Способ изготовления литейных цилиндрических стержней

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистичесник

Республик о >984634 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 06.04.81 (21) 3268599122-02 с присоединением заявки Эй(23) П р нори тет

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 01.01.83 (5t)N. Кл.

В 22 С 9/10

9кударстеапый камнтет

ВССР йв деем вэабретенвй н вткрытвй (5З) Уд К 621.743..5 (088.8}

Ф.М. Кац, О. Я. Кутерман, Б. П. Егоров, И.Г. Федоро В. Безменов, Г.С.Мазо, И. Е. Воронова, А. If. Шевцов и Г.И Аксаттов. и

1 - т

I " т

»

**.. 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к изготовлению литейных цилиндрических стержней, s частности к супцсе литейных стержней из влажных песчано-смоляных смесей на основе жидких термореактивных смол, Известен способ изготовления стержней иэ влажных стержневых смесей с повышенной протйостью во влажном состот янии, отверждаемых в поле токов вътсокой частоты (1 }.

Этот способ позволяет уменыцить время отверкдения до 2-3 мин. Однако вследствие более низкой температуры на»

rpeaa рабочей поверхности стержня, обусловленной наличием теплоотдаии; э ! окружающее пространство, качество этой поверхности . оказывается недостаточно

- высоким. Отсутствие поверхностной кор ки в риде случаев повышает осыпаемость стержней и делает их гнгроскопичными. 2о

Известен также способ, включающий заполнение смесью стержнввого ящика, извлечение его из стержневой оснастки и отверкдениэ смеси путем воздействия

2 лучистой энергией с пооледующтм нагревом в высокочастотном электрическом поле (2).

Недостатками известного способа являются низкое качество стержней и огра ниченные технологические возможности, так как прн извлечении неотвержденных стержней иэ оснастки и в процессе трансф портировки нарушается их геометричес кая фоуета, а также невозможно использовать экструзионный метод формообразо

saws

Бель изобретения - погашение качества стержней и расширение технологичес ких воэможностей.

Эта цель достигается тем, что соглас но способу изготовления литейных цилитедрических стержней из влажных песчано смоляных смесей на основе жидких тер-, мореактивных смол, включающему заполнение смесью стержневого ящика и отвержднние смеси путем воздействия лучистой энергией с последукицим нагревом в высокочастотном электрическом

4 4 прочности с целью сохранения геометрической формы стержня в неотвержденном состоянии при его транспортировке.

Оптимальные значения толщины корки для стержней различных диаметров or

20 до 70 мм, используемых для массового гроизводства отливок гусеничных звеньев, должны быть от 1,5 до 4,0 мм.

Зкспериментально определено, что тол« щина корки до 1,5 мм достигается при воздействии контактного .нагрева в течение 13 с, а 4,0 мм - в течение 26с.

Следовательно, осуществление контактного нагрева в течение 13-26 с достаточно для достижения оптимальной толщины корки при получении стержней любого диаметра в пределах от 20 до 70мм.

После образования корки, стержень 2 извлекают из стержневой оснастки и помешают на драйер 4, изготовленный из термостойкого материала. Стержень 2 на драйере 4 помещают в термостат 5 с источником 6 лучистой анергии, где выдерживают для снижения температуры поверхностного слоя 3 стержня 2 до температуры отверждения связующего и получения на глубине 0,5 радиуса стер. жня заданной температуры. Лучистая энергия как вид алектромагнитной энергии в зависимости от свойств матерыла и диапазона длин волн обладает определенной глубиной проникновения. В результате этогр, цри пониженной температуре среды, окружающей поверхностный слой. скорость нагрева внутренних слоев сохранится достаточно высокой. Термостатирование лучистой энергией необходимо для создания оптимальных условий нагрева по всему объему стержня в поперечном высокочастотном алектрическом поле. Для равномерного нагрева цилиндрического стержня высокочастотным поперечным электрическим полем необходимо, чтобы в любой точке сече» ния стержня генерируемая анергия была одинаковой. Однако при наличии попереч. ного электрического поля и цилиндрического стержня в нем напряженность электрического поля в стержне не будет иметь одинакового значения в каждой точке из-за кривизны поверхности стержня. Для создания условий равномерного нагрева стержня по всему объему в высокочастотном поперечном алектрическом поле с постоянной частотой необходмо изменять диэлектрические свойства материала, т.е. тангенс угла дпелектрических йотерь Елр так как относительная диэлектрическая проницаемость независимо от состава

