Способ приготовления песчано-глинистой смеси для литейных форм и стержней

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 В 22 С 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3805588/22-02 (22) 22.10.84 (46) 23.03.86.Бюл. № 11 (72) А.А.Степанов, Н.П.Абрамов, В.П.Надервель и В.Н.Смирнов (53) 621.742.5:(088.8) (56) Глины формовочные. Методы определения предела прочности при сжатии во влажном состоянии. ГОСТ 3594.7-77.

Weninger Cl. Modern Сав ngs,1963, ¹ 5, с.12.

Заявка Великобритании № 1301523, кл. В 22 С 1/00, 1972. (54)(57)СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕСЧАНОГЛИНИСТОЙ СМЕСИ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И

СТЕРЖНЕЙ, включающий перемешивание песка с водой, последующее перемешивание увлажненного песка с глиной и водой до получения начальной влажности смеси и последующее ее перемешивание до рабочей влажности или заданной величины уплотняемости, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода воды и энергии, смесь увлажняют в две стадии: в начале смесь увлажняют до начальной влажности, равной 120-180Х от рабочей влажности, перемешивание ведут с периодическим контролем уплотняемости смеси до момента достижения величины 15-207, после чего смесь увлажняют со скоростью 0,1-0,2Х в минуту с одновременным перемешиванием до момента достижения величины уплотняемости смеси 35-507..

1 1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении литейных форм из песчано-глинистых смесей, преимущественно при автоматизированной поточной формовке.

Цель изобретения — повышение производительности и снижение расхода воды и энергии.

Сущность способа приготовления песчано-глинистой смеси заключается в том, что увлажнение смеси, состоящей из песка, глины и воды, осуществляют в две стадии. Сначала начальная влажность смеси составляет 120-180 рабочей влажности, причем составляющие смеси перемешивают с периодичесKHM контролем уплотняемости смеси до величины 15-20 . Затем смесь увлажняют со скоростью 0,1-0,2 в минуту с одновременным перемешиванием ее компонентов до величины уплотняемости 35-50 ..

Такое выполнение способа позволит повысить производительность и снизить расход воды и энергии на приготовление смеси за счет использования эффекта расклинивающего давления, развиваемого сверхтонкими пленками воды, приводящего к дроблению частиц глины на элементарные пакеты, так как вода является поверхностноактивным веществом по отношению к базальным плоскостям пакетов глинистых частиц.

Расклинивающее давление, развиваемое сверхтонкими пленками воды, проявляется при последовательном изменении толщин пленок воды в ограниченных пределах. Эти пределы соответствуют двум уровням унлажнения глины в смеси — верхнему, при котором газопроницаемость стандартных образцов максимальна, а вес минимален, и нижнему — при котором прочность при сжатии во влажном состоянии максимальна и при этом установлено, что при верхнем уровне увлажнения глины ее частицы покрыты пленками воды толщиной в три диполя, а при нижнем — в два диполя.

Следовательно, перемешивание смеси достаточно проводить н течение времени, при котором Влажность меняется в пределах, соответствующих изменению толщины пленки воды от днух до трех диполей воды. Исходя из этого начальную влажность смеси необходимо установить равной 120 †1 . ве219230 2

55 личины рабочей влажности, что соответствует толщине пленки н три диполя воды.

Поскольку контроль перемешивания смеси во влажности очень трудоемок, а состояние увлажнения однозначно отражает уплотняемость смеси, контроль которой значительно проще и быстрее, то на первом этапе перемешивание производят до величины уплотняемости 15-20% что соответствует толщине пленки в два диполя воды.

