Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Смеси, отверждаемые продувкой газами и аэрозолямиСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Начиная с 1970-х г. фирмы «Ashland» (США), «Borden» (Англия) и другие разрабатывают органические связующие системы, быстроотверждаемые при комнатной температуре в результате контакта с газовыми (парообразными) реагентами. Технология, основанная на быстром холодном отверждении смеси в оснастке при продувке газовыми катализаторами, послужила импульсом к дальнейшему развитию изготовления стержней при массовом и крупносерийном производстве отливок и получила быстрое распространение за рубежом, существенно потеснив и ограничив область применения технологии изготовления стержней по горячим ящикам. Санитарно-гигиенические характеристики существующих вариантов Cold-box-процесса оказались просто не сопоставимы с таковыми в технологии «горячие ящики»: настолько весомо и зримо они изменились в лучшую сторону. Параметры процессов холодного отверждения путем продувки газовыми реагентами приведены в табл. 58. Активные газовые реагенты в исходном состоянии представляют собой газы (SО2, СО2) или жидкости (амины, метилформиат) с температурой кипения в интервале 2,5–90,0 °С, что позволяет относительно легко перевести их в парообразное состояние. Следовательно, необходимо специальное устройство для приготовления газовых смесей с возможностью точного регулирования дозы реагента в газе-носителе. При выборе того или иного варианта технологии для конкретной номенклатуры отливок необходимо учитывать возможность образования специфических литейных дефектов. По материалам фирмы «Ashland» в табл. 59 приведена качественная оценка различных технологий по технологическим пробам, принятым для оценки склонности смесей к образованию литейных дефектов. Таблица 59 Склонность к образованию литейных дефектов при использовании
П р и м е ч а н и е. Оценки: 1 – отлично, 2 – хорошо, 3 – удовлетворительно, 4 – плохо, 5 – очень плохо.
Таблица 59 Процессы холодного отверждения путем продувки газовыми реагентами
Данные являются ориентировочными и подлежат уточнению при производственных испытаниях. Cold-box-amin-процесс. Двухкомпонентное связующее, включающее компонент 1 с вязкостью 100–150 сП на основе бензил-эфирной смолы, растворителей и специальных добавок и компонент 2 на основе полиизоцианата (дифенилметан-4,4'-диизоцианата), растворителей и специальных добавок, описано выше для Pep-set-процесса. Суммарный расход связующего составляет 1,2–1,8 мас.ч. на 100 мас.ч. кварцевого песка при массовом соотношении компонентов 1 и 2 от 55:45 до 50:50. Основные свойства аминов приведены в табл. 60.
Таблица60 Номенклатура и свойства аминов для Cold-box-amin-процесса
1) Предельно-допустимая концентрация. 2) ppm – количество массовых частей вещества на 106 массовых частей воздуха.
Точная дозировка испаряемого в нагревательном устройстве амина и продувка стержня парогазовой смесью (пары амина в газе-носителе) под давлением 0,03–0,30 МПа осуществляется с помощью пневмоиспарительного генератора. Затем стержень продувают осушенным воздухом с целью очистки от отработавшего амина путем подачи последнего в нейтрализатор. Каталитическая активность амина повышается с ростом его концентрации в газовой смеси (амин + инертный носитель). Когда в качестве носителя используют осушенный воздух (напомним, что влага в любой форме противопоказана данному процессу), то концентрация амина по соображениям взрывобезопасности ограничивается 1,5–2,0 %. Использование в качестве носителей СО2 или N2 существенно дороже, но позволяет повысить концентрацию амина до 10–12 % (для ТЭА) и до 20 % (для ДМЭА и ТМА) и благодаря этому резко усилить активность катализатора, что обеспечивает сокращение времени продувки и всего цикла изготовления стержня. Так, по опыту французской фирмы «Pont-a-Mousson», переход от реагента «осушенный воздух + ТЭА» к реагенту «СО2 + ДМЭА» позволяет сократить время продувки с 15–30 до 1 с, а для стержней менее 1 кг – до 0,2 с. Очень важным показателем является температура кипения амина (см. табл. 60). Просматривается четко выраженная тенденция перехода к аминам с возможно более низкой температурой кипения: от ТЭА – к ДМИА, от ДМИА – к ДМЭА, а в самое последнее время от ДМЭА – к ТМА. Переход к ДМЭА и к ТМА позволяет заменить систему «аэрозоль амина + носитель» системой «пар амина + носитель», то есть превращает каталитический реагент в истинно газовую смесь. Применение низкокипящих аминов обеспечивает достижение целого комплекса преимуществ: – в 2 раза снижается давление, сокращается время продувки; – облегчается диффузия газового катализатора; – снижается остаточное количество амина в готовом стержне; – повышается активность газовой смеси, скорость отверждения и прочность сразу после продувки; – снижается удельный расход амина на массу смеси. Изменение реакционной способности при переходе к низкокипящему амину иллюстрируется сравнительными прочностными свойствами смесей:
В настоящее время наиболее употребимым амином в зарубежной практике является ДМЭА. Переход к ТМА сдерживается необходимостью переоборудования генераторов (так как ТМА при 20 °С – газ, а не жидкость) и более сильно выраженным запахом ТМА. В лабораторных условиях расход амина составляет 0,05–0,10 г/кг стержневой смеси, в производственных – в зависимости от массы и конфигурации стержня – 0,2–1,5 г/кг смеси (0,3–1,0 см3/дм3 смеси). Предварительный нагрев воздуха до 40–65 °С способствует повышению каталитической активности газового реагента. Связующие для Cold-box-amin-процесса выпускаются всеми ведущими фирмами мира, обслуживающими литейное производство, причем их марочная номенклатура насчитывает много наименований. Так, фирмой «Ashland» выпускается по 5–6 компонентов 1 и 2 марок «Isocure» с различными цифровыми индексами (например, Isocure 308, 315 – компонент 1, Isocure 606, 608, 610, 612 – компонент 2, Isocure 700, 702 – аминные катализаторы, соответственно, ТЭА и ДМЭА), фирмой «Huttenes Albertus» (Германия) выпускается до 12 марок связующих. В России ТОО «Полигон» освоено производство двухкомпонентного связующего «Полифам-1», в качестве каталитического реагента используют смесь паров ТЭА с осушенным воздухом, причем ТЭА применяют в виде технического продукта по ГОСТ 9966-88. Для предупреждения образования ситовидной пористости и ужимин в отливках в смесь вводят 0,1–0,7 % оксида железа Fe2О3, например, в виде железоокисного пигмента. К вспомогательным материалам для Cold-box-amin-процесса относятся клей-расплав для склейки отдельных частей стержней, разделительное покрытие для оснастки и средство для очистки стержневых ящиков. Длительность продувки каталитическим реагентом составляет от 2–15 (для ТЭА в сухом воздухе) до 0,2–2,0 с (ДМЭА или ТМА в N2 или в СO2). Продувка смеси в оснастке осушенным воздухом позволяет распределить амин по всему объему стержня и затем удалить его в нейтрализатор. Продувку производят под давлением 0,20–0,28 МПа, длительность продувки составляет 5–20 с. Целесообразен подогрев воздуха до 40–65 °С, что способствует повышению прочности стержня и более полному освобождению его от амина. По данным фирмы «Ashland», стержень массой 230 кг (типа колокола) отверждается газовой смесью «ДМЭА + азот» в течение 15 с, стержень массой 34 кг (для картера коробки передач) – за 10 с. Максимальный размер стержневого ящика составляет 1 200×1 200 мм, масса стержней – от 1–2 до 250–300 кг. Также действует и добавка в смесь Fe2O3, например в виде железооксидного пигмента. К преимуществам Cold-box-amin-процесса (по сравнению с технологией «горячие ящики») относятся: – повышение точности отливок на 1–2 класса и соответственно уменьшение припусков на обработку на 10–20 %; – возможность полной автоматизации изготовления стержней; – сокращение на 20–30 % потерь от брака отливок; – снижение расхода энергии более чем в 10 раз; – улучшение экологической обстановки и условий труда в стержневых отделениях. Однако эта высококлассная технология требует высокой культуры производства и больших капитальных вложений для ее осуществления. Показателем высокой оценки Cold-box-amin-процесса является тот факт, что в литейных цехах Европы и США массового, крупносерийного и серийного производства от 60 до 80 % литья изготавливают со стержнями, выполненными по этой технологии. Составы и прочность смесей по Cold-box-amin-процессу на связующих материалах фирмы Furtenbach (Австрия) приведены в табл. 61.
