25112 Solidification or Metais and Alloys, No 25, 1995 Krzepniecie Metali i Stopów, Nr 25, 1995 PAN - Oddział Katowice PL ISSN

Transkrypt

1 25112 Solidification or Metais and Alloys, No 25, 1995 Krzepniecie Metali i Stopów, Nr 25, 1995 PAN - Oddział Katowice PL ISSN MOŻLIWOŚĆ I EFEKTYWNOŚĆ STOSOWANIA TECHNOLOGII FLOSTER S PRZY MODERNIZACJI ODLEWNI ŻELIW A I STALIW A ISENDORF Bogdan, WILKOSZ Barbara Zakład Technologii Ogólnej, Instytut Odlewnictwa Kraków, ul. Zakopiańska 73, POLAND STRESZCZENIE Referat obejmuje wytyczne stosowania mas floster S w zależności od wielkości form i rdzeni dla różnych tworzyw odlewniczych. Podano zakres stosowania procesu floster S oraz właściwości materiałów stosowanych w tej technologii. Przedstawiono urządzenia do sporządzania mas oraz omówiono o rganizację pracy na stanowiskach wykonywania form i rdzeni, usuwania modeli i rozbierania rdzennic, s kładania form, zalewania ciekłym metalem i wybijania odipwów w aspekcie modernizacji starych i budowy nowych gniazd i linii produkcyjnych. Omówiono rr.ożliwości i metody regeneracji osnowy mas oraz efektywność stosowania technologii floster S z uwzgh;dnieniem wpływu na środowisko naturalne.

2 78 l. WSTĘP W ostatnich latach obserwuje s i ę tendencje do zw iększa n ia zastosowania spoiw organicznych do mas samoutwardzalnych w odlewniach. Badania i poszukiwania d otyczące spoiw koncentrują się na opracowaniu nowych rodzajów lub na modyfikacji składu żywic znanych i od dawna stosowanych. Należy jednak podkreślić, że zarówno nowe, jak i modyfikowane żyw i ce przeznaczone są w odlewniach krajowych głównie do wykonywania mas rdzeniowych. W przypadku mas formierskich, a szczególnie mas do wykonywania form dla średnich i ciężkich odlewów, stosowane są spoiwa nieorganiczne. W porównaniu z żywicami, spoiwa nieorganiczne charakteryzują się lepszą odpornością termiczną, a przede wszystkim są wielokrotnie tańsze. Ważną zaletą spoiw nieorganicznych jest także mała ilość gazów wydzielanych pod wpływem wysokich temperatur przy zalewaniu form metalem, a tym samym nieznaczna szkod liwość dla obsługi stanowisk pracy. Najpopularnieszym spoiwem nieorganicznym jest szkło wodne sodowe, a naj bardziej efektywnym procesem wykorzy stującym zalety szkła wodnego w masach samoutwardzalnych jest technologia flostcr S. 2. CHARAKTERYSTYKA TECHNOLOGII FLOSTER S W technologii mas floster S stosuje się piasek kwarcowy, szkło wodne sodowe 145 lub 150 i ci e kły utwardzacz estrowy o nazwie flodur. Zaw a rtość spoiwa i utwardzacza w masach flostcr S n a l eży ustalać do ś wi a dc zalnie w zależno ś ci od wypo sażenia odlewni i procesu technologicznego wykonywania odlewów. Najczę ści ej stosowany skład mas floster S jest n astępuj ący : -piasek kwarcowy -szkł o wodne części wagowych 3,5 części wagowych - flodur 0,4 części wagowych Zaleca się piasek kwarcowy suszony lk lub 2K, na przykład o frakcji głównej 0,20/0,40/0,32 ze złoża Szczakowa lub 0,20/ 0,16/0,32 ze złoża Grudzeń-Las. Można stosować również piaski drobniejsze lub grubsze z równoczesną korektą składu masy, a także piaski regenerowane. Ciekłe utwardzacze organiczne o nazwie flodur (od l do 5) różnią się reaktywnością, a tym samym czasem utwardzania mas ze szkłem wodnym. Umo ż liwia to dobór odpowiedniego rodzaju utwardzacza zależnie od wymaganego czasu utwardzania mas i stopnia mechanizacji stanowisk wykonywania form i usuwania modeli.