3 йй463 поле, перед воздействием на смесь лучистой энергией осуществляют контактный нагрев при температуре, составляющей

; 0,7-0,9 температуры деструкции свяэу-! ющего, в течение 13-26 с, а лучистой анергИей воздействуют в течение 3-5 с.

В связи с низкой теплопроводностью влажных стержневых смесей на основе жидких термореактивных смол при ведении контактного нагрева выше 0,9 тем- ð пературы деструкции, связующего, например при температуре деструкции, одно- . временно с увеличением толщины корки будет идти процесс разрушения поверхностного слоя иэ-за пережога, что недопустимо, а ведение контактного нагрева ниже 0,7 температуры деструкции, например 0,6 температуры деструкции, не позволит получить корку достаточной прочности, так как для жидких термореак тивных смол, применяемых в стержне вых смесях, ата температура ниже температуры отверждения. Уменьшение времени контактного нагрева, например 1012 с, не позволяет получить корку необходимой толщины, а следовательно, и прочности, а увеличение времени свыше 26 с нецелесообразно из-эа уменьшения производительности процесса.

Воздействие лучистой энергией ме. нее 3 с или более 5 с не позволит добиться равномерного диэлектрического нагрева стержня по всему сечению. Так, при термостатировании в течение 2 с быстрее нагревается в высокочастотном

3$ поле. центральная, а в течение 6 с пер ферийная часть стержня.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг.3»

40 разрез Б-Б на фщ.. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - график

"зависимости тангенса угла диалектрических потерь от температуры и расчетная кривая распределения тангенса угла ди45 алектрических потерь по. сечению цилинд-; рического стержня, обеспечивающая равномерный нагрев стержня в поперечном высокочастотном электрическом поле.

Сущность способа заключается в следующем.

Стержневой ящик 1, нагретый до -О,70,9 температуры деструкции связующего, заполняют смесью и выдерживают в течение заданного времени. При атом на поверхности эаформованного стержня 2 образуется плотная корка 3. Тсцпцина корки для различных диаметров стержней определяется из условий механической

5 984 смеси с изменением температуры изменяется незначитежно, а зависимость Ф гд влажных стержневых смесей имеет экс тремальный характер. Это изменение не обходимо осуществлять в соответствии с кривой, которая показывает,.каким должен быть С д на различном удалении от пен тра стержня для того, чтобы диэлектрический нагрев происходил равномерно по всему сечению стержня. Если при термо- to статировании лучистой энергией в сече- нии стержня на глубине 0,45-0,55 R будет осуществлен нагрев до температуры, соответствующей точке зависимости то, в связи с тем, что градиент темпеРатур при термостатировании направлен от поверхности стержня к центру, температура сечения стержня от 0,5 В до

1 H будет увеличиваться до заданной температуры. Следовательно, Ь <Ф. также 2О будет увеличиваться до значения, соответствующего температуре в каждой точке этого сечения. Это распределение бу дет близко к зависимости, что является необходимым условием достижения рав- г номерного диэлектрического нагрева.

Зкспериментально-расчетным путем определено, что для получения необходимых температур в сечении стержня тврмостатирование ведут в заданное время при определенной удельной мощности, передаваемой на поверхность стержня. Для пилиндрических стержней с диаметрами от 20 до 70 мм время термостатирования при постоянной удельной мощности, равной 9.10 Вт/м, составляет 3-5 с.