Таблица 61 Cold-box-amin-процесс на материалах фирмы Furtenbach
* ДМИА – диметилизоамин.
По данным фирмы «Ashland», состав смеси, мас. %: кварцевый песок озерный – 100; Isocure 308 (компонент 1) – 0,75; Isocure 11-606 (компонент 2) – 0,75. В качестве амина используется материал Isocure 702 (ДМЭА), расход амина 8 % от связующего. Прочность на разрыв, МПа: 1 мин – 0,77; 1 ч – 1,40; 2 ч – 1,75; 24 ч – 2,03. Если принять за показатель живучести интервал времени выдержки, при которой прочность падает на 30 %, то по «первичной» прочности (через 1 мин) живучесть составляет чуть менее 2 ч, а по конечной (через 24 ч) – не более 1 ч. Epoxy-SO2-процесс. Процесс основан на отверждении фурановой или эпоксидной смолы под действием H2SO4 в момент ее образования после продувки уплотненной смеси в оснастке сернистым ангидридом (SО2). Образование H2SО4 происходит вследствие окисления SО2. Непрореагировавший SО2 посредством продувки смеси в оснастке сжатым воздухом удаляется из стержня и направляется в нейтрализатор, где, попадая в щелочной раствор, превращается в сульфит натрия или калия. Однако образующаяся в стержне H2SО4 из стержня не отгоняется; в процессе термодеструкции с ее участием происходит образование сероорганики и сероводорода, загрязняющих воздушную среду заливочного и выбивного участков. Примерами органических гидропероксидов являются пероксид этилметилкетона, гипериз (табл. 62), пероксид бензоила и др. Пероксид водорода (Н2О2) использовался только на начальной стадии развития SО2-npoцecca, так как с его применением не удается получить живучесть смеси свыше 2–3 ч.
Таблица 62 Характеристика пероксидов
Наиболее эффективна продувка под давлением около 0,4 МПа с превращением жидкого (баллонного) SО2 в газ, который продувается через смесь в оснастке в токе носителя – сухого сжатого воздуха, подаваемого под тем же давлением. В жидком состоянии сернистый ангидрид (техническая марка 2213 по ГОСТ 2918-79) текуч, бесцветен, имеет температуру кипения –10 °С и резкий неприятный запах. Вследствие высокой скорости диффузии (превышает скорость диффузии воздуха в 30 раз и ТЭА или ДМЭА – в 5 раз) «разбавленный» SО2 легко проникает во все элементы стержня. За операцией продувки обязательна операция очистки путем пропускания через стержень осушенного холодного или горячего воздуха и нейтрализации отработавшего SО2. Расход гидропероксида составляет 30–50 % массы смолы. В качестве связующего используют фурановые смолы с содержанием до 5 мас. % азота (отливки из чугуна и медных сплавов) и до 8 мас. % азота (алюминиевые отливки); связующее рекомендуется использовать в силанизированном виде. В процессе приготовления смеси пероксид предварительно смешивают со смолой. К преимуществам SО2-пpoцecca на фурановых смолах относятся: высокая пескодувная текучесть смесей; длительная (свыше 24 ч) живучесть смесей; высокая термостойкость; легкая выбиваемость отливок из легких сплавов. Недостатки SО2-процесса являются: быстрая загрязняемость пескострельных резервуаров и оснастки характерным «черным» налетом; проблемы, связанные с использованием SO2 (токсичность, запах, коррозионная активность). Исключение загрязнения оборудования и оснастки достигается заменой фурановой смолы модифицированной эпоксидной (Ероху-SО2-процесс). В настоящее время Epoxy-SO2-пpoцecc практически вытеснил первоначальный вариант процесса на фурановых смолах, за исключением немногочисленных случаев изготовления стальных отливок массового и крупносерийного производства. Примером модифицированного эпоксидного