Отверждение стержня продувкой газом-катализатором (отвердителем)

Рекомендуется в стержневой ящик подводить газ таким образом, чтобы газ крат­чайшим путем проходил через стержень. Благодаря этому время затвердевания стержня резко сокращается. В массивных стержнях газ можно подводить через вкладыши, уста­навливаемые внутри стержневого ящика.

Для многогнездных стержневых ящиков газ следует подводить через специальную плиту с щелевым газоподводящим каналом или с системой каналов, совпадающих с вдув­ными отверстиями стержневого ящика, что позволяет продувать одновременно несколько стержней. При изготовлении стержней, надуваемых на пескострельной машине в горизон­тальном положении, для подачи в стержень углекислого газа используются имеющиеся отверстия.

Некоторые особенности продувки аминного катализатора и чистого воздуха

Поскольку амин и воздух для очистки продуваются с большими скоростями в про­цессе изготовления стержня, необходим правильный выбор конструкции подводящих зон, диаметров и расположения вдувных отверстий и отводящих вент. Недостаточная площадь для подачи и отвода газов уменьшает скорость отверждения. Неудачное место расположе­ния также приводит к уменьшению скорости и может явиться причиной перерасхода ами­на, когда он идет преимущественно через тонкие части стержня и должен обеспечивать отверждение его объемных частей (проходя сначала узкие части стержня).

Суммарная площадь подвода и отвода газа

С позиции продувки, если рассматривать только скорость отверждения, целесооб­разно обеспечивать достаточно большую площадь подвода. Лимитирующим здесь являют­ся затраты на сверление отверстий и возможное ослабление конструкции стержневого ящика. Слишком малая площадь подвода приводит к уменьшению скорости отверждения и "забиванию" вдувных отверстий.

С позиций выдува (отвода) площадь вент, отводящих газы, не должна превышать суммарную площадь вдува и обычно она доставляет 70% площади вдува.

Конфигурация стержня оказывает влияние как на площадь вдувных отверстий, так и на площадь отводящих вент. Если конфигурация стержня позволяет увеличить площадь прохождения газа, то это приводит к увеличению скорости отверждения.

В случае изготовления простых ло конфигурации стержней (кусковые, объемные) площадь впускного отверстия в 3,5 см² на 1 кг смеси допускает использование проволоч­ных вент. В таблице приведены сведения по площадям открытых поверхностей вдува и выдува для различных по конструкции вент и сопел.

Вдувные сопла и трубы	Площадь вентиляции через зазоры в тол­кателях
Внутр. диаметр, мм	площадь, мм2	диаметр, мм	зазор, мм	площадь, мм2
50,8 38,0 31,0	2000 1140 790		0,5 0,25 0,12	20 10
25,4 22,2 19,0	500 380 280		0,5 0,25 0,12	7,5 3,7
15,8 14,2 12,3	200 160 130		0,5 0,25 0,12	2,5
9,5 7,9 6,4	70 50 30		0,5 0,25 0,12	2,5 1,25

Прорезные венты	Сетчатые венты	Газоподводящие сопла, площадь вентиляции *
наружный диаметр, мм	площадь, мм2	площадь, мм2	диаметр сопла, мм	площадь, мм2
25,4	7,8		25,4
19,2			19,2
15,8			15,8
12,5			12,5
9,5			9,5
			6,3
6,3			—	—

Примечание: 1) Исходные данные: сетчатые венты - рабочее сечение 40% от общей площади венты

штампованные из листа - рабочее сечение 20% от общей площади прорезные венты - рабочее сечение 13% от общей площади

2) * - зазор по диаметру 1,6 мм.

Диаметры вент.

На выбор величины диаметра вент существенное влияние оказывает внутренняя конфигурация стержневого ящика. Ниже приводятся рекомендации общего порядка исхо­дя из опыта предприятий, использующих процесс «Cold-Box» при изготовлении стержней.

При изготовлении небольших по весу стержней (0,5 кг и меньше) обычно исполь­зуют венты диаметром 12 мм и меньше. Там, где располагаются массивные части стержня, применяют венты диаметром от 15 до 50 мм, если позволяет внутренняя конфигурация стержня. Для простых по форме стержней (кусковые и т.п.) можно использовать стандар­тизованные венты одного типоразмера. Для ребристых и сложных по конфигурации стержней используют, как правило, венты диаметром от 3 до 20 мм.

Расположение вдувных вент

Оптимальным техническим решением считается расположение вдувных вент со стороны заполнения стержневого ящика смесью. Система отвода газа должна быть спроектирована таким образом, чтобы расположение мест подвода газа гарантировало его прохождение через весь массив стержня. Примером удачного расположения подводя­щей зоны для случая простого "кускового" стержня является расположение вдувных вент на расстоянии не более 5 см между их центрами.

