Дипломный проект (Проект цеха получения отливок по выплавляемым моделям из специальных сплавов мощностью 2000 тонн в год), страница 4

Принимаем Р₂=2 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования:

Готовые модели после извлечения их из пресс-форм и предварительного визуального контроля охлаждают в проточной воде или обдувкой воздухом.

Сборка моделей осуществляется механическим креплением. Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояк-каркас с механическим зажимом. Стояк-каркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных пресс-формах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояк-каркас по сравнению с припаиванием относятся в 10—20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей, образования вследствие неполного припаивания зазора между питателем и соединяемым с ним элементом литниковой системы.

1.5.2. Отделение изготовления оболочковых форм.

В отделении изготовления оболочек форм выполняются следующие операции: подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесения его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Высокая чистота поверхности отливки получается вследствие нанесения на выплавляемую модель слоя покрытия из твердой составляющей – пылевидного кварца и жидкого связующего – гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла.

Подготовка твердого материала состоит в измельчении, промывке, прокаливании и просеве. Измельчение производится в шаровых мельницах, футерованных внутри плитами из кварца. Прокаливание осуществляют в печах барабанного типа, выдерживают при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры. Просев осуществляется с помощью сит.

Подготовка связующих растворов заключается в приготовлении гидролизованного раствора этилсиликата в гидролизаторах и жидкого стекла.

Этилсиликат (ЭТС) – прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт):

SiCl₄ + 4С₂Н₅ОН = (C₂H₅O)₄Si + 4HC1,

где (C₂H₅O)₄Si – этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кипения 165,5 °С, называемый также тетраэтоксисиланом, или моноэфиром.

Приготовление связующего раствора получают гидролизом ЭТС, для чего вводят воду. Гидролиз – это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С₂Н₅О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде. Гидролиз сопровождается поликонденсацией.

Расчет гидролиза.

ЭТС-40,p =1050 кг/м³, в количестве 1л.; спирт этиловый,p= 803,3 кг/м³; кислота соляная, p=1190 кг/м³.

Гидролиз проводим на 16% SiO₂ в гидролизате, отверждение в воздушно-аммиачной среде.

Рассчитываем количество растворителя Р, которое требуется для получения 16 % SiO₂ в связующем по формуле:

м³ (3)

где m – содержание SiО₂ в этилсиликате, %; Q – объем гидролизуемого этилсиликата, м³;  – плотность этилсиликата, кг/м³; ₁ – плотность разбавителя, кг/м³.

=1960,7 мл.

Рассчитываем общее количество воды, требуемое для гидролиза:

кг

где А – содержание этоксильных групп, %; М₁ – молекулярная масса воды, кг; М₂ – молекулярная масса этоксильных групп, кг.

При условий отверждения связующего в среде аммиака принимаем соотношение количества молей воды и этоксильных групп К = 0,3. Так как содержание этоксильных групп в исходном этилсиликате не оговорено условием задания, принимаем его средним для данной марки ЭТС-40, т.е. А = 70 %. Молекулярная масса воды М₁ = 18 г (0,018 кг), молекулярная масса этоксильных групп:

М₂ = 122+15+16 = 45 г, т.е. М₂ = 0,045 кг.

Тогда Н = 0,3  = 0,0882кг=88,2 мл.

Определяем количество воды, вносимое растворителем – этиловым спиртом:

кг (4)

где А₁ – содержание воды в спирте, % масс. А₁ = 3,2 % масс.

Количество воды, вносимое растворителем:

Н₁ = = 0,0504 кг.

Количество соляной кислоты для ускорения процесса гидролиза принимаем:

В = 0,01Q = 0,01110^-3 = 0,0110^-3 м³=10 мл. (5)

Количество воды, вносимое с катализатором – соляной кислотой:

кг (6)

Здесь В = (0,01…0,014)Q – количество соляной кислоты, взятое для гидролиза, м³; ₂ – плотность соляной кислоты, кг/м³; А₂ – содержание воды в соляной кислоте, % масс.