связующего является Isoset 6004, гидропероксида – Isoset 6005 (Ashland, США), которые совмещают в массовом соотношении 1,3:0,7 при общем расходе 1,6 мас. % на 100 мас. % кварцевого песка. Продолжительность продувки SО2 составляет 1 с, продувки воздухом – 10 с. Содержание связующего «Эпак-1» достигает 1,2–1,6 мас. %, содержание гидропероксида 0,6–0,8 мас. % на 100 мас. % кварцевого песка. После уплотнения пескодувным способом смесь отверждают продувкой SO2 (0,5–1,0 с), остатки SO2 удаляют из стержня продувкой осушенным сжатым воздухом (5–20 с). Прочность стержней на разрыв составляет, МПа, через 30 с – 1,4; через 24 ч – 2,0. В целом Epoxy-SO2-процесс встречается примерно в 10 раз реже, нежели Cold-box-процесс. Между тем по ряду параметров он превосходит аминный процесс: – живучесть смесей составляет, по меньшей мере, 24 ч; – стержни более прочные и влагостойкие; – выбиваемость стержней лучше, чем по Cold-box-amin; – смеси не содержат азота. Однако он имеет три очевидно неустранимых недостатка: использование гидропероксидов – пожаро- и взрывоопасных продуктов; коррозия агрегатов и коммуникаций, контактирующих с SO2; выделение в воздух сераорганических соединений и сероводорода. Эта технология была освоена на ОАО «КАМАЗ», где она успешно используется и по настоящее время. Free-Radical (FRС-процесс). Процесс Free-Radical (FRC) применяется преимущественно в США наряду с Ероху-SO2-процессом, ниже мы ограничимся его кратким описанием. Разработан фирмой «Ashtand»в 1983 г. и основан на быстрорадикальной полимеризации ненасыщенных полимеров (акриловая или эпоксиакриловая полиэфирная смола или олигомеры винилненасыщенного уретана); при этом SО2 в отличие от ранее описанного SО2-npoцecca служит инициатором радикальной полимеризации. Компоненты 1 (эпоксиакриловая смола) и 2 (гидропероксид) реагируют друг с другом только в присутствии SО2. С учетом их низкой вязкости, пониженного содержания (1,2 мас. % на 100 мас. % песка) и инертности друг к другу текучесть смеси очень высокая, а давление ее надува в оснастку невелико – 0,20–0,35 МПа. Живучесть смеси практически не ограниченна (более 96 ч). Ввиду взаимодействия компонентов только в среде SО2 температура песка не оказывает существенного влияния на живучесть и может находиться в диапазоне 15–38 °С. В процессе кратковременной (0,5–5,0 с) продувки SО2 смесь затвердевает почти мгновенно, при этом отсутствуют побочные продукты реакции отверждения и нет загрязнений на оснастке. Примерами связующих по FRC-процессу являются выпускаемые фирмой «Ashland» компоненты: компонент 1 Isoset 4304 и компонент 2 (гидропероксид) Isoset 4305. По данным фирмы «Ashland» на 100 мас. % кварцевого песка смесь содержит 0,78 мас. % компонента 1 и 0,42 мас. % компонента 2. Перед введением на песок компоненты 1 и 2 смешивают друг с другом. Отверждение осуществляется кратковременной продувкой 100 %-м SO2 с последующей продувкой осушенным воздухом. Прочность стержней на изгиб составляет, МПа: через 30 с – 1,6–2,8; через 24 ч – 3,0–4,0. Beta-set-процесс, разработанный фирмой «Borden»(Англия) в начале 80-х гг., основан на быстром отверждении смеси в холодной оснастке при продувке парами метилформиата. Связующее – щелочной резольный полифенолят, аналогично применяемому в описанном выше Alpha-set-процессе. Используемый для продувки реагент – метилформиат, МФ (метиловый эфир муравьиной кислоты) НСООСН3 – прозрачная бесцветная жидкость со сладковатым эфирным запахом, плотностью(при 20 °С) 0,975 г/см3, температурами, °С: плавления –99, кипения 31,5, вспышки –19, давлением паров (20 °С) 476,4 мм рт.