В зоне контакта стержня с отливкой может быть использована комбинация пустого канала для подвода газа и расположения толкателя, как для продувки, так и для удаления остатков смеси через вдувное сопло. Диаметр толкателя должен быть по крайней мере на 3...3,5 мм меньше, чем отверстие в ящике, чтобы воздух свободно проходил через него.

Поскольку вдувные сопла используются как элементы системы вентилирования, допол­нительное вентилирование, необходимое для до­ведения общей площади подвода до требуемого уровня, в основном должно охватывать высту­пающие части стержня.

Смесь воздуха с катализатором должна иметь легкий доступ практически ко всем участ­кам стержня. Обычно это требование предпола­гает, что газ должен проходить сплошным пото­ком через стержень в радиусе около 25 мм от точки его подвода. Это означает, что венты диа­метром 15 мм, расположенные на расстоянии 50 мм между своими центрами, будут хоро­шо продувать весь массив стержня. Большие, чем 50 мм, расстояния не будут препятство­вать процессу отверждения, однако явятся причиной увеличения времени отверждения и расхода газа.

При изготовлении несложных стержней часто используются простые по конструк­ции и одинаковые по размерам вдувные сопла и венты. На рисунке приведен пример рас­положения вдувных сопел, впускных и выпускных вент для стержня, отверждаемого за 10 сек. В случае, когда стержень имеет различные по величине сечения, рекомендуется концентрировать большие зоны подачи напротив этих сечений в глубине ящика с последующим поступлением катализатора в более тонкие сечения. В случае стержневых ящиков с массивными частями как в верх­ней, так и в нижней половине, требуется комбинация этих принципов для обеспечения оптимального расположения вент.

Примером подобной комбинации для надлежащего размещения вент явля­ется стержень корпуса коробки передач с массивными и глубокими карманами (см. рис.). Так как плоскость поверхности со стороны вдува сильно ограничена, вдув­ные венты должны быть сосредоточены именно здесь. Если прямо под поднутре-

ниями имеются сложные сечения, вдувные венты (или даже вдувные сопла) могут быть направлены к их середине, но должно быть обеспечено обтекание их газовым потоком. Стержень, показанный на рисунке, имеет вес 16 кг, продолжительность продувки со­ставила 10 сек.

Расположение выпускных вент

После того, как определено место располо­жения впускных вент, устанавливается место распо­ложения выпускных таким образом, чтобы обеспе­чить "баланс" газово­го потока, проходяще­го через стержень. Для решения этой за­дачи нужно обеспе­чить приблизительно равный путь катализа­тора от впускной до ближайшей выпуск­ной венты, предот­вращая таким образом обходной, менее же­лательный путь для катализатора.

У стержней с

однородным сечением (прямоугольник, квадрат, круг) это достигается установкой впускных и выпускных вент таким образом, чтобы они не были расположены друг против друга. При изготовлении стержней сложного профиля и конфигурации, которые имеют как тонкие сечения, так и утолщения, эту проблему решить более сложно. Здесь следует учитывать, что газ будет всегда выбирать более короткий путь из зоны высокого давления (у вдувных вент) к зоне пониженного давления (у выпускных вент). Тогда большая длина пути катализатора в тонких сечениях будет в какой-то мере согласовываться с длиной пути в толстых сечениях. На рисунке слева показана система вент для стержня впускного коллектора. Все выпускные вен­ты расположены в нижней половине ящика, а впу­скные совмещены с вдувными соплами. Это обеспе­чивает качество уплотнения и низкий расход ката­лизатора.

На рисунке справа показаны несколько ти­пичных сечений стержней, иллюстрирующих из­ложенные выше принципы.

Зоны продувки катализатора и воздуха

Для большинства вертикально ориентиро­ванных стержней зона отпечатка стержня (его про­екция на плоскость) удобна для подачи катализато­ра и воздуха. Обычно в подобных случаях отпадает потребность в применении впускных вент, за ис­ключением таких стержней, которые имеют боль­шие выступающие части на расстоянии более 50 мм

ключением таких стержней, которые имеют большие выступающие части на расстоянии более 50 мм от места расположения вдувного отверстия. В таких случаях для ускорения процесса отверждения устанавливают вдувные венты на расстоянии 50 мм между их цен­трами.

Расположение выпускных вент

В подавляющем большинстве случаев выпускные венты устанавливают в наиболее отдаленных от впускных вент местах.

При изготовлении простых по форме стержней выпускные венты располагаются в нижней части ящика; при изготовлении сложных - не только в нижней части, но и местах утолщения или выступах. Таких вент по пути следования газа не должно быть много, т.к. это может привести к тому, что из-за потери давления ниже расположенные части стержня не затвердеют.

На рисунке справа приведены проверенные на практике схемы расположения впускных и выпускных вент при изготовлении стержней различной конфигурации.

* Из практических рекомендаций литейщикам США.

* * *