1. Приготовление теплоизоляционной краски
Для приготовления краски необходимы следующие материалы:
1) асбест листовой толщиной 3—6 мм;
2) жидкое стекло содовое класса А, удельного веса 1,4—1,5, ГОСТ 4419-48. Цвет стекла светло-желтый. Если стекло содержит посторонние примеси, его необходимо фильтровать;
3) окись цинка люминофорная, ТУ МХП 2980-51;
4) вода.
Листовой асбест разрезают на пластинки размером около 150Х150 мм и, загрузив в железный ящик, прокаливают в термической печи при температуре 1100° в течение 3 час. Нормально прокаленный асбест имеет коричневатый цвет. При прокалке асбеста железный ящик следует футеровать шамотным порошком с огнеупорной глиной или обложить листовым асбестом.
При несоблюдении этого окись железа может попасть в асбест.
Дальше производится размол асбеста в лабораторных бегунах, растирание его в ступке и просеивание через сито № 100.
Окись цинка прокаливается на железном противне в термической печи при температуре 800—900° в течение 20—30 мин , после чего также просеивается через сито № 100.
На 1 л воды следует отвесить 60—70 г порошкового асбеста и 20—30 г окиси цинка, высыпать их в чистую посуду, содержащую 0,5 л воды и, тщательно перемешав полученную взвесь, процедить через марлю.
Отвесить 40—45 г жидкого стекла и растворить его в оставшемся объеме воды, предварительно подогрев ее до 60—70°. Влить раствор жидкого стекла в асбесто-цинковую водную взвесь и тщательно перемешать. Густая краска для утепления литниковой системы приготовляется так же, только воды берется в 3 раза меньше.
При получении отливок из магниевых сплавов в краску добавляется 1,5—2,0% борной кислоты, растворенной в теплой воде.
2. Приготовление формовочной смеси для сырых стержней
Удовлетворительное качество стержней обеспечивает формовочная смесь, приготовляемая из следующих материалов.
а) отработанная формовочная смесь;
б) кварцевый песок марки П025А ГОСТ 2138-56;
в) формовочная глина марки ФОЗС ГОСТ 3226-57.
Свежая смесь содержит:
а) кварцевого песка П025А 65—70%,
б) формовочной глины 30—35%.
Состав рабочей смеси:
а) отработанная смесь 90%,
б) свежая формовочная смесь 10%
Если стержни поступают на сборку в течение 1 часа после изготовления, то влажность их не должна превышать 6—6,5%. Если же выдержка стержня на воздухе продолжается более 1 часа, то влажность следует увеличивать из расчета 1% влажности на 1 час выдержки в летних условиях и вдвое меньше в зимних.
Повышение влажности свыше 8—8,5% не рекомендуется, так как при этом существенно снижаются пластические свойства смеси и она делается липкой. Обычно формовочная смесь имеет сырую прочность 0,55—0,60 кГ/см?; газопроницаемость 45— 60 см?/мин и влажность 6—6,5%.
Подготовка формочных материалов заключается в просеивании и подсушивании песка, если исходная влажность превышает 8—10%. Формовочная оборотная смесь также просеивается и слегка увлажняется. Приготовление формовочной смеси производится в бегунах, где возврат и свежий песок перемешиваются в течение 4—5 мин., после чего добавляется необходимое количество воды и перемешивание продолжается еще 6—7 мин.
После перемешивания смесь пропускается через разрыхлитель и загружается в бункер. В целях более равномерного распределения влаги готовая смесь должна вылежаться в бункере 2—3 часа. При отливке магниевых сплавов содержание свежей составляющей увеличивается до 20% и в смесь добавляется 5—5,5% противоокислительной присадки ВМ.
3. Приготовление термореактивной смеси
При освоении оболочковых стержней были опробованы различные пески с различным содержанием пульвербакелита и различные температурные режимы.
Лучшие сравнительные результаты при отливке тонкостенных деталей были получены с применением смеси следующего состава:
1) песок кварцевый 1К01Б ГОСТ 2138-56 100%,
2) пульвербакелит ГОСТ 3552-47 5%,
3) флотационный колчедан ГОСТ 444-51 3%,
4) уайт-спирит ГОСТ 3134-52 0,3%.
