Литье по выплавляемым моделям

 

Продолжение табл.4

 

Потери  блоков при обмазке		Потери  блоков при вытопке		Потери  блоков при прокалке и заливке  форм		Количество  блоков на годовую программу,103 шт.
%	103 шт.	%	103 шт.	%	103 шт.
8	9	10	11	12	13	14
7	18,041	8	20,618	5	12,886	309,277
	1,203		1,374		0,859	20,618
	18,041		20,618		12,886	309,275
	4,811		5,498		3,436	82,473
	1,503		1,718		1,074	25,773
Итого	43,599	–	49,826	–	31,141	747,416

 

Продолжение табл.4

 

Требуемое количество  звеньев,103 шт.	Потери  звеньев при  запрессовке и сборке		Количество  модельных звеньев на  годовую программу,103 шт.
	%	103шт.
15	16	17	18
773,195	14	108,247	881,442
51,545		7,216	58,761
773,195		108,247	881,442
206,185		28,866	235,051
64,432		9,02	73,452
1868,552	–	261,596	2130,148

 

Таблица 5.Ведомость годовой потребности  в литниковых чашах и колпачках

 

Количество  блоков на  годовую программу, 103шт.		Потребность, 103 шт.			Количество  моделей в звене, шт.		Потребность в звеньях, 103 шт.
		в чашах		в колпачках	чаш	колпачков	чаш	колпачков
1		2		3	4	5	6	7
309,277	309,277		309,277		4	4	77,319	77,319
20,618	20,618		20,618		4	4	5,154	5,154
309,275	309,275		309,275		4	4	77,319	77,319
82,473	82,473		82,473		4	4	20,618	20,618
25,773	25,773		25,773		4	4	6,443	6,443
Итого		747,416		747,416	–	–	186,853	186,853

Продолжение табл. 5

Брак  при запрессовке				Количество  модельных звеньев  на  годовую программу, 103 шт.
чаш		колпачков
%	103 шт.	%	103 шт.	чаш	колпачков
8	9	10	11	12	13
14	10,825	14	10,825	88,144	88,144
	0,722		0,722	5,876	5,876
	10,825		10,825	88,144	88,144
	2,886		2,886	23,504	23,504
	0,902		0,902	7,345	7,345
–	26,16	–	26,16	213,013	213,013

 

Сумма данных графы 18 табл. 4 и граф 12, 13 табл. 5, определяющая требуемое число запрессовок в год, служит для расчета необходимого количества запрессовочных модельных автоматов.

Для изготовления модельных звеньев принимаем карусельный автомат мод. 653. Технические характеристики его следующие: производительность 190—360 звеньев в час, размеры поверхностей для крепления пресс-форм 250 х 250 мм, наименьшее расстояние между плитами для крепления пресс-форм 250 мм, темп работы стола 10 – 14 – 29 с, число устанавливаемых пресс-форм 10, ход подвижной плиты не менее 160 мм, расход воздуха не более 50 м³/ч, расход воды 3 – 4 м³/ч, давление сжатого воздуха не менее 0,5 МПа, усилие смыкания 10 кН, габаритные размеры 3700 х2900 х1400 мм.

Необходимое количество запрессовочных модельных  автоматов рассчитывают по формуле (2):

Р^´₁=

=2,829

Количество запрессовочных модельных автоматов, принимаемое к установке в цехе Р₂=3 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

=0,94.

Готовые модели после извлечения их из пресс-форм и предварительного визуального контроля охлаждают в проточной воде или обдувкой воздухом.

Сборка моделей  осуществляется механическим креплением. Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояк-каркас с механическим зажимом. Стояк-каркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных пресс-формах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояк-каркас по сравнению с припаиванием относятся в 10—20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей, образования вследствие неполного припаивания зазора между питателем и соединяемым с ним элементом литниковой системы./2/

4.2.Отделение изготовления оболочек форм

В отделении  изготовления оболочек форм выполняются  следующие операции: подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесения его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Высокая чистота  поверхности отливки получается вследствие нанесения на выплавляемую модель слоя покрытия из твердой составляющей – пылевидного кварца и жидкого связующего – гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла.

Подготовка твердого материала состоит в измельчении, промывке, прокаливании и просеве. Измельчение производится в шаровых мельницах, футерованных внутри плитами из кварца. Прокаливание осуществляют в печах барабанного типа, выдерживают при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры. Просев осуществляется с помощью сит.

Подготовка связующих  растворов заключается в приготовлении  гидролизованного раствора этилсиликата в гидролизаторах и жидкого стекла.