ст., растворимостью в воде (при 20 °С) 30,4 %, устойчива на воздухе, легко воспламеняется, обладает слабо выраженным общенаркотическим действием. Граница взрывоопасности в смеси с воздухом 5–23 об.%. Процесс отверждения аналогичен Alpha-set. Сначала МФ подвергается гидролизу в водощелочной среде с образованием муравьиной кислоты и метанола: НСООСН3 + НОН → НСООН + СН3ОН Далее муравьиная кислота нейтрализует фенолятные группы фенольных ядер, превращая их в реакционно-способные метилольные, а сама переходит в форму соли – формиата калия: НСООН + [–СН2ОК] → КСООН + [–СН2ОН] Здесь [–СН2ОК] – фенолятная группа, образовавшаяся в процессе синтеза смолы с участием фенола, формальдегида и избытка гидроокиси Окончательными продуктами реакции являются сшитые макромолекулы смолы, метанол (в виде жидкости или пара) и формиат калия (в виде твердой инертной соли). Содержание связующего составляет 1,5–2,5 мас. % на 100 мас. % кварцевого песка; живучесть такой смеси (до продувки) достигает в среднем 4 ч. Расчетная доза жидкого МФ при нагреве в пневмоиспарительном генераторе легко переходит в состояние пара и подхватывается потоком сжатого воздуха; данную парогазовую смесь используют для продувки стержневой смеси в оснастке. Паровоздушная смесь содержит обычно по объему 60 % паров МФ, остальное – воздух. Время продувки в зависимости от массы стержня составляет, как правило, от 10 до 30 с. Давление не может превышать 0,05–0,075 МПа, а длительность контакта МФ со связующим в микрообъемах смеси должна быть не менее 0,5 с. Реальный расход МФ почти всегда превышает теоретический (25–30 % на массу связующего), составляя в некоторых случаях до 50 %. Также желательна дополнительная продувка смеси воздухом для удаления из нее избытка МФ, так как последний при длительном контакте может привести к размягчению стержня или формы. Масса стержней по Beta-set-процессу ограничена 10–12 кг, максимум 20 кг. Достигаемая прочность в 1,5–2 раза ниже, чем в процессах с продувкой аминами или SО2. К достоинствам описываемой технологии относятся хорошее качество литых поверхностей (сталь, чугун, цветные сплавы), отсутствие N и S в связующем, незначительное термическое расширение смеси, относительная влагостойкость, более легкая (по сравнению с Cold-box-amin и Epoxy-SО2) выбиваемость и возможность достижения экологически благоприятных условий на формовочных и стержневых участках. Для массового и крупносерийного изготовления стержней технологии Cold-box-amin, Epoxy-SО2, FRC и Beta-set находятся вне конкуренции прежде всего по уровню достигаемой сразу после продувки и окончательной прочности при одновременности отверждения стержня по всему его объему. Однако это очень дорогостоящие технологии, и для относительно небольших серий стержней их применение становится уже экономически неоправданным. Примерами импортных материалов по Beta-set-процессу служат смола Beta-set В 1 и метилформиат Beta-set ВН 50 (Furtenbach, Австрия). По данным фирмы «Furtenbach» смесь содержит, мас. %: кварцевый песок F 32 (AFS 58) – 100, смола Beta-set В-1 – 2,0. Свойства смолы: r = 1,26 г/см3, содержание свободных фенола иформальдегида, соответственно, менее 3 и 0,1 %. Песок смешивают со смолой в течение 1–2 мин в любом типе смесителя. Живучесть смеси – до 4 ч. Отвердитель – метилформиат, поставляется фирмой в виде жидкого при нормальной температуре продукта Beta-set ВН 50. В генераторе при нагреве метилформиат переводится в состояние пара и подается в оснастку