Nisipuri Pentru Turnatorie Tot Fara Diacritice Tot

7/22/2019 Nisipuri Pentru Turnatorie Tot Fara Diacritice Tot

1/106

I. DATE GENERALE

1. NISIPURI PENTRU TURNATORIE

Nisipul folosit pentru turnarea pieselor trebuie sa aiba refractalitate ridicata,corespunzator aliajului care se toarna, si forma geometrica cat mai apropiata de ceasferica pentru a asigura obtinerea unei permeabilitati ridicate.

Cel mai folosit material granular in turnatorie este pe baza de cuart(SiO2). Pentru piese deosebit de importante din otel, se folosesc materiale granulare bazice sau neutrecare nu reactioneaza cu oxizii bazici din aliaj si au refractalitatea mai ridicata ca nisipul pe baza de cuart.

1.1. GENEZA NISIPURILOR DE TURNATORIE

Nisipul de turnatorie este un produs de dezagregare a rocilor erupti e. Produselede dezagregare au fost transportate de catre ape si s!au depus pe fundul marilor, ladistante mai mici sau mai mari de locul unde s!a produs dezagregarea. Cu toate ca rocileerupti e au o compozitie mineralogica destul de complexa, prin dezagregare isi sc"imba

compozitia# mineralul mai rezistent, cuartul, nu a suferit transformari c"imice si s!a depus pe fundul apelor curgatoare inaintea argilelor, deoarece se prezinta sub forma de granule.$ineralele mai putin stabile s!au dizol at in apa ori s!au combinat c"imic cu apa, cudioxidul de carbon sau cu alti compusi c"imici si prin urmare s!au depus pe fundul apelorstatatoare sau curgatoare cu iteza mica. %stfel, prin actiunea apei si a bioxidului decarbon asupra feldspatului de calciu a rezultat caolinul.

1.2. CLASIFICAREA NISIPURILOR PENTRU TURNATORIE

Nisipurile naturale pentru turnatorie se clasifica dupa mai multe criterii, dar ceamai importanta este clasificarea dupa continutul de componenta le igabila.

&upa continutul de parti le igabile, nisipurile se clasifica in opt clase, conformtabelului '.

'


2/106

&upa granulatia medie, nisipurile de turnatorie se impart in sapte grupe, conformtabelului 2.

&upa gradul de uniformitate al granulelor, nisipurile de turnatorie se impart incinci subgrupe#

oarte uniform, cu gradul de uniformitate peste *+ -niformitate mare , cu gradul de uniformitate intre */ *+ -niform, cu gradul de uniformitate intre 0*/ *+ -niformitate redusa, cu gradul de uniformitate intre 1*/0*+ Neuniform, cu gradul de uniformitate sub 1*+.

abelul '# Clasificarea nisipurilor de turnatorie dupa continutul de parti le igabileClasa &enimirea Continutul(+)

Partile igabile

SiO2min

CaOmax

e2O2max

Na23O435 2Omax

Sulf sub formade sulfuri max

N *' Cuartos

S6

Sub *.' 7 .0 *.0 *.0 *.4 8ipsa

N *2 CuartosS66

*.'/*.2 7 .0 *.0 *.0 *.4 8ipsa

N *4 Cuartos 6 *.2/*.4 7 .0 *.0 *.0 *.4 8ipsa N *0 Cuartos 66 *.4/*0 7 *.0 *.0 *.4 8ipsa N '.0 Cuartos

666*.0/'.0 70 ' *.0 *.0 *.*20

N '* Slab '.0/'* ! 2 ! ! ! N 2* Semigras '*/2* ! 2 ! ! ! N 4* 9ras 2*/4* ! 2 ! ! !

2


3/106

abelul 2# Calsificarea nisipurilor de turnatorie dupa granulatia medie9rupa Caracteristica dimensionala 9ranulatia medie, in mm.

($0*) ' oarte mare '.*/*. '($0*) * $are *. /*.1'($0*) *1 Semimijlocie *.1/*.4'($0*) *4 $ijlocie *.4/*.2'($0*) *2 Semifin *.2/*.'($0*) *'0 in *.'0/*.''($0*) *' oarte fin *.'/*.*

1.3. NISIPURI DE TURNATORIE INDIGENE

1.3.1. Nisipuri cuartoase

Nisipurile cuartoase nu se extrag direct din zacamant, ci se obtin prin preparareulterioara.

Nisipurile de %g"ires. 6n starea in care se li raza este un nisip cuartos cu *.2/*.4+ componenta le igabila. Se obtine printr!o dubla spalare a nisipului de Cornesti ,care contine '*/'0+ caolin in zacamant, nisipul spalat continand 7 /7:+ cuart .