Подготовка песка заключается в просушке его при температуре 350° в течение 2—3 час., охлаждении и просеивании через сито № 40. Если песок содержит более 0,5% глины, его следует предварительно промыть в проточной воде.
Флотационный серный колчедан измельчается в шаровой мельнице, просушивается при температуре 150—200° в течение 6—8 час., охлаждается и просеивается через сито № 40.
Песок и серный колчедан загружаются, в смеситель и .перемешиваются в течение 3—5 мин., после чего вводится уайт-спирит и перемешивание продолжается еще 10—15 мин. Общее время перемешивания около 20 мин.
4. Приготовление разделительной эмульсии
Измельченную навеску мыла хозяйственного в количестве 3% по весу растирают в ступке с водой, подогретой до 50—60°, до получения сметанообразной массы, затем небольшими порциями добавляют к мылу полисилоксановую жидкость № 5 в количестве 5% по весу.
Полученная смесь растирается до получения однородной массы, после чего ее разбавляют водой до заданного объема и тщательно перемешивают. Если смесь после интенсивного встряхивания будет расслаиваться, перемешивание следует продолжать.
Эмульсию посредством пульверизатора наносят равномерным слоем на рабочую поверхность стержневого ящика, после чего производится установка холодильников. Разделительная эмульсия может храниться не более 5 дней, после чего она делается более густой и плохо проходит через сопло пульверизатора.
5. Изготовление оболочковых стержней
В металлической стержневой ящик, нагретый до 250—300°, насыпается стержневой состав, состоящий из кварцевого песка, смолистого термореактивного вещества (бакелит) и специального растворителя (уайт-спирит или керосин).
Под действием тепла слой смеси прогревается, на глубину 4—8 мм до температуры, при которой бакелит размягчается и склеивает песчинки в достаточно прочную сплошную оболочку, точно соответствующую рабочей поверхности стержневого ящика.
После выдержки, которая обычно колеблется в пределах 15—30 сек., стержневой ящик перевертывают, и излишек стержневого состава высыпается из ящика в бункер. Толщина оболочки зависит от температуры стержневого ящика и времени выдержки его до переворачивания.
После высыпания излишков смеси оболочка еще не обладает необходимой прочностью, которая, однако, обеспечивается последующим процессом полимеризации при температуре 300— 350° в течение 1,5—4 мин. При этом бакелит переходит из вязкого состояния в твердое — необратимое. Следует иметь в виду, что оболочковые стержни склонны к короблению в результате неравномерного распределения температуры по поверхности оболочки в процессе полимеризации, поэтому следует уделять особое внимание вопросу равномерного нагрева рабочей полости стержневого ящика.
Для получения отливок из магниевых сплавов с применением песчаных сухих или сырых стержней в состав смесей вводят противоокислительные присадки: фторприсадку, серный цвет и присадку ВМ. Высокая температура полимеризации оболочкового стержня вызывает разложение этих присадок с потерей ими защитных свойств. Добавка в состав смеси одной борной кислоты приводит к прилипанию смеси и снижает механическую прочность оболочек. Иным средством, предохраняющим магниевый сплав от окисления, является добавка в состав смеси для оболочковых стержней 3% флотационного серного колчедана с последующим опрыскиванием поверхности стержня раствором борной кислоты в эфирно-альдегидной фракции. Разложение серного колчедана, содержащего до 40% связанной серы, начинается при 270° и сопровождается выделением паров серы. Максимальное выделение серы происходит при температуре 370— 470°. Следовательно, выделение серы из смеси происходит преимущественно при контакте оболочки со сплавом. Борная кислота способствует образованию на поверхности отливки защитной пленки, предохраняющей отливку от последующего окисления
Изготовление оболочковых стержней диаметром 250 мм и высотой 500 мм производилось с соблюдением следующего режима:
1) нагрев стержневого ящика до 220—230° в нагревательном устройстве в течение 1—1,5 часа;
2) опрыскивание рабочей полости ящика разделительном эмульсией при помощи пульверизатора КР-10;
3) наполнение стержневого ящика термореактивной смесью;
4) выдержка для затвердевания оболочки в течение 10— 20 сек;
5) перевертывание стержневого ящика и высыпание излишков смеси;
6) полимеризация оболочки в нагревательном устройстве при температуре 300—320° в течение 3 —5 мин ;
7) зачистка фланца стержневого ящика от приставшей смеси;
8) разборка стержневого ящика и удаление стержня;
9) удаление заусенцев на стержне, охлаждение его и опрыскивание 3%-ным раствором борной кислоты в эфирно альтегидной фракции.
