Противопригарные покрытия разовых печано-глинистых литейных форм и песчаных стержней при литье отливок из сталей и чугунов

Разработка Института вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск

Автор — д.т.н., профессор Г. Г. Крушенко

А.с. СССР №№: 774060; 858242; 980922. Патент РФ № 2048952

Пригар представляет собой прочно сцепленную с телом отливки корку, состоящую из зерен формовочного материала (кварцевый песок) и металла, образующийся при заливке сталей и чугунов в разовые песчано-глинистые формы с установленными в них разовыми песчаными стержнями, оформляющие внутренние полости отливок.

Удаление пригара связано с большим объемом обрубных и зачистных работ, с применением пневмозубил, значительным расходом инструмента, с потерей металла, с повреждением повеохности деталей, с ухудшением экологической обстановки, с возникновением травматического заболевания позвоночника у обрубщиков, связанного с применением вибрационного обрубного инструмента.

Несмотря на значительное количество применяющихся в литейном производстве противопригарных покрытий и до настоящего времени не разработаны составы, предотвращающие образование этого дефекта.

С применением нанопорошков (НП) тугоплавких химических соединений разработаны и опробованы в производственных условиях (завод «Сибтяжмаш», Красноярск; Алма-Атинский завод тяжелого машиностроения; Красноярский судоремзавод, Красноярский завод автоприцепов и др.) противопригарные покрытия песчано-глинистых литейных форм и стержней, полностью предотвращающие образование пригара на поверхности отливок.

Основой разработанных составов служили применяемые на заводах стандартные покрытия, с тем отличием, что каждый из содержащихся в них компонентов был несколько уменьшен с целью компенсации дополнительно введенного количества НП.

При использовании покрытий с НП, повышается чистота и улучшается качество поверхности литых деталей, практически отпадает необходимость проведения обрубных и зачистных работ, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда и экологическое состояние, предотвращается возможность возникновения трещин в отливках от воздействия обрубного инструмента.

Применение противопригарных покрытий, содержащих НП, предотвращает образование пригара на отливках, произведенных на следующих предприятиях:

Красноярский завод «Сибтяжмаш»

При окраске песчаных стержней покрытием с НП Al${}_{2}$O${}_{3}$ полностью исключено образование пригара на отливках, производимых в литейном цехе завода «Сибтяжмаш»:

1. Броня неподвижная; сталь 110Г13Л; масса 3,0 т; окрашенная поверхность 3,12 м${}^{2}$. При окраске стандартным покрытием толщина пригара составляла 9 мм.
2. Зубчатое колесо $\varnothing$ 3,66 м; сталь 45Л3; масса 18,42 т; окрашенная поверхность 15,528 м${}^{2}$. При окраске стандартным покрытием толщина пригара составляла 3 мм.
3. Изложница для литья анодов; чугун СЧ15; масса 1,08 т; окрашенная поверхность 1,03 м${}^{2}$. При окраске стандартным покрытием толщина пригара составляла 6 мм.
4. Сквозная изложница; чугун СЧ15; масса 0,445 т; окрашенная поверхность 0,878 м${}^{2}$. При окраске стандартным покрытием толщина пригара составляла 3 мм.
5. Изложница для литья конических слитков; чугун СЧИ; масса 2,86 т; окрашенная поверхность 4,5 м${}^{2}$. При окраске стандартным покрытием толщина пригара составляла 3 мм.

Примеры:

Рис. 1. Зубчатое колесо $\varnothing$ 3,66 м; сталь 45Л3; масса 18,42 т.

Рис. 2. Сквозная изложница; чугун СЧ15; масса 0,445 т.

Красноярский судоремонтный завод

При окраске литейных форм покрытием с НП Al${}_{2}$O${}_{3 }$было предотвращено образование пригара на лопастях судовых четырехлопастных гребных винтов (диаметр 470 мм, масса 20 кг; окрашиваемая поверхность — 0,18 м${}^{2}$), отливаемых из стали 25Л. При литье винтов в формы, окрашенные заводской краской, толщина пригара на обеих сторонах лопастей составляла 12...15 мм.)

При окраске покрытием с НП поверхности песчаного стержня (площадь окраски — 0,052 м${}^{2}$) при литье детали судового двигателя «дебаланс» (габариты 127х408х420 мм, масса 88,6 кг,) из стали 25Л, длительность и трудоемкость удаления стержня сократились в три раза.

Алма-Атинский завод тяжелого машиностроения

При окраске песчаных стержней покрытием с НП Al${}_{2}$O${}_{3}$${}_{ }$было предотвращено образование пригара на отливках «крышка редуктора» и «букса рольганга» из стали 45Л, а также «звена» из стали 35Л.

Другие предприятия

Разработанные покрытия показали высокий противопригарный эффект при литье сложных фасонных отливок из сталей 40Л, 45Л, 110Г13Л, 110Г13Х2БРЛ и др. Трудоемкость зачистных работ при этом уменьшилась на 90...95 %.