Способи очищення виливків по виплавлюваних моделях підрозділяють на механічні й хіміко-термічні. Крім того, відомі комбіновані способи, наприклад галтовка виливків у киплячому лужному розчині. Використання якого-небудь одного способу очищення для всієї номенклатури виливків, як правило, нераціонально, а іноді й практично неможливо. Тому для остаточного очищення слід застосовувати почергове, східчасте очищення, наприклад луження й дробеструйную обробку. До механічних способів відносять очищення дробом, металевим піском, гідроабразивну в галтовочних барабанах
Для деяких виливків простої конфігурації застосування механічного способу може бути достатнім для повного очищення їх. Враховуючи високу трудомісткість, тривалість і підвищену вартість хімічних способів очищення, можна рекомендувати проводити попереднє механічне очищення перед хімічною. У цьому випадку трудомісткість хімічного очищення різко знижується
Очищення металевим піском або дробом у дробеметних або дробеструйних установках раціональна за умови застосування дроби розміром не більш 0,3 мм. Очищення великим дробом погіршує поверхня виливків. Звичайно очищають виливка, відділені від ливникової системи, в установках періодичного або безперервної дії
На мал. 8.4, а показана напівавтоматична дробеструйно-галтовочная установка. Виливка очищають в обертовому барабані 4, облицьованому гумою. У нижньому бункері 1 перебуває дріб, який стисненим повітрям по шлангах попадає у два пістолети 3 дроби, що направляють струмінь, на виливки, що очищаються. При обертанні барабана через отвори в ньому дріб знову попадає в бункер через металеву сітку 2. У верхній частині установки змонтована система, витяжної вентиляції 5. У барабан завантажують до 30 кг виливків і очищають їх за 10-20 хв при обертанні барабана счастотой.
4 про/мін
Рис. 8.4. Схеми дробеструйних установок
.
У камері мод. 44612 ВКВ заводу «Амурлитмаш» ( м. Комсомольск-на-Амуре) (мал. 8.4, б) можна очищати виливка обдуванням-металевим піском в обертовому дзвоні 8 або при необхо-димости збереження гострих крайок на нерухливій решітці усередині камери. Деталі завантажують вручну через, що герметично закривається’ вікно 7. Робоча зона камери висвітлюється двома світильниками, вуста-новленними на стелі камери. Для включення й відключення пістолета служить педаль 6.
Спосіб гідроабразивного очищення значно краще, чим спосіб очищення сухими абразивами, тому що при його застосуванні не утворюється пил. Однак через більш складну конструкцію гідроабразивних установок і менш стабільної роботи їх цей спосіб застосовують рідше.
За принципом подачі гідроабразивної суміші (пульпи) на очищае-; мие виливка установки підрозділяють на три тила: з єжектированием пульпи, з видавлюванням її з посудин стисненим повітрям і застосуванням струминного апарата, з подачею пульпи насосами до струминного апарата й наступним прискоренням її стисненим повітрям
Для установок першого типу використовують сильно розведену пульпу зі змістом до 30 % твердої складової. При збільшенні останньої робота порушується через утвір у шлангах абразивних пробок
В установках, виконаних по перших двом принципам, не можна використовувати пульпу з концентрацією абразивного матеріалу більш.
