Способ подготовки карьерных песков для изготовления форм по выплявляемым моделям
Изобретение относится к подготовке карьерных песков и может быть использовано при изготовлении отливок методом литья по выплавляемым моделям. Сущность: согласно предлагаемому способу разгон кварцевого карьерного песка осуществляют сжатым воздухом под давлением 0,2...0,3 МПа, а разгонный участок от сопла трубы до отбойного экрана - 100...150 мм. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (ям В 22 С 5/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
В (21) 4656611/02 (22) 27.02.89 (46) 23.10.92. Бюл. ¹ 39 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства (72) Ю,А.Гаюн, Ю.Л.Перевозкин, М.Д.Степанович, Е.Ю,Опарина, В.Ф.Жарков и Н.Д.Славгородский (56) Акунов В.И. Струйные мельницы, — M,:
Машиностроение, 1977, с. 154-155.
Изобретение относится к подготовке карьерных песков и может быть использовано при изготовлении отливок методом литья по выплавляемым моделям.
Известны способы пневматической регенерации формовочной смеси (см, книгу
И.Б.Зайегрова "Регенерация отработанных смесей в литейном производстве", — M.:
1961, стр. 98-133), основанные на использовании высокоскоростного потока для отделения (путем удара и истирания пленок связующих материалов с поверхности зерен песка и воздушного потока для удаления этих пленок и других пылевидных веществ из смеси.
Недостатком указанного способа является сложность использования для подготовки свежих карьерных песков, применяемых для изготовления керамических оболочек литья по выплавляемым моделям, т.к. приводимые скорости воздушного потока обеспечивают не только разрыв пленок связующего материала. но и значительное измельчение песка, „„Я2„„1770024 Al (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КАРЬЕРНЫХ
П Е СКОБ (57) Изобретение относится к подготовке карьерных песков и может быть использовано при изготовлении отливок методом литья по выпларляемым моделям. Сущность: согласно предлагаемому способу разгон кварцевого карьерного песка осуществляют сжатым воздухом под давлением 0,2...0,3
МПа, а разгонный участок от сопла трубы до отбойного экрана — 100...150 мм. 3 табл.
Между тем карьерные пески из-за наличия в некоторых зернах кварца внутренних включений в виде газа или жидкости не обеспечивают высокого качества оболочковых форм в процессе изготовления отливок, что приводит к браку литья из-за эасора формы и растрескивания поверхности контактного слоя оболочки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ измельчения твердых тел, осуществляемый на противоточных струйных мельницах, заключающийся в том, что имельчаемый материал транспортируется в помольную камеру, снабженную одним эжектором; вместо второго эжектора установлена заглушка (1).
Измельчение материала происходит ударом струи сжатого воздуха о металлическую поверхность при давлении сжатого воздуха 0,7 МПа и длине раэгонной трубы
170 мм.
Недостатком известного способа с описанными параметрами процесса является полное измельчение кварцевого песка в пы1770024 левидную фракцию, что не отвечает требованиям литейного производства к зернистости материала.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение стабильности физико-механических свойств песков и смесью на их основе. Эта цель достигается тем. что в способе,подготовки карьерных песков, включающем разгон" кварцевого песка в горизонтальном потоке в разгонной трубе воздухом, соударение песка об отбойный экран и отсос пылевидной фракции, разгон песка воздухом согласно изобретению осу. ществляют при давлении последнего 0,2—
0,3 МПа, при этом отбойный экран отстоит от сопла трубы на расстоянии 100...150 мм, При ударе песка о металлическую поверхность раскалываются практически во всех случаях только дефектные зерна песка, причем разрушение происходит по внутренним дефектам или флокулам, в которые заключены газ или жидкость. Тем самым происходит удаление газовых и жидкостных включений из зерен песка.
Разгон песка воздухом под давлением
0,2....0.3 МПа и при расстоянии от отбойного экрана 100...150 мм позволяет исключить дефектные зерна. стабилизировать физикомеханические свойства песка, что в конечном счете сказывается на процессе изготовления керамических форм при литье по выплавляемым моделям, способствуя значительному улучшени1о качества литья, Оптимальные параметры заявляемого . способа установлены при проведении экспериментальных исследований.