Н₂ = =0,00747кг

При ₂ = 1190 кг/м³, А₂ = 62,78 % масс.

Количество воды, которое необходимо ввести непосредственно в этилсиликат при его гидролизе, составит:

кг. (7)

Н₃ = 0,0882 – (0,0504 + 0,00747) = 0,03033кг=30,33 мл.

Количество компонентов гидролиза на один литр ЭТС-40:

Этилсиликат ГОСТ 26371-84 1000 мл;

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 30,3 мл;

Спирт этиловый ГОСТ 17299-85 1960,7 мл;

Кислота соляная ГОСТ 3118-77 10 мл;

Всего 3001 мл.

Приготовка связующего раствора этилсиликата осуществляют в гидролизаторе конструкции НИИавтопром с производительностью 40 л/ч, емкостью бака 50л, скоростью вращения мешалки 2800 об/мин, габариты установки 750 600 1470мм.

Рассчитаем необходимое количество гидрализаторов по формуле (1):

Количество гидролизаторов, принимаемое к установке в цехе Р₂=5 единиц.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):

Для приготовления суспензии на ЭТС связующем в бак механической мешалки влить гидролизат, включить мешалку и засыпать порциями наполнитель. Суспензию перемешать в течении 40…60 минут при скорости вращения крыльчатки мешалки 2800 об/мин. Затем суспензию выдержать в спокойном состоянии 20…30 минуты и замерить условную вязкость по вискозиметру ВЗ–4. Оптимальная вязкость полученной суспензии 60…75 сек. Активное и длительное перемешивание необходимо для дезагрегирования пылевидной составляющей и смачивания связующим пылевидной частицы. За 5 – 7 мин до окончания перемешивания вводят антииспаритель. Вследствие активного перемешивания понижается вязкость суспензий, поэтому необходимо вводить больше пылевидной составляющей. На пылевидных зернах образуются тонкие пленки связующего и достигается плотная укладка зерен в слоях, наносимых на модели.

Для приготовления суспензии используют агрегат мод. 662А. Технические характеристики агрегата мод. 662А представлены в таблице 1.8. Агрегат состоит из бункера для загрузки пылевидного материала, дозатора, смесителя и панели дозирования жидких составляющих, размещенных в корпусе, а также четырех расходных бачков, электро- и пневмооборудования. Расходные баки установлены на подставке на такой высоте, чтобы жидкие составляющие могли поступать к панели дозирования самотеком. Расход жидкостей устанавливается по ротаметрам с помощью игольчатых кранов. Жидкие составляющие непрерывно поступают в промежуточный бак, где перемешиваются мешалкой с целью увеличения интенсивности реакции гидролиза этилсиликата, после чего поступают в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель через дозатор подается пылевидный материал (маршалит), количество которого регулируется оператором вручную с помощью шибера с лимбом. Смесь пылевидного материала с жидкостью интенсивно перемешивается в смесителе двумя мешалками и непрерывно поступает по трубопроводу в бак хранения суспензии. Для получения отдельных порций суспензии (по 120-150 л) на пульте управления устанавливают цикличный режим работы и производят соответствующую настройку дозаторов в зависимости от того, какой вязкости и какого состава должна быть суспензия. Агрегат имеет систему контроля верхнего и нижнего уровней жидких составляющих в расходных баках и пылевидного материала в бункере. Для поддержания необходимого температурного режима при гидролизе этилсиликата стенки промежуточного бака и смесителя охлаждаются водой. Управление агрегата осуществляется с пульта.

Таблица 1.8.

Технические характеристики агрегата для приготовления суспензии мод. 662А.

Рассчитаем необходимое количество установок 662А для приготовления 1240 т этилсиликатового связующего по формуле (1):

Количество агрегатов 662А, принимаемое к установке в цехе Р₂=4 единицы.

Определим К_ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (2):