Новые связующие для процесса Cold-Box-Amin

В 1996 г. в литейной промышленности появились новые более экологичные сис­темы Cold-Box-Amin (система-комплекс применяемых химических веществ и процесс), которые, наряду с уменьшением выделения запахов при изготовлении стержней, а так­же уменьшением ВТХ-параметра (выделения бензола, толуола и ксилола) после залив­ки, обладают значительными технологическими преимуществами перед классическими системами:

• Очень хорошее отделение стержня от оснастки (низкая прилипаемость).

• Минимальное нарастание пленки связующего на поверхностях оснастки.

• Снижение расхода катализатора.

• Повышение производительности.

• Уменьшение дефектов отливок из-за эрозии или просечек.

• Высокая термостойкость.

• Повышение размерной точности отливок.

В новых системах применяется смола и отвердительная композиция на основе метиловых эфиров растительного масла вместо ранее применявшегося ароматического гидрокарбоната с высокой температурой кипения.

Метиловые эфиры растительного масла обладают свойствами, позволяющими им быть идеальными растворителями для связующего системы Cold-Box-Amin:

• Высокая температура кипения.

• Низкая вязкость.

• Отсутствие запахов.

Более того, эти материалы безопасны для работы, негорючие и просты в хране­нии и транспортировке. Технологические преимущества заключаются в различной по­лярности сложных метиловых эфиров растительного масла по сравнению с обычными

растворителями. Полярность растворителя значительно влияет на свойства и парамет­ры производства стержней: скорость реакции, расход амина, развитие прочности.

Эти три параметра определяются характером распространения амина, т.е. взаи­модействием между амином и растворителем, что определяется диффузией амина.

Полярность связующей системы увеличивает стабильность стержней при их хранении в сырой атмосфере и применении антипригарных красок на водной основе.

За последние 3 года более 50 литейных заводов перешли на применение новых систем Cold-Box-Amin с положительными производственными результатами. В допол­нение к исследованиям во время изготовления стержней и форм были измерены выде­ления после заливки форм (термического нагружения), исследованы качество отливок и влияние на оборотную формовочную смесь.

Отношение форма/металл на многих литейных заводах находится в пределах 4:1 -10:1, а количество стержневой смеси, попадающей в оборотную формовочную смесь, составляет 2-7%. Производственная программа включала широкий спектр отливок: от отливок для автомобильной промышленности (блок цилиндров, корпуса редукторов трансмиссии, корпуса редукторов гидре усилителей, выпускные коллекторы, тормозные диски и т.п.) до отливок для строительного машиностроения и электро-индустрии. От­ливки производились как на формовочных линиях для опок с горизонтальным разъе­мом, так и на безопочных линиях Disamatic.

Измеренное количество (остаточное) метиловых эфиров растительного масла в формовочной смеси составляло: - для чугунных отливок 0.003-0.015%,

- для алюминиевых отливок 0.010-0.015%.

По опыту литейных заводов до настоящего времени не выявлены различия во влиянии новой и классической систем Cold-Box-Amin на свойства формовочной смеси.

Замена ароматических гидрокарбонатов на метиловые эфиры растительного масла ведет к уменьшению выделений в стержневых участках за счет уменьшения летучих органических соединений. Из-за высокой точки кипения около 300°С испарение растворителя в стержнях настолько низкое, что запах растворителя не ощущается при изготовлении или хранения стержней.

Положительные результаты нашли подтверждение и для алюминиевого литья. Использование таких систем приводи" к увеличению прочности стержней, большей скорости реакции отверждения, снижается склонность стержней к прилипанию и уменьшается загрязнение оснастки. Экономические показатели также улучшаются за счет сокращения расхода амина и увеличения производительности.

Исследования в чугунолитейных, цехах показали уменьшение ВТХ - параметра (выделений бензол-толуол-ксилена) до 25 - 40%.

Работы по замещению ароматических растворителей более экологичными ана­логами еще не завершены; продолжается дальнейшее совершенствование.

В настоящее время классические и новые связующие системы Cold-Box-Amin содержат от 4 до 7% свободного фенола. Исследования, проводимые компанией Hiite-nes-Albertus, имеют целью снижение содержания фенола в связующих смолах.

Результаты этих работ весьма обнадеживающие. Начинается производство ма­териалов с содержанием свободного фенола менее 1%. Новое связующее (исследования еще не завершены) должно привнести следующие преимущества:

1. Не потребуется сертифицировать; смолы не будут более считаться опасными
материалами, что также упрощает и удешевляет их транспортирование и хранение.

2. Уменьшение прилипаемости стержневой смеси к оснастке.

3. Увеличение термостойкости.

4. Уменьшение выделений фенола.

5. Уменьшение содержания свободного фенола в формовочной смеси.

6. Дальнейшее снижение выделений бензола, толуола, ксилола после заливки.

Стержни, изготавливаемые на ЗМЗ

В последнее время крупные автомобильные компании активно внедряют литье блоков цилиндров и головок блоков и пакетных формах из стержней, изготовленных по процессу Cold-Box-Amin. Участки изготовления пакетных форм представляют со­бой полностью автоматизированные комплексы стержневых автоматов и роботов, обеспечивающих дообработку стержней, их покраску, подсушку и сборку в пакетную форму без участия человека.