Однако смесь, в которой пленки воды в глинистых частицах представлены двумя слоями диполей, имеет повышенную жесткость. Литейные формы, изготовленные из жестких смесей, плохо сопротивляются ударным нагрузкам и размывающему действию струи жидкой стали (чугуна) . Поэтому влажность смеси необходимо увеличить, чтобы пленки воды частично потеряли жесткость. Оптимальное для формовки состояние смеси достигается тогда, когда пленки приобретают прочно-пластичное состояние, что соз. дается увлажнением, соответствующим одновременному наличию н смеси в равных количествах пленок воды, толщиною в 2 и 3 диполя. Причем для проявления максимального эффекта от работы расклинивающего давления сверхтонких пленок воды в частицах глины и полного расщепления частиц на пакеты процесс утолщения пленок должен развиваться постепенно с увеличением влажности. Экспериментально установлено, что повышение влажности со скоростью 0,1-0,2 в минуту до момента достижения смесью величины уплотняемости 35-50% обеспечивает максимальные значения прочности и пластичности смеси.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Сначала песок смачивают водой, например, до влажности 2% и перемешивают. Затем во влажный песок вво° l дят глину в количестве, определяе-. мом видом литья и способом формовки, и воду. Количество вводимой в смесь. воды определяется расчетом, исходя из глиносодержания в смеси, минералогического состава глины, достигнутой фактической влажности песка и задаваемой величиной начальной влажности смеси. Начальная влажность смеси должна быть равной 120-180 ее рабочей влажности, которая опре12192

1О

20

30

40

50

55 деляется как влажность смеси с оптимальной формуемостью по ручной пробе.

Расчет количества вводимой воды

Вп производится по следующей формуле

Bn= BA,„— Bn„+ К К, Г,, (1) где Bp, — водонасьпцение песка, для разных песков В „=0,3-1,0Х

В „ - достигнутая фактическая влажность песка, ;

Г„ — глиносодержание смеси,7;

К, — степень увлажнения глины, для глин разного минералогического состава К <=0,150 35 от массы глины;

К вЂ” принятое превышение нао чальной влажности над рабочей влажностью смеси о61 °

После введения расчетного количества воды смесь перемешивают до момента достижения величины уплотняемости 15-207.. Для этого в процессе перемешивания уплотняемость смеси периодически контролируется известным способом. По достижении смесью промежуточной уплотняемости 15-20Х в процессе продолжающегося перемешивания смеси начинают вводить дополнительную воду, обеспечивая при этом скорость увеличения влажности, равную

0,l-0,27. в минуту. Для этого определяется расход вводимой дополнительной воды в единицу времени в зависимости от массы замеса. Как только контролируемая велиЧина уплотняемости смеси достигает 35-50Х, введение воды и перемешивание прекращают и смесь готова к формовке.

Пример. Производят приготовление формовочной смеси для стальных отливок массой 70-100 кг, получаемых в сырых песчано-глинистых формах, изготавливаемых на автоматических прессовых линиях. В соответствии с заводской инструкцией АДЕ 815.25211.

00064 смесь должна иметь прочность при сжатии во влажном состоянии 7,8z

9,8 Н/см и прочность при скалывании

0,75-0,95 Н/см

В лабораторных бегунах 016М2 приготавливают 4 кг формовочной смеси из 3680 r Толмачевского песка 1К02А (водонасьпценность 0,47) и 320 r (т.е. 87. массы смеси) порошка огнеупорной Баровичской глины (с оптимальным водонасыщением — 257). В бегунах 2 мин перемешивают песок с 2Х воды (т.е. 80 мл) . Затем вводят

30 4

320 г порошка глины и 56 мл воды, количество В которой предварительно определяют по формуле (1), где Ко принято равным 1,5.

В =0,4-2,0+1,5.0,25 8=1,4Х.

От массы 4000 r смеси 1,47 воды составляет 56 мл. Перемешивают смесь с периодическим (через 3 мин) контролем уплотняемости по ГОСТ 23409.13.

78.