6. Испытание физико-механических свойств оболочковых
стержней
Несмотря на широкое распространение оболочковых форм, до настоящего времени еще нет единой стандартной методики исследования и контроля качества песчано-смоляных смесей Обычно применяемые методы испытания образцов показывают значительные расхождения, что объясняется различными способами изготовления их и непостоянной температурой полимеризации. Кроме того, получение различных образцов методом свободной засыпки в нагретую до 250—300° оснастку связано с известными трудностями и зависит от индивидуальных способностей рабочего.
Для характеристики физико-механических свойств смесей образцы испытываются на разрыв, на изгиб, на осыпаемость и на газопроницаемость.
На фиг. 136, а показан стержневой ящик для образцов, испытываемых на осыпаемость.
На фиг. 136, б тоже для образцов, испытываемых на газопроницаемость.
На фиг. 136, в и г показаны стержневые ящики для образцов, испытываемых на изгиб и на разрыв.
Время выдержки образцов при полимеризации зависит от сечения образца;
образец на осыпаемость с площадью сечения 7 выдерживался 5—6 мин;
образец на газопроницаемость с площадью 20 выдерживался 15—20 мин;
образец на изгиб, с площадью 1 , выдерживается 3 мин;
образец на разрыв с площадью 2,5 выдерживался 4—5 мин.
Испытание образцов производилось по общепринятой методике.
Лучшие результаты были получены с применением песка 1К01Б Клинского месторождения. Прочность на разрыв образцов была равна 35—45 кГ/см?, прочность на изгиб 100— 105 кГ/см?, осыпаемость 0,04% и газопроницаемость 120— 150 см?/мин
7. Подготовка проволочных каркасов
Проволочные каркасы придают жесткость сырому стержню и в значительной степени уменьшают деформацию сухих стержней, часто возникающую в процессе их сушки.
Отжиг каркасной проволоки производится в термических печах при температуре 680—720° в течение 10—16 мин. с последующим охлаждением в печи до 400°. Дальнейшее охлаждение производится на воздухе вне печи. Из отожженной проволоки нарезаются заготовки нужной длины, выпрямляются на плите и связываются в пучки отдельно по каждому размеру.
Изготовление каркасов производится по эталонному образцу, форма и размеры которого соответствуют эскизу, составляемому технологом.
При пользовании эталонными образцами каркасов следует соблюдать осторожность, чтобы не вызвать их деформации и периодически проверять эталоны то контрольному щитку.
Каркасы, бывшие в употреблении, необходимо освободить от кусков стержня, подвергнуть пескообдувке и выправить на плите по эталону. При изготовлении сухих стержней каркас перед формовкой следует смазать маслом.
8. Подготовка холодильников
Холодильники применяются для выравнивания скорости охлаждения тонких и толстых сечений в отливке.
Холодильники лучше изготовлять путем механической обработки, так как литые холодильники не всегда обеспечивают требуемую размерную точность.
Удаленные из отливки холодильники очищаются от заливов и пригара, выпрямляются проволочные крючки и запиливаются заусенцы.
Новые холодильники после их доводки по стержневому ящику должны быть прокалены при температуре 250° в течение 1 часа и затем обдуты песком для удаления масла и эмульсии.
Для нанесения покрытия холодильники укладываются на специальную плиту рабочей поверхностью вверх. Масляный крепитель наносится на рабочую поверхность тонким и равномерным слоем посредством пульверизатора или мягкой волосяной кисти. Излишек крепителя удаляется струей сжатого воздуха. Смазанная маслом поверхность холодильника через сито обсыпается сухим просеянным песком марки 4К025А до толщины слоя 0,5 мм.
Плитки, на которых находятся холодильники, загружаются в камерное сушило и подсушиваются при температуре 250— 280° в течение 30—40 мин.
Контроль качества покрытия.
1. На рабочей поверхности холодильника не должно быть оголенных участков
2. Поверхность песчано-масляного покрытия должна иметь равномерный темно-коричневый цвет.