3 79 Ostatnio zos tały opracowane nowe utwardzacze estrowe, które umożliwiają znaczne rozszerzenie stosowania technologii Doster S. Część z nich umożliwia uzyskiwanie bardzo królkich czasów utwardzania mas (około 10 minut) i przewidywana jest do wykonywania form dla odlewów o masie do 50 kg w zmechanizowanych liniach. Drugi rodzaj utwardzaczy pozwala na wykonywanic mas o bardzo długiej żywotności i czasie utwardzania. Utwardzacze te powinny by ć stosowane do mas na formy dla ciężkich odlewów z żeliwa i staliwa (do kilk ud z i es i ęc i u ton). Porównanic reak tyw n ośc i utwardzaczy okreś l onej czasem że l owania ze szkł em wodnym i w ł aśc iw ośc i mas przedstawia tabela l. Tabela l Porównanie czasu że l owa nia utwardzaczy estrowych i wła ś ci w o ś ci wytrzymał o ś c io wyc h mas fl oste r S -- r - Czas 1 że low ani a > Utwardzacz w mieszaninie ze Wytrzyma ł ość mas na śc i sk an i c estrowy szk ł e m wodnym, MPa 20-;-2 c minut 10 min 1h 3h - 24h MF od3,5do 5 0,4 l' l 2,0 3,5 fl odur 5 od 8 do 15 0,2 1,5 1,7 3,2 fl otlur 4 od 15 do 20-1,3 l,r 3,6 fl odur 3 od 20 do 30 - l' l 1,8 3,6 fl odur 2 od 30 do 40-1,0 1,7 4,2 fl otlur l ud 40 do 60-0,2 1,7 4,8 FF 1 od 80 do ,2 3,2 FF 2 Od 90 do ,6 3,5 l ) Czas że l o wania podawany jest przez producenta w atestach 3. ZAKRES I WYTYCZNE STOSOWANIA TECHNOLOGII FLOSTER S Z dotychczasowych doświadczeń przemysłowych wynika, że najbardziej efektywne jest stosowanic technologii Doster S do wykonywania form dla odlewów żeliwnych i staliwnych. Bardzo dobre rezultaty uzyskuje się także w przypadku wykonywania rdzeni przy zastoso waniu spoiwa besil w miejsce szkła wodnego.

4 80 W przypadku seryjnej produkcji odlewów o masie do 500 kg, najkorzystniejsze jest stosowanie procesu wykonywania form w zmechanizowanej linii, w której można wyodrębnić na s tepujące stanowiska: stanowisko przygotowania zestawów do formowania, stanowisko sporządzania masy formierskiej wyposażone w agregat o działaniu ciągłym i stół wibracyjny. Agregaty o wydajności od 1,5 do 15 t/h produkowane są w Instytucie Odlewnictwa, stanowisko utwardzania masy, stanowisko usuwania modeli wyposażone w obracarkę do form, stanowisko wykańczania form i nanoszenia powlok ochronnych, starfuwisko składania form i zalewania. Czasy pomiędzy poszczególnymi operacjami technologicznymi (od sporządzania masy do usunięcia modeli, do naniesienia powłok ochronnych oraz do zalewania) można regulować doborem odpowiedniego rodzaju utwardzacza). Odlewy o masie od 500 do 2000 kg powinny być wykonywane w gniazdach formierskich, w kt9rych stopie ń zmechanizowania poszczególnych operacji technologicznych wynika z seryjności wykonywanych odlewów. Odlewy naj cięt.sze (o masie powyżej 2 ton) należy wykonywać w formach sporządzanych na powierzchni formierni. W uzasadnionych przypadkach, gdy zapotrzebowanie na ma sę formier ską jest niewielkie można stosować mieszarki o działaniu okresowym zamiast agregatów. Nal eży zaznaczyć, że zużyte masy flostcr S mogą być regenerowane, a il ość odzyskiwanej osnowy mo?.e wynosić około 85 %. Zaleca się stosowanic metod regeneracji suchej, mechanicznej. Udział regeneratu w masach może wynosić 50 do 70 % osnowy. Przykładem zastosowania mas noster S w produkcji seryjnej odlewów staliwnych są zmechanizowane linie w Zakładach Mechanicznych ZAMET S.A. w Tarnowskich Górach i w Fabryce Masz:yn Górniczych PIOMA w Piotrkowie Trybunalskim. Natomiast w gniazdach formierskich produkuje się odlewy, np. w Zakładach Urządzeń Technicznych ZGODA w Świętochłowicach, w Prze dsiębiors twi e Usługowo -Produkcyjnym METALODLEW S.A. w Krakowie- Nowej Hucie i w ZAMET S.A. (dla odlewów żeliwnych).