Ca aspect exterior, granulele de nisip %g"ires au forma colturoasa si prezinta

fisuri in care s!au infiltrat oxizi de fier care nu se pot indeparta la preparare. %ceste douaincon eniente sunt deosebit de importante deoarece oxizii de fier ii micsoreaza oarecumrefractaritatea, iar fisurile si asperitatile maresc consumul de liant, ceea ce este deosebitde important in cazul liantilor organici scumpi. Permeabilitatea este mai mica decat incazul nisipurilor cu granule sferice, fapt care il face inapt pentru formarea la presiuneinalta.

Nisipul de ;alenii de $unte contine 70/7 + SiO2.


4/106

1.3.2. Nisipuri s a!e" se#i$rase si $rase

Se folosesc in stare naturala sau cu mici adaosuri de argila(cele slabe). Nisipurileslabe se folosesc la turnarea pieselor din otel, iar cele semigrase la turnarea pieselor dinfonta si c"iar a celor din otel.

Nisipurile grase si foarte grase au in general refractaritate scazuta din cauzaimpuritatilor usor fuzibile, precum si o permeabilitate mica din cauza continutului ridicatde componenta le igabila. &atorita acestui fapt, nisipurile grase si foarte grase se folosescnumai in cantitate mica la turnarea pieselor din fonta si din otel, precum si pentru aliajeneferoase.

1.%. PROPRIETATILE NISIPURILOR DE TURNATORIE

Pentru a putea fi utilizate la executarea formelor de turnare, nisipurile deturnatorie trabuie sa posede urmatoarele proprietati#

>efractaritate.


5/106

P"!ul nisipului.

>efractaritatea nisipului de turnatorie depinde numai de compozitia c"imica simineralogica a componentelor sale.

Componenta refractara de baza a nisipului, cuartul (cu temperatura de topire'7: 5), are caracter c"imic acid, prezenta unor combinatii c"imice bazice ii micsoreazafoarte mult refractaritatea. Cea mai daunatoare influenta o au oxizii metalelor alcaline acaror temperatura de topire este aprox. '* 45.

>efractaritatea pe care trebuie sa o aiba nisipul este impusa de natura aliajuluiturnat. &eoarece in contact cu aliajul lic"id nisipul nu are timp sa se topeasca, importanta practica are temperatura de itrificare a carei aloare este mai mica decat cea de topire.

Prin temperatura de itrificare se intelege temperatura la care granulele de nisip se

topesc partial in cantitate suficienta pentru a unple golurile dintre particule facand masaatat de compacta, incat porozitatea sa fie mai mica decat '+.

9ranulozitatea este o proprietate importanta a nisipurilor de turnatorie. 6n afaradimensiunilor granulelor de nisip, granulozitatea se refera totodata si la forma granulelorsi la rugozitatea suprafetelor acestora. &e asemenea, se refera si la proportia de maruntdin nisip.

&urabilitatea. Pentru micsorarea consumului de nisipuri proaspete in turnatorii,

materialele de formare sunt recirculate (sunt folosite la un numar mai mare de turnari).Capacitatea nisipului de a putea fi folosit la turnari repetate este functie pe de o

parte de calitatea intrinseca a granulelor de nisip si pe de alta parte de solicitarile la caresunt supuse granulele.

Cele mai importante solicitari la care sunt supuse granulele sunt mecanice (intimpul prepararii, indesarii, dezbaterii si al manipularilor) si termice (la contactul aliajuluilic"id cu forma).

6n timpul prepararii amestecului de formare, a indesarii lui in forme, si adezbaterii muc"iile si colturile ascutite ale granulelor se rup.

9ranulele de nisip din peretii formei si din miezuri care in in contact cu aliajullic"id se incalzesc intr!un timp foarte scurt de ordinul fractiunilor de secunda, deci suferaun soc termic. Ca urmare a acestei incalziri se petrec un complex de fenomene. $uc"iilesi colturile ascutite ale granulelor ca si suprafata lor exterioara se incalzesc mai repede

0


6/106

decat interiorul granulelor. 6ncalzirea neuniforma duce la desfasurarea transformariloralotropice ale cuartului (transformari care au loc cu dilatari olumetrice) in perioadediferite de timp (mai repede la exteriorul decat in interiorul granulelor) ceea ce are carezultat aparitia tensiunilor care pro oaca fisurarea si craparea granulelor ducand in acestcaz la cresterea continutului de praf in nisip. enomenul descris este si mai e ident incazul granulelor de nisip care prin starea lor fizica nati a prezinta deja amorse de fisuri.