25 % ( за обсягом), у той час як збільшення концентрації його до 50 % значно підвищує продуктивність очищення. Крім того, на цих установках доводиться використовувати абразивний матеріал постійної концентрації, яким заряджений видатковий бункер
Іноді ж у процесі очищення концентрацію абразивного матеріалу в пульпі потрібно змінювати, наприклад, при попеременной очищенню виливків із твердих сплавів і з м`яких кольорових сплавів. У цьому випадку доводиться викачувати рідина й заміняти її нової або ж підбирати необхідну концентрацію
Такі недоліки усунуті на установках, у яких використаний принцип подачі пульпи до струминного апарата насосами з наступним прискоренням її стисненим повітрям
У якості абразивного матеріалу у вітчизняній промисловості найчастіше використовують звичайний кварцовий пісок. У закордонній практиці застосовують для очищення корунд, карбід кремнію; з металевих очисних матеріалів — дрібний рубаний дріт, чавунний дріб із сорбитообразной структурою після спеціальної термічної обробки. На заводі «CHOINDEZ» (Швейцарія) застосовують абразивний матеріал Wikorun, одержуваний з доменних шлаків з добавкою в них перед гранулированием спеціальних компонентів, що підвищують зносостійкість гранул
Після гідроабразивного очищення щоб уникнути корозії виливка промивають і сушать стисненим повітрям. У якості промивних засобів використовують 2%-ний розчин кальцинованої соди або 5—10 %-ний нітрит натрію. Розчин повинен бути підігріто до 60— 95 °С для поліпшення якості промивання й прискорення висушування виливків
Хнмико-Термічні способи очищення одержали поширення у зв`язку з тим, що очищення механічними способами в більшості випадків не забезпечує надійного видалення оболонки з порожнин і отворів виливків. Хіміко-термічне очищення в гарячих розчинах або розплавах лугів і солей часто сполучають із механічними способами (луження в галтовочних барабанах). При очищенні в розчинах лугів слід орієнтуватися на розчин їдкого розжарюй (КІН), тому що час луження в такому розчині значно менше, чим у розчині їдкого натру
У процесі очищення виливків-у розчині протікають дві основні реакції
Швидкість утвору K
Si0
набагато перевищує швидкість утвору Кгс0
. При інтенсивному перемішуванні киплячого 50 %-ного розчину лугу, у якому постійно є присутнім кремнезем оболонки, рідкого скла утворюється приблизно в 5 раз більше, чим Кгс0
. Зменшення в розчині вільного лугу компенсується збільшенням рідкого скла, так що загальна лужність розчину залишається приблизно однакової. Отже, визначення
Рис.8.6. Параметри процесу очищення виливків від залишків оболонки в розчинах КІН
загальної лужності розчину в цьому випадку не є показником, на підставі якого можна судити про якість дії, що очищає розчину
Збільшення в розчині рідкого скла й ДО
З0
сповільнює процес очищення. При тому самому змісті загального лугу час очищення буде по-різному. Наприклад, при роботі з розчинами, що містять 50 % вільному лугу без рідкого скла, тривалість вищелачивания становить 1 год (крапка Б, мал. 8.5), у той час як розчин, що містить 13 % КІН і 51 % K
Si0
, очищає ті ж виливки за 2 год (крапка А). Зміст загального лугу в обох випадках спставляет 50 %.
Основним фактором, що визначають швидкість очищення виливків, є зміст вільного лугу. У процесі роботи зміст вільному лугу падає й зростає кількість рідкого скла. Випар води у ванні приводить до збільшення процентного
еодержания загальному лугу, вільному лугу й рідкого скла. Поповнення розчину водою до колишнього об`єму приводить до первісної загальної лужності розчину. Віднесення розчину з, що извлекаемими з ванни виливками й поповнення водою приводить до зменшення загального й вільного лугу й рідкого скла, а при долівці ванни лужним розчином зміст загальному й вільному лугу збільшується, рідкого скла зменшується
Оптимальна концентрація КІН 45-55 %. Подальше збільшення концентрації скорочує цикл очищення, але такий розчин незручний через його кристалізацію при зниженні температури
Усе розглянуте вище по очищенню виливків лугом ставиться до киплячих розчинів. При кипінні відбувається інтенсивне омива-ние виливків розчином і час очищення скорочується. Досить сказати, що 30 %-ний киплячий розчин лугу ефективніше очищає виливка, чому 50 %-ний розчин при тій же температурі. Однак температура кипіння розчину не може служити параметром, що визначають працездатність ванни, тому що температура кипіння розчину з різним вільним лугом однакова при відповідному змісті пасивного рідкого скла (див. мал. 8.5).