3. Слой покрытия должен быть прочным и не осыпаться при нажатии на него твердым предметом.
Холодильники, не соответствующие указанным требованиям, подлежат вторичной обработке.
Холодильники должны храниться в металлическом ящике, разделенном на ячейки по номерам холодильников. Срок хранения холодильников одни сутки, после чего их необходимо подсушивать при t-150° в течение 30 мин.
9. Выбивка и обрезка отливок
Тонкостенную отливку очень легко повредить при неосторожном обращении с ней во время выбивки, обреаки и зачистки.
Незначительная вмятина, глубокая царапина, след режущего инструмента бывают причиной брака.
При выбивке отливок цилиндрической или другой симметричной формы можно рекомендовать следующую последовательность технологических переходов:
1) вывернуть трубку каркаса, и, придерживая отливку в вертикальном положении, расшатать трубку и вынуть ее;
2) поставить отливку литником вверх и через промежутки между литниковыми ходами разрыхлить землю металлическим прутиком;
3) подняв отливку за литник, стучать молотком сверху вниз по литниковым ходам;
4) продолжать операции 2 и 3 до тех пор, пока вся земля из отливки не удалится; дополнительно можно несильно ударять деревянным молотком в горизонтальном направлении по коллектору и промывнику;
5) холодильники, оставшиеся в отливке, удаляются легкими ударами молотка по деревянному бруску, конец которого упирается в холодильник; все холодильники принимаются: по счету и укладываются в ящик с ячейками;
6) трубчатые каркасы и заглушки каркасов очищаются проволочной щеткой и обдуваются песком. Обрезку литниковой системы и промывников необходимо производить в специальном приспособлении с мягкими прокладками, предохраняющими отливку от вмятин и царапин.
Зачистку отливки также следует производить в приспособлении, позволяющем закреплять отливку в тисках.
10. Типовые технологические переходы при подготовке литейной формы и получении литой детали
Технологический процесс, предназначенный для получения высокоточных литых тонкостенных деталей, содержит специальные мероприятия, с которыми следует ознакомиться.
В виде примера взяты выборки из операционно-технологических карт и производственных инструкций, на основании которых производилась отливка детали, показанной на фиг. 25.
А. Очистка металлических матриц и подогрев их
1. Разобрать кольцевой формообразующий набор, очистить шабером от заливов и собрать в соответствии с маркировкой. Сборку проверять лекальной линейкой, обращая внимание на отсутствие выступов отдельных полуколец.
2. Тщательно очистить от заливов и загрязнений все посадочные и направляющие поверхности матриц, тормозящего фильтра и вставок, натереть их графитом и собрать.
3. Напреть матрицы до 300°, проверить плотность стыка между ними и работу винтовых зажимов Зазор по плоскости разъема матриц при затянутых замках допускается не свыше 0,2 мм.
3. Тщательно заделать асбесто-шамотной пастой все зазоры и углубления, куда может проникнуть жидкий металл. В частности заделать углубления с головками болтов, крепящих кольцевой набор, расположенные по плоскости разъема
5. После высыхания зачистить наждачной бумагой излишки пасты, особенно на рабочей поверхности матриц.
Б Окраска матриц
6. Перед окраской убедиться в безотказной работе пульверизатора, налить в него хорошо перемешанную теплоизоляционную краску и отрегулировать сопло на необходимый характер струи.
7. Краску наносить на рабочие поверхности матриц и отъемных вставок при температуре их не свыше 200°. Участки поверхности матриц, где требуется более интенсивный теплоотвод, окрашивать с применением трафаретов.
8. Сопло пульверизатора направлять перпендикулярно к окрашиваемой поверхности на расстоянии 250—300 мм от нее. После нанесения первого слоя дать ему подсохнуть и обмести волосяной щеткой.
9. Процесс нанесения слоя покрытия толщиной 0,2—0,25 мм следует производить в три-четыре приема с подсушкой и обметанием щеткой каждого промежуточного слоя Толщина слоя покрытия под трафаретом обычно 0,1 мм, по всей рабочей поверхности матриц и фильтра 0,2 мм, на поверхностях, образующих полость промывника — 0,3 мм.
Толщину слоя целесообразно замерять щупом, снабженным индикаторной головкой.