За это время температура на глубине

0,4&-0,55 радиуса стержня достигает

60+20 С, что соответствует по эависи мости 8iqd 0,23+0,05. Достижение етого значения тангенса необходимо согласно зависимости для равномерного нагревав

После термостатирования стержень 2 на драйере 4 помещают в высокочао-тотное поперечное поле конденсатора 7, где вследствие пропесса поляризации происходит дальнейший нагрев и отвержденне стержня 2 по всему сечению.

Затем стержень 2 извлекают из кои50 денсатора 7.

Пример- Изготавливают стер- жень 40мм из стержневой смеси следую щего состава мас.%: 10%-ный раствор мочевины в фенолоспирте 3,0; глиперин

О,S; песок кварпевый 1 К02Б остальное. Стержневую смесь пропускают через мундштучную стержневую машину типа 281 со скоростью выдачи эафор634 6 мованного стержня 30 пог. м./ч. Мундштук длиной 150 мм после зоны уплои кения нагревают до 270 С. Следовательно, время контактного нагрева составляет 1 50 3600

30 х 1000 ходе из мундштука стержень имеет кор ку толщиной 2-3 мм. Стержень с коркой проходит по драйеру через канал трубчатой печи сопротивления длиной

40 мм, нагреватели которой излучают энергию в диапазоне волн инфракрасного спектра. При этом температура внутри стержня на расстоянии 10 мм от йентра поднкаается до 55-69 С, что соответствует значению тангенса угла диэлектрических потерь 0,22-0,24., Следовательно, время инфракрасного нагрева со

40 х 3600 ставляет 4,8 с.

30 х 1000

Затем стержень скользит по драйеру, изготовленному из фторопласта и распо ложенному между плоскопараллельными пластинами рабочего конденсаторе длиной 500 мм. Напряжение на рабочем конденсаторе равно 8000 В, что созда ет напряженность поля в стержне 5 х10 -10 В/м с частотой 13,56 МГп.

Следовательно, время высокочастотного нагрева составляет 500 х 3600

60 с.

Режим высокочастотного нагрева одре деляется на стандартных образцах - вось, мерках», помещенных между электродеыи высокочастотного генератора. Предел прочности высушенных образпов должен быть не менее 10 кПа. Указанное значе» ние предела прочности достигается при напряженности 1,5 х 10 В/и эа 15-25 с, при напряженности 10 В/м - эа 20

35с, при напряженности 5 ° 10 В/м за 45-60 с.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным -позволяет получить цилиндрические стержни более высокого качества за счет ликвидапии температурных градиентов и внутренних напряжений, возникающих при различной скорости отверждения стержней по оба ему, т.е. позволит получить максималь .ную пРоизводительность при высоком качестве стержней.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает расширение технологических возможностей, позволякяпее получать стержни как в стержневом ящике, так и методом экструзии, что дает возможность без спепиальной стержневой ocmct

7 964634 8 ки изготавливать иилиндрические стержни пелью повьипения качества стержней и любой длины при высокой пронзводитеш расширения технологических возможносА ности пропесса. тей, перед воздействием на смесь лучио той энергией осуществляют контактный нагрев при температуре, составляющей

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 0,7-0,9 температуры деструкпии связующего, в течение 13-26 с, а лучистой .

Способ изготовления литейных пилин энергией воздействуют в течение 3-5 с. дрических стержней из влажных песчано- Источники информапии, смоляных смесей на основе жидких тер- 1о принятые во внимание при экспертизе мореактивных смол, включающий запол . 1. Патент ГДР М 34524, иение смесью стержневого ящжа и отвер кл. 31 С 1/01, 1962. ждение смеси путем воздействия лучио 2. Эберхард Шульп, Сушка литейных . той энергией с последующим нагревом стержней инфракрасным излучением.в высокочастотном электрическом поле, 1З С сеяэегei 6ecbwt", 1961, М 10, отличающийся тем, что, с с. 291-294.