ного раствора воска в керосине или уйат-спирите).
При формовке стержней напескодувной и пескострельной машинах, а также пескометом технологические операции заполнения стержневого ящика смесью и ее уплотнения выполняются одновременно. При формовке стерж­ней на встряхивающих машинах стержневой ящик сначала заполняют смесью на 2/3-3/4 его объема, уплотняют встряхиванием, затем устанавливают каркас и досыпают в ящик смесь при одновременном встряхивании. Верхний слой смеси обычно доуплотняют вручную, используя пневматические трамбовки. При ручной формовке стержней заполнение ящика смесью и ее уплотнение проводят, как и при ручном изготовлении форм, последовательно уплотняя слои толщиной 30-60 мм. Смесь уплотняют ручной или пневматической трамбовкой. Проволочные каркасы в мелкие стержни простой конфигурации вставляют (забивают) после завершения уплотнения смеси.
Вентиляционные каналы в стержнях получают различными способами.
В небольших стержнях с развитыми знаковыми частями их выполняют нака­лыванием вентиляционной иглой - душником. В стержнях сложной конфигу­рации с малыми знаковыми частями для получения вентиляционных каналов в стержень при его формовке закладывают восковые фитили. При последую­щей сушке воск выплавляется и на месте прокладки фитиля образуется газо­отводный канал, который всегда имеет выход в знаковую часть стержня. Крупные стержни выполняют с внутренними пустотами, куда закладывают наполнители - шлак или опилки. Из знаковой части стержня к пустоте подво­дят широкий вентиляционный канал. В стержнях, получаемых из нескольких частей, вентиляционные каналы прорезают гладилкой в плоскости их разъе­ма.
Из вытряхных стержневых ящиков заформованные стержни удаляют следующим образом. На ящике 1 (рис. 21, а) закрепляют сушильную плиту 5, затем ящик вместе с плитой переворачивают на 180°. Кантовку осуществляют вручную, краном, на стержневых машинах или специальных кантователях. Стержневой ящик обстукивают со всех сторон деревянным молотком, после чего его аккуратно поднимают над стержнем 2, находящимся на плите. При наличии у стержневого ящика отъемных частей и стенок вверх поднимают только коробку ящика 4 (рис. 21, б). При этом отъемные части и стенки 5 ос­таются на плите 3 вместе со стержнем. Для отделения от стержня их также предварительно обстукивают, затем отъемные части извлекают, а отъемные стенки раздвигают в стороны.

Рис. 21. Удаление стержней из вытряхных стержневых ящиков

Для извлечения стержня из разъемного ящика последний уста­навливают на сушильную плиту открытой знаковой частью вниз. Затем поло­винки разъемного ящика раздвигают в стороны параллельно плоскости су­шильной плиты. Высокие (длинные) стержни с малыми знаками, которые не могут быть устойчиво установлены на сушильной плите знаковыми частями или могут деформироваться под собственным весом, извлекают из ящика в горизонтальном положении. При этом сначала снимают верхнюю половину ящика, а вместо него на нижнюю половину ящика 1 устанавливают фасонную сушильную плиту 2 (рис. 22, а). Затем нижнюю половину ящика кантуютвместе с плитой и стержнем. При этом стержень 3 располагается в гнездах сушильной плиты (рис. 22, б), поэтому съем нижней половины стержневого ящика не приводит к повреждению стержня. В мелкосерийном и единичном производстве вместо фасонной сушильной плиты используют рамку.

Ее устанавливают на место верхней половины ящика и полость рамки 4 заполняют песчаной смесью 5, слегка ее уплотняя (рис. 22, в). Затем рамку накрывают сушильной плитой 6 и после кантовки снимают нижнюю полови­ну ящика и рамку (рис. 22, г). В этом случае стержень оказывается уложен­ным на песчаное основание сушильной плиты, называемое постелью.

Рис. 22. Удаление стержней из разъемных стержневых ящиков

Первичную отделку стержня проводят сразу после извлечения из ящи­ка. Исправляют поврежденные, уплотняют недоуплотненные места, укрепля­ют выступающие части стержня стальными шпильками через каждые 25-40 мм, открывают доступ к вескам и делают дополнительные вентиляци­онные каналы. При необходимости на рабочую часть стержня наносят проти­вопригарное покрытие.

Сушат стержни вне оснастки. При этом происходит не только их обез­воживание (собственно сушка), но и плавление и затвердевание или окисле­ние и полимеризация связующих. Все эти процессы направлены на повыше­ние рабочих свойств стержня. Вследствие удаления влаги происходит упроч­нение стержней из смесей на водных связующих материалах. Масла и про­дукты их переработки окисляются и полимеризуются, природные смолы и пеки минерального происхождения расплавляются и, затвердевая, также по­вышают прочность стержней. Параллельно с упрочнением стержней улуч­шаются их податливость и выбиваемость, растет газопроницаемость.
Процесс сушки включает три этапа: нагрев, выдержку при заданной температуре и охлаждение. Первый этап осуществляют путем медленного на­грева до заданной температуры при повышенной влажности печной атмосфе­ры. Это обеспечивает более быстрый прогрев стержня и предотвращает чрез­мерное высыхание его поверхностных слоев и образование трещин. Второй этап сушки проводят в атмосфере топочных газов с низкой влажностью. Тем­пература сушки определяется природой связующего, а длительность - тол­щиной стенок стержней (табл. 5).
Таблица 5
Режимы сушки стержней

Связующие	Температура сушки, °С	Продолжительность сушки, ч, при толщине стенки стержня, мм
		до 100	100-200	более 200
Органические	160-240	0,75-1,50	1,50-3,00	3,00-7,00
Глина	300-350	1,00-2,00	2,00-5,00	5,00-24,00
Жидкое стекло	200-250	0,75-1,00	1,00-2,00	2,00-5,00
Синтетические смолы	300-350	0,30-0,75	0,75-1,50	-

На этапе охлаждения стержней завершаются процессы, обеспечиваю­щие повышение прочности, газопроницаемости и других свойств.

Технологический процесс изготовления стержней заканчивается окон­чательной их отделкой и контролем. Дефекты на сухих стержнях заделывают замазкой, пригароопасные места натирают противопригарной пастой, при не­обходимости отдельные части склеивают или собирают в блоки. Геометрию и размеры стержней контролируют с помощью шаблонов.