&urabilitatea nisipurilor cu granule c asisferice si a celor cu granule cu muc"ii sicolturi rotunjite, fara amorse de fisuri, este mai bun decat a celorlalte nisipuri.&urabilitatea nisipurilor este functie si de temperatura de turnare a aliajului in forma.

Starea suprafetei granulelor.


7/106

2.1. USCAREA NISIPULUI

&ozarea umiditatii trebuie sa se faca in limite foarte stranse, in special laamestecurile de formare pentru turnarea in forme crude. Cum insa continutul de apa dinnisipurile proaspete ariaza in limite largi, iar uneori este mai ridicat decat cel admis inamestecul de formare, este necesara uscarea lui. Nisipul uscat se omogenizeaza mult maiusor decat cel umed, iar dozarea umiditatii este, de asemenea, mult mai sigura cand se porneste de la nisipuri noi, uscate, de aceea practica a impus uscarea nisipurilor siargilelor.

-scarea nisipurilor noi se poate face cu uscatoare plite, uscatoare tubulare rotati e

de tip orizontal sau ertical, uscatoare cu raze infrarosii, uscatoare in strat fluidizant siuscatoare in suspensie.

-scatoarele tubulare orizontale. Cuptorul este montat pe patru role si se roteste cudoua pana la trei rotatii pe minut.%xa cuptorului are o inclinare de circa 0 grade fata deorizontala pentru a permite deplasarea nisipului catre partea de e acuare. -scatoareletubulare prezinta a antajul ca au producti itate ridicata de *.0/'* tone ?ora.6ncon enientul lor principal consta in faptul ca ocupa suprafata mare in instalatia de

preparare. &e aceea, s!au conceput uscatoare tubulare concentrice, compuse din doua sautrei trunc"iuri de con introduse unul in altul. Nisipul supus operatiei de uscare trecesuccesi prin fiecare trunc"i de con.


8/106

ig.2.'.Cuptor tubular pentru uscat nisipuri si argile#'!focar 2!tea a 4!cuptor cilindreic 1!desc"idere

-scatoarele cu strat fluidizant. -scarea in strat fluidizant consta in trecerea unuicurent de gaz sau de aer cald prin nisipul care trebuie uscat. &aca se sufla gaz cu oanumita iteza printr!un strat de nisip asezat pe o placa poroasa, gazul curge in jurulgranulelor facand sa dispara contactul direct dintre ele, nisipul lasa impresia ca fierbe. Ca

urmare a acestui fapt granulele expandeaza si creste sectiunea de trecere a gazuluiaparand o separare a granulelor pe erticala. Cand materialul are aceeasi densitate realagranulele mai fine se ridica la partea superioara, iar cand granulele au dimensiunile egale,dar densitatea reala diferita, granulele se separa dupa densitatea reala, fluidizarearealizand o sortare a nisipului dupa densitate si marimea granulelor. 9ranulele de oanumita finete sunt eliminate din stratul de material supus uscarii, ceea ce este foarteimportant in cazul amestecurilor de formare ec"i deoarece o data cu uscarea serealizeaza si o oarecare regenerare a amestecului de formare.

:


9/106

ig.2.2.-scator in strat fluidizant#'!cilindru ertical 2!palnie 4!dozator 1!transportor cu melc 0!nisip !placa poroasa !conducta :!

desc"idere 7!conducta '*!ciclon

6nstalatia pentru uscare in strat fluidizant se compune dintr!un cilindru ertical din

tabla ', cu grosimea de 2/0 mm. Palnia 2, dozatorul 4 si transportorul cu melc 1introduc nisipul 0 pe o placa poroasa , prin care trece gazul cald care ine din conducta

. < acuarea nisipului uscat se face printr!o desc"idere : in partea opusa alimentarii.%erul sau gazele reci sunt e acuate prin conducta 7 spre ciclonul '* unde are locdesprafuirea.

C"eltuielile legate de uscarea nisipului in strat fluidizant sunt de '.0/2 ori maimici decat in uscatoare tubulare.

6n tot timpul uscarii temperatura din stratul de nisip se mentine constanta si nudepaseste '*0 grade C, c"iar daca gazele s!ar introduce cu temperatura de 7** gradecelsius, deoarece caldura se consuma pentru e aporarea apei.

&egradarea granulei de nisip in timpu operatiei de uscare prin fluidizare, esteextrem de redusa, ceea ce se explica prin faptul ca granulele nu in in contact unele cualtele, ci sunt izolate, plutesc, in curentul de aer.

