Содержание

Задание……………………………………………………………………………

Стержни из холоднотвердеющих смесей в литейном производстве России.…………………………………………………………………………… 4

Теоретические сведения о Cold-box-amin-процессе……………………………7

Особенности формирования структуры связующего способа амин-процесс изготовления стержней………………………………………………………….10

Модернизации стержневых машин для изготовления стержней по процессу «Cold-box-amin»………………………………………………………………….16

Охрана труда при использовании компонентов смеси……………………… 18

Проведение лабораторных испытаний новых связующих в сравнении с аналогами, применяемыми в литейном производстве ОАО “ГАЗ”………….21

Лабораторный пескострельный аппарат типа L1 с комбинированным газогенератором по процессам Coldbox и Betaset…………………………… 22

Стержни из холоднотвердеющих смесей в литейном производстве России

В отечественном литейном производстве доля стержней и форм, изготав­ливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) по экспертным оценкам со­ставляет 50-55%. До начала 90-х годов это были преимущественно смеси с жидким стеклом (СО2-процесс и жидкое стекло со сложноэфирными отвердителями) и смолами кислотного отверждения (карбамидными, карбамидофурановыми, фенолофурановыми).

ХТС использовались только в отраслях с серийным производством для среднего и крупного литья. В массовом производстве (автомобильной промыш­ленности, сельхозмашиностроении и т.д.) они практически не применялись, в то время как в промышленно развитых странах в этих отраслях от 60 до 80% стержней в настоящее время производится по технологии «Cold-box-amin». Единственным исключением был Литейный завод КАМАЗа, который с 1994-1995 годов перешел на изготовление комплекта стержней блока цилиндров по технологии «Эпокси-CO2».

В прошедшее десятилетие благодаря усилиям группы российских спе­циалистов - литейщиков и химиков ситуация принципиально изменилась. На 11 заводах на стержневых комплексах фирмы «Laempe» внедрена технология изготовления стержней «Cold-box-amin». В их числе «ГАЗ», «Заволжский мо­торный завод», «Пермские моторы», «Красный двигатель» в Новороссийске, «Чебоксарский агрегатный завод» и другие. Идет подготовка к производству крупных стержней по этой технологии для стального вагонного литья на Чебок­сарском заводе «Промтрактор», «Cold-box-amin». В этом же направлении про­блема решается и на «Уралвагонзаводе» в Нижнем Тагиле. Все они используют комплект отечественных материалов для этого процесса - трехкомпонентное связующее «Полифам-1К» и др. Важно, что этот тип ХТС применяется не толь­ко в массовом, но и в мелкосерийном производстве. Системный анализ эконо­мики показывает, что во всех случаях имеет место повышение качества и точ­ности отливок, снижение себестоимости, улучшение экологической ситуации приемлемые сроки окупаемости капитальных затрат.

Хорошие перспективы имеют в наших условиях технологии «α-set:» и «β-set», основанные на применении щелочной фенольной водорастворимой смолы отверждаемой смесью эфиров. В самотвердеющем варианте («α-set:») живучесть смеси регулируется выбором отвердителя. При отверждении газообразным эфиром - метилформиатом («β-set») время отверждения до манипуляторной прочности составляет 15-30 сек. Обе эти технологии внедрены на ряде заводов. Большой интерес представляют реализованные у нас проекты модернизации производства, в которых все стержни изготавливают по этим двум технологиям.

Учитывая традиционный для России опыт работы по СО2-процессу, большой интерес вызывает новая технология «Resol-CO2», которая основана на применении отечественного синтетического полимерного связующего «Экофен», отверждаемого углекислым газом. Этот процесс применяют или осваивают более 15 предприятий для изготовления стержней и форм для отливок из всех видов сплавов, в том числе углеродистых и легированных сталей.

На данной стадии химические предприятия России в состоянии полно­стью обеспечить любые потребности литейного производства в синтетических связующих и вспомогательных материалах, которые по техническому уровню отвечают западным стандартам.

К сожалению, в России предприятия, специализирующиеся на производ­стве фурановых смол, не выпускают смолы для ХТС с высоким содержанием фурилового спирта - 80-90%. Эти смолы обладают хорошими технологическими свойствами, высокой прочностью и термостойкостью при содержании в смесях на уровне 1-1,2%, легко регенерируются. На Западе этот класс смол преобладает в литейных цехах тяжёлого машиностроения, в первую очередь при изготовлении крупных форм. В химическом и сырьевом плане производство этих смол не представляет существенных проблем.

Применение ХТС в одном цехе и для стержней и для форм позволяет иметь отработанную смесь без глины и жидкого стекла. Это в свою очередь позволяет применять установки для механической регенерации с выходом 80-90% качественного регенерата. На ряде заводов регенерационные установки такого типа действуют в составе технологических комплексов.

Западный рынок предлагает большой выбор оборудования для процессов, связанных с применением ХТС. Это стержневые комплексы, линии опочной и безопочной формовки, системы подогрева песка и воздуха, системы осушки воздуха, регенерационные установки, смесители, вибростолы, лабораторное оборудование.

Специально следует указать на технологические решения экологических проблем, связанных с применением ХТС.

В общей массе токсичных веществ, которые образуются в технологиче­ском процессе получения отливки и попадают в воздух, воду и почву внутри рабочих помещений и в окружающей среде значительная доля приходится на эмиссию из формовочных и стержневых смесей.

Если средний коэффициент термодеструкции принять равным 0,5, то мас­са токсичных веществ, выделяемых в окружающую среду (для органических связующих) составит более 50 тысяч тонн ежегодно.

В течение четырех последних десятилетий во всех индустриальных стра­нах осуществляются технологические разработки, направленные на снижение газовыделений. Исследования связаны с совершенствованием или созданием принципиально новых связующих систем. В результате сложилось несколько направлений, которые в той или иной степени решают экологическую пробле­му. Все они связаны с применением органических связующих, или заменой их на неорганические, которые, будучи безопасными, в экологическом отношении, обладали бы аналогичными технологическими свойствами (прочность, ско­рость отверждения, живучесть и т.д.).

Снижение содержания связующей композиции в составе смеси и содержания в смолах свободных мономеров.

За счет оптимальной рецептуры и режимов синтеза смол, а также применения силанов для фенольных и фурановых смол типа ФФ-65С, КФ-65С и других удалось снизить содержание связующего в смеси.

Применительно к процессу «Cold-box-amin» содержание связующих н начальном этапе составляло 2-2,2%. Повышение прочности стержней сразу после продувки и при дальнейшем хранении было достигнуто за счет модифицирования фенольной части и подбора смеси растворителей. Связующие последнего поколения имеют прочность на разрыв при содержании в смеси 1,4% 13-14 кг/см² сразу после продувки, 20-21 кг/см² через 3 часа и около 30 кг/см² через 24 часа. Это позволило снизить содержание связующего в смеси до 1,2%, а в некоторых случаях до 0,8-1%.