Теоретично витрата лугу, обчислений по реакції
становить 1,87 кг на 1 кг оболонки. Практично витрата КІН становить 1,3-1,4 кг на 1 кг оболонки, тому що при луженні частина оболонки відвалюється від виливків, що очищаються, і осідає на дно, де реакція між КІН і Si0
протікає повільно внаслідок малого припливу свіжого розчину. Аналогічне явище відбувається й на виливках, поверхня яких схована від розчину КІН рідким склом, що утворювалося. Інтенсивне перемішування розчину або переміщення виливків у розчині помітно прискорює процес очищення
Операцію вищелачивания виливків через її шкідливість слід максимально механізувати. Повністю механізовані установки бувають двох типів: конвеєрні й — найбільше часто застосовувані — барабанні. На установці, використовуваної на ПО ЗИЛ виливка завантажують в 35 кошиків підвісного конвеєра. Під час руху у ванні з 50 %-ним розчином КІН кошики обертаються, роблячи 23 про/хв, що прискорює процес очищення. На виході з ванни кошика з виливками промиваються гарячою водою. Продуктивність установки 200-450 кг/ч.
Значно інтенсифікується очищення в обертових барабанах (мод. 695). Барабан розділений на два відсіки. У перший відсік наливають 30—40 %-ний розчин лугу, у другий — воду. Уміст барабана підігрівають газовими пальниками. Повільно обертаючись, барабан гвинтовими спіралями переміщає виливка уздовж осі від місця їх завантаження до перевантажувального обладнання, що перекидає їх у другий промивний відсік разом зі шламом. Із промивного відсіку виливка й шлам розвантажувальним обладнанням викидаються в перфоровану приставку, у якій шлам сми-
Рис. 8.6. Знімний очисної барабаи.
вается з виливків. Продуктивність установки 300—350 кг виливків вчас.
У цехах з меншою продуктивністю використовують барабани періодичної дії (мал. 8.6). Барабан обслуговується краном-балкою. Усередині теплоізольованого кожуха 2 установлена ванна 3 з розчином КІН. На рамі 4 змонтовані рознімні підшипники, у яких обертається перфорований барабан 5. Ванну підігрівають газовими пальниками 1. У барабан через секторне вікно 7 завантажують 300—450 кг виливків і встановлюють у ванну, де він обертається із частотою 10—12 про/хв. Ванна обладнана бортовим отсосом 6. Після очищення барабан з виливками занурюють у ванну з гарячою водою для промивання. Швидкість очищення значно зростає при завантаженні в барабан разом з виливками металевого дроби
У таких барабанх виливка різних найменувань перемішуються, що вимагає наступного розбирання, а також забиваються гострі крайки виливків. Для виключення цих недоліків застосовують барабан мод. 6Б95 (мал. 8.7).
Рис. 8.7. Автомат вищелачивания кераміки мод. 6Б95.
Виливка з бункера 1 по рукавові попадають у барабан 2, заповнений киплячим лужним розчином. Розчин підігрівають газовими пальниками 8. Барабан розділений на шість секцій, у яких можна очищати окремі партії виливків, не змішуючи їх. Барабан за допомогою електродвигуна 7 повертається в обидва боки на 270°. Після певного часу вищелачивания, обумовленого особливостями технологічного процесу, барабан повертається на 360° і виливки передаються в наступні секції. Виливка з останньої (крайньої правої) секції перевантажують по лоткові 4 у секцію, у яку по трубі 5 підведена гаряча вода для промивання. У наступних дві правих крайніх секціях виливка промивають холодною водою й по лоткові 6 подають у тару. Разом з виливками із секції в секцію передається шлам, який попадає в барабан 3, завантажений кулями, які подрібнюють шлам, не даючи йому перетворитися в монолітну масу. У кожну секцію завантажують ~80 кг виливків
При використанні в якості робочого середовища 100 %-ний лугу, тобто розплаву її з температурою 500 °С, час вищелачивания скорочується до декількох хвилин
Виливка вищелачивают у тигельних печах з електрообігріванням або ж у ваннах типу гартівних бачків із сольовими розплавами
Для безпечної роботи з розплавленим лугом кількість оболонки, одночасно внесеної у ванну з виливками, не повинне перевищувати 2 % маси розплаву. А якщо ні, то вода, що утворюється у великій кількості при очищенні, інтенсивно перетворюється в пару, що викликає бурхливе пенообразование, у результаті можливе переливання вмісту ванни через край
Обробка виливків у розплавленому лузі дозволяє видаляти з них не тільки залишки оболонки, але й окалину. При високотемпературному вищелачивании виливка корродируют і покриваються рудуватими, плямами іржі. Іноді наліт іржі суцільно покриває всю поверхню виливка, що пояснюється високою активністю води, виділюваної в процесі луження виливків. Для в промінь- шения поверхні виливків і попередження корозії в луг додають 2—4 % жовтої кров`яний солі
Витрата лугу при високотемпературному очищенні досягає 170 кг на 1 т придатного. Очищення в розплавленому лузі можна сполучити з термообробкою .виливків, для чого розплав нагрівають до 800—900 °С. Однак слід ураховувати, що при цьому луг активно випаровується
Алтайським науково-дослідним інститутом технології машинобудування (АНИТИМ, м. Барнаул) розроблений процес очищення виливків у розплавах солей, використовуваний на Алтайському моторному заводі. На автоматичній лінії (мал. 8.8) процес очищення сполучений з термообробкою в розплаві кальцинованої соди з 15 % КС1 і 3 % Naf. При температурі вище 900
Із сода енергійно розчиняє оболонку з виділенням вуглекислого газу
Рис. 8.8. Лінія очищення й термообробки виливків у розплавах солей
.
