Oznaczenie właściwości mas rdzeniowych wykonanych technologią gorącej rdzennicy [hot-box]
Ogólna charakterystyka sypkich mas szybkowiążących (hot-box). Procesy zaliczane do sypkich mas szybkowiążących, skład, zasady wiązania, sporządzenie, właściwości, zakres zastosowania, szkodliwość dla otoczenia)
Ogólna charakterystyka mas szybkowiążących (hot-box).Został wprowadzony do odlewni metali nieżelaznych w 1959 roku, a jako spoiwo wykorzystano niemodyfikowaną żywicę formaldehydową. W Późniejszym okresie, gdy zaczęto stosować proces do wytwarzania rdzeni dla odlewów ze stopów żelaza, okazało się konieczne wprowadzenie do żywicy modyfikatorów (m.in. alkohol furfurylowy), poprawiających właściwości masy w podwyższonej temperaturze. Obecnie stosuje się żywice typu fenolowego, furanowego i ich mieszanki. Żywica typu furanowego jest kompozycją alkoholu furfurylowego i polimeru mocznikowo-formaldehydowego. Żywica fenolowa jest natomiast polimerem fenolowo-formaldehydowym, zawierającym zwykle dodatek polimeru mocznikowo-formaldehydowego w celu zwiększenia wytrzymałości masy na rozciąganie i zwiększenia reaktywności żywicy. Powoduje on wprawdzie wzrost szybkości utwardzania masy, ale równocześnie podwyższa zawartość azotu. Jest to niekorzystne z uwagi na powstawanie w odlewach wad pochodzenia gazowego. Czas utwardzania masy jest funkcją temperatury rdzennicy. Pod wpływem temperatury (180 - 200oC dla żywic mocznikowych i 220 - 240oC dla żywic fenolowych) oraz utwardzacza, następuje aktywacja połączeń polimerowych, które powstały jeszcze w ciekłej żywicy w wyniku reakcji fenolu lub alkoholu furfurylowego z formaldehydem. Duża wytrzymałość masy umożliwia usuwanie gotowego rdzenia po czasie wynoszącym zwykle 20 - 40 sekund. Masy stosowane w procesie mogą być używane do wytwarzania rdzeni dla odlewów ze stopów żelaza i metali nieżelaznych. Uzyskane rdzenie posiadają dużą wytrzymałość w podwyższonej temperaturze, a równocześnie doskonałą wybijalność. Wzrost wilgotności osnowy ziarnowej powoduje niekorzystny przebieg utwardzania, spowodowany wydzielaniem się wody.
W typowym procesie gorącej rdzennicy, przeprowadza się mieszanie osnowy ziarnowej z utwardzaczem, a następnie dodaje się żywicę. Niektóre odlewnie stosują odwrotną kolejność mieszania. Można stosować Również mieszarki szybkoobrotowe, ale podwyższenie temperatury masy może spowodować skrócenie czasu jej przydatności do formowania.Proces stosuje się do sporządzania rdzeni o grubości ścianki nie przekraczającej w zasadzie 100 mm, przy czym szybkość utwardzania rdzeni wyraźnie maleje, poczynając od grubości ścianki 75 mm.
Procesy zaliczanie do technologii sypkich mas szybkowiążących
· Proces Croninga (formowanie skorupowe)
· Proces ciepłej rdzennicy (warm box).
· Metoda skokowego utwardzania cieplnego (thermoshock).
· Metoda przedmuchiwania podgrzanym powietrzem (warm air)
Skład masy:
• piasek kwarcowy (100 cz. wag.); dL = 0,15÷0,30 mm; mało lepiszcza; mało dodatków alkalicznych i frakcji pyłowych,
• spoiwo – żywica furfurylowa (mocznikowo-formaldehydowo-furfurylowa, fenolowo-formaldehydowo-furfurylowa, mocznikowo-fenolowo-formaldehydowo-furfurylowa) (1,25÷3,0 cz. wag.),
• utwardzacz – sole amonowe silnych kwasów z dodatkiem mocznika np.: wodny roztwór mocznika i chlorku amonu albo azotanu amonu, chlorkowy stosowany zima – silniejszy, azotanowy – latem; (10÷25% w stosunku do żywicy),
• dodatki – Fe2O3 (ok. 1 cz. wag.) zapobiega powstawaniu nakłuć w odlewach staliwnych i z żeliwa sferoidalnego.
Zasada
Zasada procesu gorącej rdzennicy (hot-box) polega na wstrzeleniu do rdzennicy nagrzanej do temperatury 180÷280oC (najczęściej 220÷230oC) i przetrzymaniu tej masy w rdzennicy do uzyskania takiego stopnia utwardzenia, jaki umożliwia wyjęcie rdzenia bez uszkodzenia. Czas przetrzymywania zależnie od grubości ścianki rdzenia oraz składu masy, a głównie od rodzaju żywicy – wynosi od kilku do kilkudziesięciu sekund. W tym czasie następuje utwardzenie powierzchniowej warstwy masy w rdzeniu, a dalsze utwardzanie (wewnętrznej częsci masy w rdzeniu) zachodzi po wyjęciu rdzenia z rdzennicy. Utwardzanie wewnętrznych częsci rdzenia następuje w wyniku oddziaływania obecnego w masie utwardzacza oraz ciepła egzotermicznej reakcji i ciepła zakumulowanego podczas pobytu rdzenia w goracej rdzennicy.
Właściwości
Wytrzymałość utwardzonej masy zależy od jakości i ilości dodanej żywicy (Rg) 3-8MPa. Płynność masy jest wystarczająca do dobrego zagęszczenia masy metodą wstrzeliwani, jednak powinna być kontrolowana w trakcie zużywania danej partii masy. Podczas odstawiania nie zagęszczonej masy pogarsza się bowiem jej płynność . Należy także zwracać uwagę na okres trwałości żywic, gdyż zastosowanie życic po okresie jej przydatności powoduje wyraźne zmniejszenie i pogorszenie płynności masy
Zakres zastosowania
Rdzenie wykonane metodą gorącej rdzennicy stosuje się do odlewów z żeliwa szarego i ciągliwego oraz ze stopów metali nieżelaznych (Al. i Cu) w przypadku dobrania żywic nie powodujących nakłuć, mogą być używane także do odlewów z żeliwa sferoidalnego i drobnych oraz niekiedy średnich ze staliwa.
Szkodliwość dla otoczenia
Ze względu na rodzaj zastosowanych żywic rodzaj wydzielanych gazów może być różnorodny. Należy zapewnić sprawne działanie układu wentylacyjnego na wszystkich stanowiskach pracy. Należy okresowo badać stężenie substancji szkodliwych na stanowiskach pracy.
GTAWLK