5 81 4. EKONOMIKASTOSOWANIA TECHNOLOGII FLOSTER S Efektywność stosowania technologii floster S należy rozpatrywać, zarówno z punktu widzenia wpływu na śro dowisko naturalne, jak i kosztów procesu. Stosowanie mas n oster S pozwala na znaczne ograniczenie skodliwego oddziaływania, zarówno zapylenia, jak i toksyczności produktów gazowych na stanowiskach pracy w odlewni. Zapylenie powstające przy wykonyw'aniu mas na formy suszone wymaga instalowania drogich urządzeń odpylający c h, a jednocześnie zastosowanie tego procesu powoduje zuż y cie dużych il ości kosztownych czynników energetycznych. W przypadku mas żywicznych najwi ę ksze zagroże nie powoduj ą toksyczne gazy powstające na stanowiskach sporządzania mas i formowania, a przede wszystkim na stanowiskach zalewania form metalem. Badania przeprowadzone w Wydziale Odlewnictwa Akademii Górniczo--Hutniczej [ l ] pozwalają za l icz yć masy żyw i c zn e do mas bardzo tok sycz.nych (ży wic a karbafur Z l B i żywic a B- 1 ). W e dłu g tej klasyfikacji masy floster S zaliczane są do grupy mas śred ni o toksycznych, potlobnic jak masy suszone z bentonitem i pyłem węglowym. Przykładowo, pod względem toksyczn oś ci, porównanie omówionych mas według. punktacji przedstawia s i ę n as t<;pując o: masa z ży wicą Karbafur Z l B - l,2 masa z żywicą B l - 1,6 masa suszona z bentonitem i pyłem węglowym - 0,6 masa noster S - 0,6 Z punktu widzenia kosztów, tec hn o l ogię floster S mo żna zaliczyć do najtańs zy ch procesów wykonywania form dla średnich i ciężkich odlewów. W ostatnim okresie obserwuje s i ~;: tendencje do wprowadzania w krajowych odlewniach mas żywicznych na formy dla odlewów żeliwnych i staliwnych. Działanie takie, poza aspektami ekologicznymi, może być korzystne ze wzgl<;tlu na stabilizację procesu wykonywania form. Nalc7.y jednak zaznaczyć, że koszty mas ży wicznych są blisko trzykrotnic w i ększe w porównaniu z masami noster S. Ponadto masa fl oster S, jak i jej składniki, nie wymagają zabezpieczeń podczas magazynowania, dystrybucji i stosowania w odlewni. POSSIBILITIES AND EFFECTIVESS OF APPLICA TION OF FLOSTER S PROCES S IN MODERNIZED IRON AND STEEL FOUNDR!ES The papcr gives some guidelincs for application of the noster S sands in respect to thc size of moulds and corcs for different cast metals. The scope of application of the noster S proccss and the properties of materials used in this technology are listed. The equipment used forsand prcparation has been mentioned, and work organization at the stands of making

6 82 moulds and corcs, lifting of pattcrns, core box disessembly and arsembly of moulds, pouring o f moulds with molten metal, <Ul d koncking out o f castings is dcscribed, taking in to acco untthe possibilities of moderniza tion of old production stands and lines and constructi on of the new oncs. Thc potcntials and methods of the sand reclamation are discussed, and thc ctlcctivcncss of application of Lhe floster S proccss in the aspect of its impact on natural environmen t is emphasized. LITERATURA [l] Lewandowski J. L., Solarski W., Kilarska M., Zawada J. : Klasyfikacja mas formicr sk ichi rdzeni owych pod wzgl'<dcm t oksyc zn ośc i. Przegląd Odlewnictwa 1994, nr 4, s