со смесью в токе сжатого воздуха (без осушки последнего). Расход Beta-set ВН 50 – свыше 30 % на массу смолы, время продувки – от 5 до 30 с. Прочность на изгиб составляет, МПа: через 0 с – 0,55; через 10 мин – 1,7; через 1 ч – 1,9; через 24 ч – 2,2. В России материалы для данной технологии производятся и поставляются фирмой ООО «ЭКТИС-2» (г. Дзержинск). Resol-CO2-процесс. Этот процесс разработан в США и в Германии сравнительно недавно – в 1987 г., а его практическое освоение приходится уже на 1990-е г. Связующее представляет собой глубоко ощелаченную резольную фенолоформальдегидную смолу – принципиально того же типа, что и в процессах Alpha- и Beta-set. Отверждение происходит путем продувки через смесь в оснастке углекислого газа (СO2). Очевидным является также принципиальное сходство в механизмах отверждения Resol-CO2 и, например, Beta-set-процессов: в последнем метилформиат, гидролизуясь, выделял муравьиную кислоту, которая нейтрализовала фенолятные группы фенольных ядер, превращая их в активные метилольные; в Resol-CO2-пpoцecce нейтрализация фенолятных групп происходит за счет образующейся при продувке СО2 угольной кислоты: СО2 + НОН → Н2СО3 Н2СО3 + (–СН2ОК)2 → К2СО3 + (–СН2ОН)2 В результате нейтрализации угольной кислотой показатель рН смолы изменяется с 14 до 10. При отмеченном принципиальном сходстве щелочных полифенолятов, применяемых в Resol-CО2 и в Alpha- и Beta-set-процессах, они все же имеют довольно существенные качественные и количественные отличия:
В состав щелочного полифенолята в Resol-СО2-процессе входят специальные добавки, без которых невозможно получить приемлемые показатели прочности смесей: 9–10 % (на массу связующего) комплексообразователя, в качестве которого чаще всего выступает бура Na2B4О7·10Н2О, 2–5 % (на массу связующего) модификатора в виде алкилэфира гликолей, чаще всего моно- или диметилкарбитола. Иногда в связующее добавляют спиртовой растворитель (метанол, этанол, сорбитол и др.). Примерами связующих по описываемой технологии являются смолы Ecolotec (Foseco, Англия), Novanol (Kernfest Sudchemie Ashland, Германия), Carbophen (Huttenes Albertus, Германия). Английское связующее Ecolotec характеризуется следующими показателями: – вязкость (25 °С) – 400–650 сП; – плотность (20 °С) – 1,4 г/см3 (нехарактерный для резолов высокий удельный вес связан с избытком КОН в составе смолы); – содержание, мас. %: свободного фенола – менее 0,1; свободного формальдегида – менее 0,3; – срок хранения – 6 мес. Стержневая смесь содержит 2,5–3,0 мас. % смолы на 100 мас. % кварцевого песка. Она может подаваться в оснастку как пескострельно-пескодувным способом, так и свободной засыпкой с последующим механическим уплотнением. Для быстрого отверждения продувка СО2 должна быть медленной, а давление подаваемого газа – невысоким. В зависимости от массы стержня время продувки составляет 15–60 с, давление продувки – 0,10–0,15 МПа, расход СО2 – от 20 до 140 л/мин (расходная масса СО2 обычно 0,35–0,85 % на массу стержня). При отверждении стандартного цилиндрического образца (диаметром и высотой 50 мм) достаточно давления продувки 0,035 МПа при расходе СО2 6 л/мин и времени продувки 30–60 с. Отверждающее действие СО2 усиливается, когда температура продуваемого газа составляет 25–30 °С. Время продувки СО2 (вытеснения воздуха) и время выдержки стержня под статическим давлением СО2 соотносятся примерно как 1: 3; например, время продувки 5–15 с, время выдержки под статическим давлением 0,07–0,14 МПа – 15–45 с. Свойства смесей приведены в табл. 63.