Этилсиликат (ЭТС) – прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт):

SiCl₄ + 4С₂Н₅ОН = (C₂H₅O)₄Si + 4HC1,

где (C₂H₅O)₄Si – этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кипения 165,5 °С, называемый также тетраэтоксисиланом, или моноэфиром.

Приготовление связующего раствора получают гидролизом ЭТС, для чего вводят воду. Гидролиз – это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С₂Н₅О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде. Гидролиз сопровождается поликонденсацией.

Расчет  гидролиза.

ЭТС-40,p =1050 кг/м³, в количестве 1л.; спирт этиловый,p= 803,3 кг/м³; кислота соляная, p=1190 кг/м³.

Гидролиз проводим на 16% SiO₂ в гидролизате, отверждение в воздушно-аммиачной среде.

Рассчитываем  количество растворителя Р, которое требуется для получения 16 % SiO₂ в связующем по формуле:

м³ (4)

где m – содержание SiО₂ в этилсиликате, %; Q – объем гидролизуемого этилсиликата, м³; r – плотность этилсиликата, кг/м³; r₁ – плотность разбавителя, кг/м³.

=1960,7 мл.

Рассчитываем  общее количество воды, требуемое для гидролиза:

 кг (5)

где А – содержание этоксильных групп, %; М₁ – молекулярная масса воды, кг; М₂ – молекулярная масса этоксильных групп, кг.

При условий отверждения связующего в среде аммиака принимаем  соотношение количества молей воды и этоксильных групп К = 0,3. Так как содержание этоксильных групп в исходном этилсиликате не оговорено условием задания, принимаем его средним для данной марки ЭТС-40, т.е. А = 70 %. Молекулярная масса воды М₁ = 18 г (0,018 кг), молекулярная масса этоксильных групп:

М₂ = 12×2+1×5+16 = 45 г, т.е. М₂ = 0,045 кг.

Тогда   Н = 0,3 × = 0,0882кг=88,2 мл.

Определяем  количество воды, вносимое растворителем  – этиловым спиртом:

кг (6)

где А₁ – содержание воды в спирте, % масс. А₁ = 3,2 % масс.

Количество  воды, вносимое растворителем:

Н₁ =

= 0,0504 кг.

Количество  соляной кислоты для ускорения  процесса гидролиза принимаем:

В = 0,01×Q = 0,01×1×10^-3 = 0,01×10^-3 м³=10 мл. (7)

Количество воды, вносимое с катализатором – соляной кислотой:

кг (8)

Здесь В = (0,01…0,014)×Q – количество соляной кислоты, взятое для гидролиза, м³; r₂ – плотность соляной кислоты, кг/м³; А₂ – содержание воды в соляной кислоте, % масс.

Н₂ =

=0,00747кг

При r₂ = 1190 кг/м³, А₂ = 62,78 % масс.

Количество  воды, которое необходимо ввести непосредственно  в этилсиликат при его гидролизе, составит:

 кг. (9)

Н₃ = 0,0882 – (0,0504 + 0,00747) = 0,03033кг=30,33 мл.

Количество  компонентов гидролиза на один литр ЭТС-40:

Этилсиликат ГОСТ 26371-84    1000 мл;

Вода  дистиллированная ГОСТ 6709-72  30,3 мл;

Спирт этиловый ГОСТ 17299-85   1960,7 мл;

Кислота соляная  ГОСТ 3118-77   10 мл;

Всего        3001 мл.

Расход суспензии на 1000 т годных отливок при трех слоях этилсиликатового связующего – 309 т. Гидролизованный раствор ЭТС-40 в суспензии составляет 40%, т.е. 123,6 т.

Приготовка  связующего раствора этилсиликата осуществляют в гидролизаторе конструкции  НИИавтопром с производительностью 40 л/ч, емкостью бака 50л, скоростью вращения мешалки 2800 об/мин, габариты установки 750 600 1470мм.

Рассчитаем  необходимое количество гидрализаторов по формуле (2):

Р^´₁=

=0,86

Количество гидролизаторов, принимаемое к установке в цехе Р₂=1 единица.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К_ЗО=

=0,86.

Жидкое  стекло (ЖС) относят к основным связующим, так как его водная вытяжка после прокаливания оболочки — щелочная; получают растворением в горячей воде при повышенном давлении раздробленной силикат-глыбы. Последнюю изготовляют наиболее часто сплавлением кремнезема с содой:

SiO₂ + nNa₂CO₃ = SiO₂·nNa₂O+nСО₂.

ЖС может быть натриевым, калиевым или литиевым.

Жидкое стекло характеризуется химическим составом, модулем, удельным весом. Под модулем понимается отношение числа грамм-молекул кремнезема к числу грамм-молекул окиси натрия в продукте. Модуль должен быть 2,56 – 3.

М= 1,032,                                                                (10)