Реферат: Анализ методов улучшения жидкостекольных смесей

Выводы

59

Список использованной литературы

61

1. Введение

Жидкостекольные смеси начали применять в литейных цехах с 50-х годов и за короткий период времени они по­лучили широкое распространение в нашей стране и за рубежом, чему способствовала универсальность смесей, т. е. примени­мость одних и тех же составов для изготовления форм и стержней, использование их при производстве отливок из стали, чугуна и цветных сплавов. Универсальность смесей выразилась также в их применимости при единичном, мел­косерийном, серийном и массовом производствах отливок.

Вначале жидкостекольные смеси упрочнялись кратковре­менной тепловой сушкой или за счет продувки СО . Эти смеси имели повышенное содержание жидкого стекла (ЖС), вследствие чего выбиваемость форм и стержней по сравнению с выбиваемостью песчано-глинистых и других сме­сей резко ухудшилась, что послужило одной из причин вы­теснения с 70-х годов жидкостекольных смесей смесями с синтетическими смолами. Такая замена при отсутствии ав­томатизированных технологических циклов привела к ухуд­шению санитарно-гигиенических условий труда в литейных цехах и нерациональному использованию материальных ре­сурсов — смол, необходимых в других отраслях народного хозяйства.

Работами, выполненными в нашей стране и за рубежом, показана возможность повышения связующей способности ЖС и на этой основе разработаны новые виды смесей с по­ниженным содержанием его. Отличительной особенностью жидкостекольных смесей нового поколения является низкое содержание связующего, что в значительной мере устраняет недостаток традиционных смесей—затрудненную выбивае­мость из отливок и облегчает их регенерацию. Продолжающиеся ис­следования в этом направлении подчеркивают актуальность проблемы и неисчерпаемые возможности дальнейшего по­вышения технологических свойств жидкостекольных смесей.

Из жидкостекольных смесей, упрочняющихся в оснастке, наибольший интерес представляют смеси, отверждаемые с помощью СО, что обусловлено их высокой живучестью и скоростью упрочнения, нетоксичностью, простотой приго­товления и применения смеси, универсальностью. Однако существенное улучшение выбиваемости жидкоподвижных и пластичных жидкостекольных холоднотвердеющих смесей, разработанных в нашей стране в середине 60-х годов, спо­собствовало сокращению области применения смесей, от­верждаемых с помощью СО.

Исследования, проведенные в последние годы, свидетель­ствуют о возможности снижения расхода ЖС в смесях, от­верждаемых СО, за счет ввода добавок в ЖС или в авто­клавы при варке силкат-глыбы, т. е. путем модифицирова­ния связующего. Эффективными модификаторами ЖС явля­ются основные фосфатные соли натрия, например, триполифосфат натрия, полифосфаты натрия, триэтилфосфат и др.

Модифицирование ЖС с помощью фосфатов позволяет уменьшить содержание его в смеси при одновременном уве­личении прочности, уменьшении осыпаемости и снижении работы выбивки смеси. Последнее объясняется возгонкой ок­сидов фосфора в диапазоне температур 400...780 °С, нару­шающей сплошность силикатных пленок и образованием ту­гоплавких силикофосфатов, предотвращающих спекание сме­си. Полифосфаты натрия являются универсальными модифи­каторами ЖС и их влияние на исходную и остаточную прочность жидкостекольных смесей, отверждаемых СО и феррохромовым шлаком, аналогично.

Эффективными модификаторами ЖС являются поверх­ностно-активные вещества (ПАВ), способствующие по­вышению когезионной прочности связующего, равномерному распределению на зернах наполнителя и более полному его отверждению. Применение ЖС, модифицированного ПАВ, позволяет уменьшить расход связующего в смеси и в 1,5— 2 раза улучшить выбиваемость смеси из отливок. В каче­стве ПАВ используют полиакриламид, ДС-РАС, стеарат каль­ция, технический диспергатор НФ и др. Ввод в связующее диспергирующей добавки существенно изменяет пористую структуру геля за счет образования на глобулах защитного адсорбционного слоя, способствующего уменьшению внутренних напряжений, в пленках связующего, и, сле­довательно, повышению прочности смеси. Благодаря этому содержание ЖС может быть снижено до 2...3 масс. ч, при прочности смеси. >1. MПa.

Эффективными способами повышения связущей способно­сти ЖС являются, также обработка его в процессе моди­фицирования с помощью переменного электрического поля, приготовление ЖС «мокрым» способом с использованием. алюминиевой стружки, предварительная обработка ЖС СО, добавка к ЖС гексамстилентетрамина и др.