Таблица 63 Свойства смесей по Resol-CO2-процессу (Foseco, Англия)
П р и м е ч а н и е. Для облегчения сравнения прочностных данных, иллюстрирующих различные процессы с продувкой газовыми реагентами, можно использовать следующие приближенные зависимости, МПа: σсж = (3,9–4,1) σизг = (6,3–6,5) σр; σизг = (0,24–0,26) σсж = (1,5–1,7) σр; σр = (0,15–0,16) σсж = (0,62–0,64) σиз.
Основой связующего является ощелаченная фенолформальдегидная смола, которая синтезируется при молярных отношениях: фенол/формальдегид = 1:2,3; фенол/гидроокись калия (КОН, в пересчете на сухое вещество) = 1:2. КОН используется в виде 50 %-го водного раствора. Связующее содержит, мас. %: ощелаченную смолу – 89,24; буру (Na2B4O7×10H2O) – 8,18; гамма-аминопропилтриэтоксисилан – 0,58; алкилэфир диэтиленгликоля (моно- или диметилкарбитол) – 2,0 (итого – 100 мас. % связующего). Состав смеси, мас. %: песок Chelford 60 (AFS 62) – 100, связующее – 3,0. Температура воздуха 19–20 °С. Цилиндрический образец (диаметром и высотой 50 мм) продувается СO2 под давлением 0,035 МПа с расходом СO2 6 л/мин, при времени продувки от 30 до 120 с. Resol-CО2-пpoцecc обеспечивает получение чугунных и стальных отливок с хорошим качеством литых поверхностей (в смеси отсутствуют N, S, Р) и облегченной выбиваемостью смеси. Из-за сравнительно невысокой прочности (порядка 2,0 МПа на сжатие) процесс применяют для стержней несложной конфигурации с массой от нескольких до 150 кг, а также для средних опочных форм. Resol-CО2 несколько уступает Beta-set по уровню прочности, но зато СО2 гораздо дешевле, чем метилформиат, и совсем нетоксичен (напомним, что по данным США, ПДК составляют: на метилформиат – 100 мг/м3, на СО2 – 9 000 мг/м3). Уже сегодня (по зарубежным данным) Resol-СО2-процесс повсеместно заменяет СО2-процесс на жидком стекле.
Смеси на лигносульфонатах
Данный тип смесей характерен тем, что в качестве связующего материала в них используют ЛСТ в количестве 2–5 %. Основу ЛСТ составляют лигносульфонаты и процесс твердения связывают с их поликонденсацией. Твердение данного типа смесей осуществляют за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей), вызывающих поликонденсацию лигносульфонатов и самотвердение. При тепловой обработке процессу поликонденсации лигносульфонатов предшествует процесс возгонки растворителя (воды), содержащегося в связующем материале, который сопровождается резким сокращением объема связующего и возникновением в пленках на зернах песка микротрещин, вызывающих снижение прочности смеси. С целью предупреждения процесса образования микротрещин используют два способа. Первый способ основан на введении в смесь добавки пластификатора, который создает условия для устранения напряжений, вызывающих образование микротрещин. В качестве пластификатора используют техническую мочевину в количестве 12 % от содержания связующего материала в смеси. Второй способ основан на введении в смесь мелкозернистых добавок, создающих каркас в пленках связующего, который разобщает их на мелкие зоны; при этом процессы, связанные с возгонкой растворителя в пленках связующего, протекают без значительных концентраций внутренних напряжений. В качестве такой добавки используют пылевидный кварц в соотношении к связующему материалу 1:1. При самотвердении смеси возгонки растворителя не происходит. В этом случае содержащаяся влага в связующем материале лишь локализуется (защемляется) пространственно-сетчатой структурой макромолекул лигносульфонатов. В качестве добавок, вызывающих самотвердение песчано-сульфитных смесей, используют хромовый ангидрид Сr2O3, бихроматы натрия и калия и персульфат аммония в количестве от 0,2 до 0,7 % от массы смеси. По сравнению с песчано-смоляными данный тип смесей экономичнее, так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал, а также менее токсичная упрочняющая добавка. Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси (табл. 64–66). Таблица 64 Состав и свойства пластичных стержневых сульфитных смесей, упрочняемых в горячих ящиках для стального и чугунного литья
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 1941; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.227.13.119 (0.013 с.) |