сследование технологического процесса изготовления стержней COLD-BOX-AMIN-методом

Нижегородский Государственный Технический Университет Кафедра “Литейно-металлургических процессов и сплавов” Отчёт по научно-исследовательской практики Тема: “Исследование технологического процесса изготовления стержней COLD-BOX-AMIN-методом” Выполнил: студент гр. 00-ЛП Волков А.В. Проверил: доцент Беляев С.В. Н.Новгород 2004 г. 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, изготав¬ливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) по экспертным оценкам со¬ставляет 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 промыш¬ленности, 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 спе¬циалистов - 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 мо¬торный 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 Чебок¬сарском заводе «Промтрактор», «Cold-box-amin». В этом же направлении про¬блема 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 толь¬ко в массовом, но и в мелкосерийном производстве.

Системный анализ эконо¬мики показывает, что во всех случаях имеет место повышение качества и точ¬ности 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 полно¬стью 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 производ¬стве 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 технологиче¬ском 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 мас¬са токсичных веществ, выделяемых в окружающую среду (для органических связующих) составит более 50 тысяч тонн ежегодно.

В течение четырех последних десятилетий во всех индустриальных стра¬нах 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 пробле¬му. Все они связаны с применением органических связующих, или заменой их на неорганические, которые, будучи безопасными, в экологическом отношении, обладали бы аналогичными технологическими свойствами (прочность, ско¬рость 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%. Пропорционально снизился общий объем эмиссии токсичных веществ (фенола, формальдегида, оксида углерода и др.) на холодной и горячей стадии процесса.

Доля процессов, основанных на применении нагреваемой ос¬настки, снизилась в среднем в 2,5 раза за последние 20 лет, лидирующее положение заняли смеси холодного отверждения, главным образом отверждаемые газообразными ами¬нами. Разработки принципиально новых связующих композиций существенно продвинуты в США (фирма «Ноrmel» по лицензии «General Моtors») и ФРГ (фирма «Laemре»), целью которых является создание таких связующих, которые не выделяли токсичных компонентов, об¬ладали бы высокой прочностью и отличной выбиваемостью.

Связующее «GМВОND» General Моtors представляет продукт, образую¬щийся при переработке животного сырья и содержащий в качестве связующей основы протеин. Отверждение смеси осуществляется в теплом ящике (120-140ºС), по кинетике и уровню прочности оно близко к фурановым смесям для горячих ящиков, смесь отлично выбивается.

Разработка «Laemре» - смесь с неорганическим связующим отверждается в микроволновом поле; скорость отверждения и прочность смеси по данным фирмы близка к параметрам процесса «Соld-bох». При погружении в воду свя¬зующее полностью и быстро растворяется, что решает проблему выбивки. И в первом и во втором случае смеси не имеют запаха и практически не выделяют при нагреве токсичных компонентов.

Всё изложенное свидетельствует о том, что в ближайшие 5-7 лет следует ожидать значительных усовершенствований в технологии изготовления стерж¬ней в массовом и крупносерийном производстве.

Теоретические сведения о Cold-box-amin-процессе

Теоретические сведения о Cold-box-amin-процессе. 0,8% полиизоцианата (СК2). 3) Амины В качестве катализаторов при процессе Cold-box-amin применяют... А также смеси из выше указанных типов с температурами испарения выше 3... 5) Выбиваемость: - для отливок из железных сплавов – отличная; - для о...

Особенности формирования структуры связующего способа амин-процесс изготовления стержней

При исследовании мест разрывов свежеизготовленных стержней чисто адгез... Важна также температура и ско¬рость отверждения стержня, т.к. За счет снижения текучести таких смесей ухудша¬тся плотность набивки с... 5. Однако, в России для изготовления автомобильных, тракторных и других о...

Охрана труда при использовании компонентов смеси

Опасности при общении с материалами: Катализаторы в парообразном состо... Свободный фенол может проникнуть в тело через кожу и причинить явления... В противном случае давление СО2 в этих ёмкостях может опасно увеличить... Жидкую смолу (компонент 1) и жидкий изоцианат (компонент 2) перемешива... Во время сохранения форм (стержней) возможно выделение пар углеводород...

Лабораторный пескострельный аппарат типа L

После окончания времени продувки газом снимают стол машины, отводят пр... Возможно применение модельной оснастки из дерева, пластмассы, железа, ... Рабочий стол машины оснащен пневмоцилиндром, который управляет его дви... Этим клапаном осуществляют связь между пескострельным и воздушным резе... Кабина защищает оператора и от травм в результате ошибочного управлени...