При проведении патентных исследований авторами не обнаружены способы подготовки карьерных песков, аналогичных заявляемому, что доказывает соответствие признаков предлагаемого изобретения не только критерию "новизна" в сравнении с прототипом, но и "существенные отличия".
Пример, Для активизации песка использовали лабораторную установку пескоструйного типа, представленную на чертеже. Обычный песок засасывается эжекционной трубкой 1 из бункера 2 и со скоростью 14 м/с, ударяется о плиту (экран)
3, ссыпается в бункер 4. Пыль и мелкие фракции, проходя через крышку 5, удаляются вытяжной вентиляцией 6.
Для определения оптимальных параметров обработки песка, т.е. скорости разгона песка и расстояния от сопла разгонной трубы до экрана. пески разгонялись с разгонными скоростями и разными расстояниями, в затем проверялись на изменение
55 гранулометрического состава песка и наличие в песке дефектных зерен, Измерение скорости воздуха в разгонной трубе при диаметре 24 мм и длине трубы, равной 1 м производилось при помоЩи пневмометрических трубок и 0-образного манометра(см. книгу И, Б.Зайгерова "Регенерация отработанных смесей в литейном производстве", 1961 r., стр. 124) при давлениях сжатого воздуха равных
5,10,15,20,25,30;35 МПа.
В табл. 1 приведена зависимость скорости от подаваемого давления.
Учитывая снижение скорости в разгонном устройстве после введения в него материала вводится коэффициент увеличения скорости — 1,72, полученный опытным путем.
Изменение гранулометрического состава песка измерялось при помощи ситового анализа по стандартной методике.
Наличие в песке . дефектных, т,е, имеющих внутренние гаэожидкостные включения, зерен определялось петрографическими исследованиями песка в шлифбрикетах при помощи электронного микроскопа марки РЗММА — 200.
Для исследований были выбраны пески следующих карьеров и марок:
1. Гусаровский К 0315А
2. Таманский КО16А
3. Стругокрасненский КО315А
Результаты исследований представлены в табл.2.
Как видно из табл.2, пески различных карьеров в разной степени заражены гаэово-жидкими включениями.
В приведенных карьерах количестводефектных зерен колеблется от 8 до 16 $, Между тем, именно эти зерна снижают прочность керамических оболочек и являются причиной брака литья. Устранение этих зерен и является задачей активации, В испытаниях расстояние от сопла разгонной трубы до металлической стенки бункера было 50,100,150,200,250 мм, а скорость для каждого расстояния — 9.10,14,16,17,25 м/с.
Данные таблицы 2 показывают. что при расстоянии до экрана до 100 мм независимо от скорости разгона. активация практически не происходит. Количество зерен, имеющих газово-жидкие включения меняется незначительно. Это вызвано тем. что большинство зерен песка соударяются друг с другом и теряют при этом энергию, Наиболее оптимальные результаты получаются при расстоянии 100-150 мм и скорости 10 — 16 м/с. Содержание дефектных зерен сводится к нулю, потери основной iыыч
Таблица1 фракции не превышают 8, т.е. гранулометI рический состав практически не меняетсл.
При скорости меньше 10 м/с активации не происходит. С увеличением скорости выше 16 м/с до 70 песка оказывается раздробленными, а известно остроугольнал форма песчинок резко снижает прочность оболочки. Кроме того, до 35 песка уносится вытяжной вентиляцией, что также экономически невыгодно.
С дальнейшим увеличением расстояния скорость в момент удара песчинок oG экран падает и для достижения активации необходимо увеличивать скорость разгона, Зто приводит к перерасходу сжатого воздуха, что также экономически нецелесообразно.
Таким образом, оптимальной скоростью разгона песка является скорость от 10 до 16 м/с, которая обеспечивается давлением сжатого воздуха 0,20-0,30 МПа, как видно из данных табл.1, На подготовленном активированном песке изготовляли образцы, у которых проверяли холодную и горячую прочность, Далее изготавливались отливки деталей "звездочка", "коромысло" и "клапан" и определялся процент общего брака отливок и по сору.