10. Внутренняя поверхность литниковой втулки, литниковые ходы, выполненные в плите, и кольцевой поясок, образующий коллектор, окрашивать посредством кисти более толстым слоем, порядка 0,4—0,6 мм и более густой краской.
11.Очистить наждачной бумагой неокрашиваемые поверхности от попавшей на них краски и обдуть сжатым воздухом.
12. Вторично проверить плотность стыка и легкость перемещения подвижных .частей матриц, а также убедиться в безотказной работе электрических контактов-датчиков.
В. Сборка
13. Подогреть матрицы до 250—300°.
14. Установить на подставку сырой песчаный или оболочковый стержень Сколы, трещины и осыпавшиеся участки на поверхности стержня не допускаются. Холодильники не должны иметь качки и оголенных мест
15. Обдуть стержень слабой струей сжатого воздуха и установить его в углубление плиты матриц на центрирующие шпильки.
16. Закрыть матрицы, запереть винтовые замки и довести до упора подвижные металлические вставки.
17. Закрыть половинки тормозящего фильтра и запереть винтовым замком.
18. Установить ступенчатую, отъемную часть фильтра и, надавив на нее сверху, утопить кольцевой выступ в торец сырого стержня или в уплотнительную засыпку на заглушке оболочкового стержня. Запереть накидные скобы фильтра.
Г. Получение литой детали
19. Настроить приборы управления заливкой на необходимый технологический режим в соответствии со сводной технологической картой.
20. Проварить подготовленность транспортных средств, приспособлений и инструмента.
21. Поднять температуру металла и матриц до необходимой.
22. Подать металл в форму, нажав кнопку «Заливка». Обращать внимание на плавность подъема давления в тигле и на интервал между включениями сигнальных ламп на щите управления.
При наличии отклонений от заданного режима отрегулировать соответствующий прибор.
23. После технологической выдержки и сброса давления в тигле подорвать и вывести до упора подвижные вставки матриц и отпереть замки.
24. Ломиком или эксцентриковым механизмом подорвать центральную часть фильтра и удалить ее за пределы формы.
25. Последовательно раскрыть половинки корпуса фильтра и матриц, заводя ломик в специальный паз и, включив механизм разъема, развести матрицы до упора.
26. Удалить отливку из плиты, опираясь съемником в специальные приливы.
27. За проушину каркаса поднять отливку в вертикальном направлении, удалить за пределы формы и уложить на песчаную постель.
28. При наличии зазоров очистить головку металлопровода и литниковую втулку стальным скребком.
29. Закрыть отверстие литниковой втулки металлической пробкой и очистить полость формы от засоров, сплесков и заливов, после чего тщательно обдуть сжатым воздухом.
30. Проверить чистоту электрических контактов и состояние слоя покрытия.
При отсутствии замечаний приступить к оборке формы для производства следующей отливки.
Д. Заключительные операции
1. Выключить рубильник силового питания, закрыть вентиль сжатоно воздуха или инертного газа, сбросить давление в ресивере, запереть и посредством крана снять с крышки тигля литейную форму
2. Выполнить операции по очистке металлопровода и тигля, показанные на фиг. 137.
3. Отвернуть болты крышки тигля, поднять ее и отвести в сторону.
4. Слить остаток сплава в изложницы и очистить поверхность тигля скребком.
Примечания: а) нанесение слоя защитного покрытия на внутреннюю поверхность тигля производить при температуре тигля не свыше 200°,
б) при отливке деталей из магниевых сплавов необходимо не реже 2 раз в месяц очищать от окиси магния трубопроводы и клапанную систему сброса давления.
11. Оснащение рабочего места
При организации участка литья тонкостенных деталей немаловажное значение имеет укомплектование рабочего места необходимым оборудованием, оснасткой, приспособлениями и материалом
Нужно стремиться к тому, чтобы под рукой рабочего было все, что нужно ему для выполнения производственных операций, чтобы ему не приходилось в поисках нужного инструмента бегать по цеху и часто, как это встречается в цеховых условиях, применять явно несоответстующий инструмент или самодельные приспособления
Условия охраны труда и техники безопасности определяют целый ряд мероприятий, направленных к предупреждению производственного травматизма и облегчению труда рабочих Однако часто приходится быть свидетелем игнорирования этих разумных мероприятий как со стороны технического персонала, так и самими рабочими
Приступая к организации участка литья под низким давлением, желательно ориентироваться на следующий, элементарно необходимый перечень комплектности, который может видоизмениться в зависимости от местных условии и характера производства.
