УДК 621.74

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ на основе холоднотвердеющих смесей

А.З. Исагулов, В.Ю. Куликов, Л.С. Кипнис,

С.Г. Конунникова, Е.П. Щербакова, Т.В. Ковалёва

Литейное производство позволяет получать отливки различных размеров и веса, самой разнообразной конфигурации, с небольшими припусками на обработку. Литье является наиболее простым, быстрым и дешевым промышленным способом получения заготовок, имеющих сложную геометрическую форму. По сравнению с поковками, получаемыми при ковке и штамповке, отливки более пористы и отличаются неоднородным химическим составом, механические свойства отливок вследствие чего ниже.

Для изготовления отливки необходимо осуществить следующие процессы:

• шихтовка и загрузка шихты,

• плавка,

• приготовить литейные формы,

• заливка форм металлом,

• выбивка, обрубка и очистка отливок.

Конец прошлого – начало нынешнего века отличается особенно интенсивным внедрением новых технологий в литейных цехах как дальнего, так и ближнего зарубежья. Специалисты кафедры «Металлургия, материаловедение и нанотехнологии» активно участвовали в исследованиях современных технологических процессов. Применение передовых технологий для производства отливок из стали, чугуна и цветных сплавов, позволит существенно повысить их качество и эксплуатационные характеристики, что сделает их конкурентоспособными с аналогичной продукцией, поставляемой из других стран.

В настоящее время наблюдается постоянно повышающееся потребление отливок. В то же время количество действующих цехов и их мощность существенно сократились. Их оборудование и технологии сильно устарели, как физически, так и морально. Ввиду этого выпуск многих наименований отливок прекращен; они поставляются из-за рубежа.

Ни в одном из литейных цехов Карагандинской области не используются прогрессивные технологии изготовления форм и стержней из холодно-твердеющих смесей (ХТС).

По результатам исследования: определен оптимальный состав ХТС для тонкостенных отливок (состав: песок 100%, смола 2%, расход отвердителя 1%, глицерин 0,03%); определены свойства смесей с различными связующими: на синтетических смолах, фурановых смолах и с добавками окисле железа. Исследование показало, что фуриленоформальдегидной смола повышает прочность смеси на 20%, чистоту поверхности до Rz120. При этом газопроницаемость смеси остаётся в пределах 100 единиц.

Актуальность внедрения жидкостекольных смесей обусловлена также и тем, что жидкое стекло, относящееся к числу дешевых, недефицитных и экологически чистых материалов, обеспечивает получение отливок с достаточно высокой размерной точностью. Однако, наряду с указанными преимуществами, эти смеси имеют и серьезные недостатки затрудненную выбиваемость, высокую пригораемость, относительно низкую живучесть, повышенную гигроскопичность, плохую регенерируемость, которые в значительной степени сдерживают объемы их применения. Реализация преимуществ жидкостекольных смесей возможна в случае существенного улучшения их выбиваемости с одновременным повышением свойств регенерации отработанных смесей.

К преимуществам ХТС процесса по сравнению с процессами использования нагреваемой оснасти следует отнести следующее: повышение точности отливок на один-два класса; снижение расхода электроэнергии более, чем в 10 раз; высокое качество отливок; снижение на 20-30 % потерь от брака.

Использовались различные способы уплотнения смеси в частности применение вибрации в момент формообразования и приложение изменяющегося во времени давления. Оптимальным по результам экспериментов определено первоначальное давление в 0,3 МПа, затем через 30 сек следует повышение давления до 0,35 МПа. Все это способствует повышению прочности смеси на 30-40 %. В производстве крупных стальных и чугунных отливок использование ХТС позволяет резко сократить технологический цикл за счёт ликвидации объёмной или поверхностной сушки форм, повысить производительность труда, уменьшить стоимость оборудования путём замены комбинированных методов уплотнения виброуплотнением.

Предложен новый состав ХТС для стержней (0,001% сульфакислоты, кварцевый песок 100%, 3% фуриленоформальдегидная смола, 0,5% катализатора к массе песка.).

Такие высокопрочные литейные формы позволяют получать отливки с высокой чистотой поверхности (Rz 90…120) и геометрической точностью размеров (±0,005 %). Проведены в производственных условиях исследования влияния физико-механических технологических свойств ХТС на качество литейных форм и чугунных отливок.

Реализация проекта приведёт к технологическому перевооружению литейных цехов с последующим переходом к производству качественных отливок для машиностроительных и иных предприятий и организаций, в частности, радиаторов для реализации жилищной программы и отливок деталей железнодорожных вагонов для АО «Темір Жолы». Также технология изготовления литейных форм актуальна для горнодобывающей отрасли, потребляющей ежемесячно большое количество отливок в виде постоянно изнашивающихся зубьев экскаваторов, траков гусениц, других запасных частей, мелющих тел для рудообработки и т.д.

Литература

1. Серебро В. С., Цвиткис Э. Ш., Лысенко Т. В., Давыдова Е. А., Соловьёва В. С. Повышение эффективности технологии литья в оболочковые формы // Литейное производство. – 1991. – № 9. – С. 17–19.

2 Руденко А. Б., Серебро В. С. Литьё в облицованный кокиль. – М.: Машиностроение, 1987. – 184 с.

3 Литейные связующие в массовом производстве: Каталог. – Свердловск: ВНИИОТ, 1987. – 34 с.