В качестве добавок, улучшающих выбиваемость жидкостекольных смесей, предложена большая группа веществ, содержащих алюмосиликаты (отработанный катализатор ИМ-2201).

Приведенные сведения о путях повышения технологиче­ских свойств жидкостекольных смесей, отверждаемых СО, показывают перспективность расширения объемов их приме­нения.

Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей достиг­нуто с помощью отверждаемых порошкообразных веществ (феррохромового шлака, нефелинового шлама и др.). Так, Челябинский политехнический институт рекомендует вво­дить в ЖС вещества с ненасыщенными связями, например сульфит натрия, Киевский политехнический институт — дис­пергированные фенолоформальдегидные смолы новолачного типа. Такие смеси относятся к легковыбиваемым и хорошо зарекомендовали себя при производстве отливок из алюмини­евых, медных и черных сплавов.

Большой опыт работы за рубежом и меньший в нашей стране накоплен по пластичным жидкостекольным смесям, отверждаемым сложными эфирами. В качестве эфиров предпочтение отдается ацетатам этиленгликоля, поскольку их производство базируется на доступном сырье, невысокой стоимости, и смеси легко регенерируются. Ряд предприятий опробовали эфиры производства Польши и Болгарии и подтвердили целесообразность применения сложноэфирных отвердителей из класса ацетатов этиленгликоля.

ВНИИлитмашем осуществлен перевод жидкостекольных сме­сей с эфиром в жидкоподвижное состояние за счет совмест­ного ввода ДС-РАС и синтамида-5. Применение комплекс­ного пенообразователя для смесей с жидким отвердителем, а также для смесей с феррохромовым шлаком повышает текучесть, живучесть и прочность смеси, поэтому содержа­ние ЖС уменьшается до 5 масс. ч.

Заслуживают внимания работы НПО «ЦНИИТмаш» по применению жидких кремнийорганических полимеров и ор­ганических мономеров, позволяющих сократить расход ЖС до 1...3 масс. ч.

Целью данной работы является анализ литературных источников и выявление методов улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей из отливок.

1.Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей

1.1. Состояние вопроса

Выбивка из отливок стержней, изготовленных из смесей с жид­ким стеклом, вызывает большие затруднения.

В специальной литературе и в практике литейного производ­ства часто встречаются противоречивые мнения.

На одних заводах стержни легко выбиваются из отливок, на других трудоемкость выбивки стержней после перехода из смеси с жидким стеклом возрастает; на третьих выбивка оказалась столь затрудненной, что создались серьезные осложнения в ис­пользовании современных механизированных средств удаления стержней — в первую очередь гидравлической выбивки. В целях преодоления возникших затруднений в нашей стране и за рубежом было проведено множество работ по улучшению выбивки стержней.

Была проверена эффективность огромного количества разно­образных добавок органического и неорганического происхожде­ния[10].

В нашей стране было проверено влияние на условия выбивки стерж­ней: древесного и каменного угля, кокса, черного и серебристого графитов, древесного пека, битума, нефтяных масел, патоки, декстрина, сульфитно-спиртовой барды, пульвербакелита, МСБ, древесной муки и опилок, глины, цемента, мела, извести, шамота, магнезита, фосфорита и других.

Те же, а также и другие добавки (например, сахар, нафталин, железная окалина, патентованные добавки и пр.) проверялись в зарубежных работах.

В большинстве случаев рекомендации сводились к введению в смеси небольшого количества органических добавок.

В одних случаях введение этих добавок действительно было эффективным, а в других оказывалось бесполезным.

Отсюда различными специалистами одни и те же добавки оце­ниваются иногда диаметрально противоположно. Как это пока­зано ниже, причина столь разноречивых суждений заключается в различных условиях работы стержней в форме. Уже простой перечень применявшихся добавок, совершенно различных по своей природе и свойствам, показывает, что упомянутые выше работы проводились главным образом эмпирически.

Некоторые исследователи исходили из представлений о необ­ходимости вызвать разрушение прочной пленки жидкого стекла, цементирующей отдельные зерна кварцевого песка, при помощи разнообразных добавок главным образом органического проис­хождения.

Эти опыты не дали решения проблемы, что, конечно, не исклю­чило возможности в отдельных случаях улучшения выбиваемости стержней из отливок. Позднее, когда исследователи и производ­ственники убедились, что достигнуть положительных результа­тов по облегчению выбиваемости можно, лишь внеся ясность в сложные процессы, которые протекают в смесях с жидким стек­лом при их заливке металлом, начали появляться систематические исследования по этому вопросу.