Оборудование
1. Литейная установка
2. Баллоны с инертным газом (для магниевых сплавоз)
3. Установка для вакуумной дегазации сплава
4. Установка для изготовления оболочковых стержней
Оснастка
1. Сменные полуметаллические и металлические литейные формы
2. Металлические стержневые ящики
3. Каркасы для сырых стержней
4. Металлические холодильники в необходимом количестве
Приспособления
1. Приспособление для захвата литейной формы при транспортировке
2. Приспособление для склейки и подсушки оболочковых стержней
3. Приспособления для калибровки сухих стержней
4. Приспособления для обрезки литниковой системы
5. Приспособления для зачистки отливок.
6. Трафареты для нанесения теплоизоляционного покрытия
7. Изложницы для слива остатков сплава.
8. Воронка для заливки сплава в тигель.
9. Пульверизатор для окраски матриц.
10. Пульверизатор для разделительной эмульсии.
11. Ящик металлический с ячейками для холодильников.
Инструмент
1. Съемник для удаления металлопроводов.
2. Съемник для подрыва отливки из плиты формы.
3. Съемник для удаления отливки за пределы формы
4. Захват для установки стержней.
5. Ключ накидной для головок металлопроводов.
6. Ключ для заглушек металлопроводов.
7. Ключ торцовый для крепления формообразующего набора.
8. Ключ накидной для гаек крышки тигля.
9. Ключ торцовый для контрольных пробок блока клапанов системы автоматики.
10. Ключ разводной для соединения трубопроводов.
11. Скребок для чистки металлопроводов.
12. Скребок для чистки тигля.
13. Молоток слесарный.
14. Зубила удлиненные для удаления заливов.
15. Молоток деревянный.
16. Кисть щетинная для окраски литниковой системы.
17. Щетка проволочная.
18. Щетка-сметка.
19. Щуп плоский для контроля зазоров.
20. Ломики для подрыва матриц.
21. Ковш для остатков сплава.
Материалы
1. Сплав рабочий.
2. Материалы для изготовления стержней
3. Краска теплоизоляционная жидкая.
4. Краска теплоизоляционная густая.
5. Графит порошковый.
6. Эмульсия разделительная.
7. Краска для тигля.
8. Бумага наждачная.
12. Условия техники безопасности
1. Проверять надежность заземляющего устройства каркаса установки и заземляющей шинки на плите кокиля.
2. Периодически, не реже одного раза в 2 месяца, вынимать тигель и удалять окалину.
Одновременно проверять состояние спиралей и футеровки.
Утонение стенки тигля меньше 20 мм не допускается.
3. Следить за состоянием проводов и контактов, соединяющих электронагреватели кокиля с понижающим трансформатором, перегибы провода, нарушение изоляции, искрение и чрезмерный нагрев не допускаются.
4. Не повышать давление в разогретом тигле и в ресивере свыше 0,6 кГ/см?. Не реже двух раз в месяц проверять исправность предохранительных устройств.
5. Во время подачи сплава в форму отойти от установки на 1,5—2,0 м во избежание ожога при случайном выплеске металла через неплотности стыка матриц и через лабиринтный фильтр.
6. Во время заполнения тигля сплавом открыть кран, сообщающий полость тигля с атмосферой.
7. Не производить работы под поднятым над уровнем пола кокилем. В случае необходимости такой работы под плиту следует установить прочные козлы.
8. Тщательно следить за креплением троса при демонтаже матриц с плиты.
9. При производстве отливок из магниевых сплавов ежедневно до начала работы продувать клапанную систему и трубопроводы сжатым воздухом для удаления конденсированной влаги.
10. До подачи давления в тигель с жидким сплавом убедиться, что все замки матриц заперты, а подвижные вставки доведены до упора и также заперты.
11. По окончании работы выключить электропитание и сообщить ресивер с атмосферой.
12. Все остальные операции производить на основе общих правил техники безопасности для литейных цехов (заливка и вычерпывание металла, очистка горячего тигля, замер температуры металла и т. п.).