В табл.3 приведены сравнительные результаты горячей и холодной прочности керамических оболочек. а также величины общего брака и брака по керамическому засору отливок, полученных по известному и предлагаемому способу, Как видно из данных табл.З, применейие активированных ударом со скоростью
10-16 м/сек и при разгонном участке от сопла трубы до экрана, установленным на расстоянии 100-150 мм, под давлением 0,2—
0,3 МПа .кварцевых песков повышает холодную прочность предварительно прокаленных керамических оболочек при
5 использовании активированного песка на
25-30 %, а горячую на 40-300 по сравнению со свежими карьерными песками и песками, активированными по известному способу.
10 В таблице также приведены величины брака отливок. Как видно из таблицы при использовании активированного песка hO предлагаемому способу снижается брак отливок по сравнению с неподготовленными
15 песками в1,5 раза.
При использовании "горелых" песков, очищенных по известному способу. брак отливок равен 100, т.к. очищенные "горелые" пески не пригодны для применения в
20 точном литье из-зэ образования пригара на отливках, так как на зернах песка остаютсл частицы связующего материала (жидкое. стекло, бентонит и др.).
Формула изЬбретения
25 Способ подготовки карьерных песков для изготовления форм по выплавляемым моделям, включающий разгон кварцевого песка в горизонтальном потоке в разгонной трубе воздухом. соударение песка с отбой30 ным экраном и отсос пылевидной фракции, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности физико-механических свойств песков и смесей на их основе, разгон песка осуществляют при
35 давлении равном 0,2-0,3 МПа, а соудэрение песка с отбойным экраном осуществляют на расстоянии 100-150 мм от сопла разгонной трубы, Количество зерен, содеркацих газовоиидкне вкл>т>ения,&
Скорость раз гоне песка, н/с
Количество зерен, раздробленных в результате активации
Расстояние от сопла трубы до стенки бункера, ии
Потери основ нод фрак" ции
Обвив потери пе после акти» вации до ак тивации до ак- после тивв акти ции вации
ÂS
83
82 е3
74
8l
76
76
81
77
76
62
81
7&
75,5
1 t(04A t0
l0
1О
l0
16
16
О
14
16
17
34
16
f7
2S
l4
16
2
4 в !
О
5
9
l5
l2
2S
3
4
4>5
2
4
4>5
То ве
li
«и»
«I I
«и
»Ф!
5
7
15.
8
9 (С
t5
4
5
lS, 4
О, 5 б
15
3
8
5
32
6
12
4
6 б
t2 5.
О
О
«I I»
«11«
«11»
«1 1»
1К046
3 1(04A
То ив
li, li
«и»
18040!
25
IКО4А
t0
t0
l0
9
14
t6 !
l0 !
16
«II»
«и» и
««l l
83
82
8!
80>S
«и» и и
«11»
«и»
17 10
25 . 30 15
«и
77
2S
24> 5
5>5
7 в
8 5
14
9
14
16
l7 28 в
l4
16
17
7 в
10 !
l3
19
6
9
КО16А
То ав
0,5
2,5
4
6,5
7>5
12
3,5
7 е в
11>5
4
4,5
5,5 б
2
3, 3,5
4 5
«и
14
16
17
l5
tS
«ФВ»
«I !»
23
22,5
«I I
21
18> 5
«и
4,5
7
9
23
7
l0
1l
23,5
6
8
11
5
6
1t
5
7 в й
l4 б
«11
J I»
l7>5 !
13
21>5
18
17
17
13,5
22
21
20,5
19,5
19
16
23
22
21,5
21
20,5
««l I«
«и»
15
9
10 !
16
«1 В»
ФФ»
Jl
«и»
t(0! 6À
То ве
200
14
16
l7
«ФВ
l5
И,Ф
«и»
250
«и»
l4
16
l5
t5
««l l««
«11
«и и
«И °
О
SO
16
16
36
16 .
16
16
16
13
12
12
9.