Затем в процессе перемешивания начинают доувлажнять смесь порциями воды по 15 мл через каждые 2 мин, предварительно рассчитав порцию во-ды по заданной скорости увеличения влажности, равной 0,15Х в минуту:

4000x0,0015.2 мл+3 мл=15 мл, где

3 мл воды введено для компенсации потерь на испарение при перемешивании в течение 2 мнн.

Г

Уплотняемость смеси, равная 457, достигается за 10 мин перемешивания с доувлажнением, после чего перемешивание и доувлажнение прекращают и смесь выпускают из бегунов.

Готовая смесь проверяется по

ГОСТ 23.409.7-78 на прочность при сжатии во влажном состоянии и прочность при скалывании. Полученные

2 значения этих прочностей — 8 1 Н/см

z и 0,82 Н/см соответствуют требованиям заводской инструкции АДЕ

815.25211.00064.

Приготовление смесей проводят при различных значениях начальной влажности. Результаты контроля прочностных характеристик готовой смеси приведены в табл.1.

Оптимальность диапазона начального увлажнения 1,2-1,8 влажности рабочего состояния смеси подтверждается прочностными характеристиками смесей 2-4, величины которых соответствуют требованиям.

Если в процессе перемешивания смеси с оптимальной начальной влажностью достигнуто недостаточное или избыточное значение промежуточной уплотняемости, то эффект расщепления частиц глины проявляется не полностью.

В табл.2 представлены прочностные характеристики смесей, изготовленных с различными промежуточными значениями уплотняемостей, что показывает их оптимальные величины от 15 до 207.

Как видно из табл.2 смеси 2-4, которые изготовлены с достижением

1219230

Показатели

1 Е (2

Начальная влажность BA

0,8 1,2

l,8 1,95

Прочность при сжатии, Н/см

3,6 8,0

7,9

5,6

Прочность при скалывании, Н/см

0,32 О, 77 0,82 0,78 0,57

А

BA — влажность рабочего состояния смеси.

Таблица 2

Смесь

1оказатели

6 2 3 4 7

Начальная влажность, Ви

l,2 1,5

1,8

9 2

Промежуточная уплотняемость, %

18

l0

Прочность при сжатии, Н/см

5,4

8,1

6„3

Прочность при скалывании, Н/см

0,78 0,4/

0,59 0,77 0,82 значений промежуточных уплотняемос*тей 15-20%, удовлетворяют требованиям по прочностным характеристикам.

Если в процессе перемешивания с оптимальной начальной влажностью и с достижением заданных значений проме. жуточной уплотняемости скорость увеличения влажности не оптимальна, то эффект расщепления частиц глины производится не полностью.

В табл. 3 представлены прочностные характеристики смесей, изготовленных с различной скоростью увеличения влажности, Как видно .из табл.3 смеси 2-4, которые изготовлены со скоростью увлажкения О, 1-0,2% в минуту, удовлетворя ют по прочностным характеристикам.

Использование предлагаемого спосо5 ба приготовления песчано-глинистой смеси для литейных форм позволяет повысить производительность за счет сокращения длительности перемешива ния, снизить. расход воды и энергии

)p за счет использования эффекта расклинивания частиц глины на пакеты тонкими пленками воды.

Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет снизить

15 расход глины на 10% и исключить из состава смеси пластифицирующую добавку также за счет эффекта расклинивания и полного использования поверхности глинистых частиц.

Таблица l

1219230

Таблица 3

Смесь

Показатели

Начальная влажность, Вл„

1,5

1,3

1,2

1,8 1,7

18

19

Скорость увеличения влажности смеси, %/ìèH

0,03

0,20 0,15

0,10 0,30

6,4

8,0 8,1

7,9 6,6

0 59

?,7 0,82

0,78 0,58

Редактор Е.Папп

Заказ 1189/15 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППГ! "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Промежуточная уплотняемость Е

Прочность при сжатии во влажном состоянии, Н/см

Прочность при скалывании, Н/см

2 3 4 9 (Составитель В.111увалов

Техред И. Верес Корректор E. Рощко