Кошика 2 на підвісках завантажують виливками дозатором 1 і переміщають конвеєром 3 із приводною станцією 10 у піч підігріву
4. Нагріті до 200—250 °С виливка надходять у піч 6 з розплавленою содою. Розплав ( близько 2 т) нагрівається електродами, які з`єднано з понижувальними трансформаторами 5. Тривалість очищення можна регулювати в межах 11—45 хв. Для попередження обезуглероживания в розплав уводять 0,1—0,3 % деревного вугілля. Очищені виливки переносять у піч — ванну 8 ізотермічної обробки при 650—680 °С у євтектическом розплаві солей Nа
З0
і КС1. У ванні встановлені механічні мішалки — активатори для вирівнювання температури. У камері 9 виливка прохолоджуються й попередньо відмиваються потоком проточної води. Завершують технологічний процес у трьох барабанах: барабані-накопичувачі 11, барабані 12 для посвітління виливків в ингибированной 15—20 %-ний соляній кислоті й барабані 13 з гарячої (80—90
З) водою. Усі чотири ванни 4, 6, 8 і 9 установлено на рейках 15. Для ремонту їх викочують з-під кожуха лінії. Під ваннами 6 і 8 перебувають приямки 14 з ємностями для періодичного зливу відпрацьованого сполуки й аварійного зливу розплаву. Кошика переносять із ванни у ванну за допомогою перекидних обладнань 7.
Продуктивність лінії 400—800 кг/ч. Витрата солі на 1 т виливків 100 кг.
Висока хімічна стійкість алюмосилікатів (муллит, шамот) не дозволяє використовувати розчини й розплави лугів для очищення виливків від оболонки із цих матеріалів. У НИИТАвтопроме розроблені спеціальні сполуки, у яких розчиняються алюмосилікати. Повне й швидке очищення відбувається в розплаві соди й бури. При оплавленні бури із содою остання розкладає з виділенням вуглекислого газу Na
C0
-> Na
0 + З0
. Газ розчиняється бурою й витісняє надлишок борного ангідриду В
0
, який вступає в реакцію з А1
0
оболонки
Одночасно сода реагує з Si0
оболонки з утвором Na
Si0
, яка утворює з борним ангідридом комплексні боро-силикати.
Мінімальний зміст бури в розплаві 15 %, оптимальне 28—32 %. Час очищення виливків 5 хв при температурі розплаву 950—970 °С и змісті бури 30 %. У міру насичення розплаву продуктами руйнування шамоту тривалість очищення збільшується
Продукти реакції не змиваються з виливків водою, тому для їхнього видалення використовують другий розплав, що полягає з 50 % соди й 50 % хлористого калію. У цій сполуці при 650—670 °С виливка повністю очищають, а потім промивають гарячою проточною водою. Така технологія забезпечує одночасне очищення й термообробку виливків
По пат. 610494 (США) сплави на нікелевій і кобальтової основах очищають від цирконової й алюмосилікатної оболонки в 48-70 %-ний плавиковій кислоті за 1-2 ч. Для видалення окислів з виливка використовують розчин з 2 про. ч. 42 %-ний HN0
; 2 про. ч. 48-70 %-ний HF; 0,02 36 %-ний НС1 і 1 про. ч. Н
0 з наступним промиванням водою