О
14
16
lj
К03!5А
29
29
28
28
26
«
2
4 l5
«и«
«и
«11
«и
«и». «и» йаииеиование карьера
l > (усаровскид
2. Таивнскид
ЗФ Стругокрас» неискид
306
106
3S0
156
1S0
lSO
206
50 50
1ОО
t00
350
tj 15
25 . tS
9 15
lO 15
l0
8 . 6
6
О
О
О
9 .
О
О
О
О !
О
4
2
t0
6
15 ! г
8
7 б
5
О
О
О
5
О
О
О
9 в
3
2.
О
10 .
7
5
1770024
Основная фракция на сите, С
es е5
85 е5
85.
6S
&5 е5
85 е5
25 г5
30.
Таблица 2 t770024
Продолненме табл.2
Скорость реагоне песка, и/с
Количество зерен, содернацих газовоындкне включения,4
Количество зерен, раздробленных в результаte активации
Общие потери
Потери осмое ной Фракции
Основная Фракция на сите, 2
Нарна песка
Расстояние от сопла трубы до стенки бункера, мн
Наименование карьере после акти" вацми до активало ек- после тика актиции вацнн
03 15А
То не
К03150
То нь
«I I»
R03t5A
К03256
То нв
II
tl и
К0315А
То не
«и»
«и»
КОЗ!50
То не
КОЗ!5А
То ке
«lt»
«t l»
° Р »
К03150
»ы»
»» i ««»»» i »»»» i « i i i h i i
s»»» и»»»»» «» «
« ° °
° »»
»»
««» « °
Таблица3
Наииеюеание карьера
Вариант оболочки
Прочность
: i II3f tI6t
Бран отливок деталей, ф кераиики не, кг/сн*
Наиненование детали
Подготов лепны! по навес иону спо собу (npo тотип) Активы» рованный по предлагаеноНУ СПО собу
20 900 С
Свений керьер» иьет песок нзвездочкан мкоромысло" свений карьер»
° па! пеCOtI
Об по совий ру ний ьерпеподготое» ленный по известноМУ СПОСО-бу (прототип) активн рованный по предлагаеному слосОбу подгото ленный мз ввстно
ЧУ СПОСО
-бу (про тип
900 С 1
900
tlO CO ру
« е б» по со Об«по со ий ру щнй ру
Гусаров скнй
Этилсиликвт 35
30 35 50 75 13ss 5,3 100 .
10,3 2,4 9,6 5 1оо!
2,5 4>! 10,5 7,2 100
КомбиИИРОвениьд 60
60 10 75 25 !5,! 6,7 100
Продев табл.3
Брек отяиеок деталей,е
» »»» Вариант обеяочкя
Ненмаюевние керье
«ь
"клапени
*«»»
« соб1 ктиви(ованмый пред дегевю му слосвенй( карьер иьеь пе сок подготов»
ЛЕИИЬй llO известному спосо бу (прототип) ективи» роваииый по предлегееюну способу
1 об
Ч об- по со
lSrtlr py об по со
sr py отклеили кат
Гусаровский
7,!2,.6 1,.! 6,.2 100
8,0 3,!
I(o II0II"
ИИРО ееииьй
9в4 4э5
8,2 S,2 12,4 7,S 100
3, Стругокрес- 100 манский . 100
100
100
100!
150 !
50 !
I5О
250
l4
16.
17
14
16 !
9 !
О
14
t6 !
l4 !
I7
25!
6 !
16
16
16
16
16
16
16
l6
16
l6
16
16
16
16
16
16 !
t6
16
t6
16
7
2
О
О
5
О
О
О
В
4
0
13
12
В
Наимеювание детали
Зо
ЗО
ЗО
27
26
26
24, 20
28
26
24
23
29.
28
28
27
26.
29
29
28
28
27
6
В
10, 12
5 !4
4 в
12
14
4
6
8 !
О
4
6 в
4
5
5>5 !
О
5
7 !
О
2
3
5
1
2
6
8
l0
7
9
5
7
В
1770024 гт
Х
Составитель И. Куницкая, Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор M,TKà÷
Заказ 3696 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