7


10/106

8a o introducere corecta a gazului in instalatie, fluidizarea incepe de la parteasuperioara si se dez olta treptat in straturile inferioare. luidizarea este cu atat mailinistita cu cat sunt mai fine granulele de nisip, particulele foarte fine se aglomereaza sauduc la formarea de canale prin stratul de material, ceea ce dauneaza procesului de uscare.

-scatoarele pneumatice. &eoarece timpul necesar pentru uscare la aceasta metodaeste de numai cate a fractiuni de secunda, uscarea pneumatica mai poarta si denumireade uscare fulger. &atorita faptului ca la uscarea pneumatica nisipul ine in contact cuagentul de uscare numai cate a secunde, nu are timp sa se incalzeasca la o temperaturamai ridicata de 1*/0* grade celsius, deci nu sunt necesare silozuri mari pentrudepozitare sau instalatii de racire.

ig.2.4.6nstalatie de uscare pneumatica#'!banda transportoare 2!siloz 4!transportor cu melc 1!camera de combustie 0!dezintegrator cilindru d

uscare !ciclon :!ex"austor

'*


11/106

unctionarea instalatiei de uscare pneumatica#nisipul umed este adus de bandatransportoare ', in silozul 2, de unde este antrenat de un transportor cu melc 4. Nisipulimpreuna cu gazele calde produse in camera de combustie 1 trc prin dezintegratorul 0, prin cilindrul de uscare si ajung in ciclonul . Nisipul uscat se depune la parteainferioara a ciclonului iar gazele calde sunt e acuate de catre ex"austorul :.

8a uscarea penumatica o data cu uscarea materialului se efectueaza si transportul,nemaifiind necesare benzi transportoare. @ucatile mari cad la fund sub dezintegrator, iargranulele grosolane antrenate de curentul de gaz nu au timp sa se usuce deci nu seconsuma combustibil. Particulele foarte fine sunt eliminate o data cu gazele calderealizandu!se in acelasi timp si o regenerare a amestecului de formare.

-miditatea reziduala a amestecului de formare poate fi reglata automat in limitele

*.2/*. + pentru piesele turnate din otel si *. /*.7+ pentru piesele turnate din fonta.

2.2. CERNEREA NISIPULUI

&upa uscare nisipurile se supun operatiei de cernere printr!o sita cu oc"iuri de0A0mm. Scopul acestei cerneri este de a separa bulgarii, pietrisul si e entualele corpuristraine. 6n unele cazuri, cernerea se face cu scopul de a sorta granulele de nisip dupa

marime pentru a obtine amestecuri de formare cu permeabilitate maxima.-scarea nisipului inainte de cernere este absolut necesara altfel se lipeste de site sile infunda, micsorand producti itatea ciurului.


12/106

! iteza de deplasare a granulelor pe sita .&eoarece o data cu corpurile straine si pietris se indeparteaza si o cantitate din

granulele utile, este de dorit ca randamentul sitei alese sa fie cat mai mare. &upa principiul de functionare sitele folosite in turnatorie se clasifica in site oscilante, rotati esi ibratoare.

2.3. SFARA&AREA

&upa cernere, in refuzul sitei pleaca si anumiti bulgari din nisip aglomerat deaceea este necesara sfaramarea lor si reintroducerea nisipului pe site pentru cernere. Nisipurile argiloase se prezinta uneori sub forma de bulgari, pentru sfaramarea lor fiind

necesare instalatii speciale.Sfaramarea bulgarilor nisipului de turnatorie se face in concasoare cu cilindri sau

in concasoare cu role.

3. LIANTI FOLOSITI IN TURNATORIE

8iantii pentru turnatorie sunt materiale care se adauga in amestecul de formare cu

scopul de a lega granulele de nisip si de a imbunatati unele proprietati fizico!mecanice aleamestecurilor de formare.&in punct de edere al proceselor te"nologice din turnatorii, liantii trebuie sa

indeplineasca urmatoarele conditii#! sa aiba o rezistenta mecanica cat mai mica pana la indesarea amestecului

de formare in forme, pentru ca indesarea sa se realizeze cu un consum catmai redus de lucru mecanic

! sa aiba rezistenta mecanica ridicata dupa indesare in forme, pentru aasigura obtinerea de piese turnate cu dimensiuni precise

! sa asigure o rezistenta cat mai mica a formei imediat dupa solidificareaaliajului, pentru a permite contractia libera a piesei precum si pentru a serealiza o dezbatere usoara a formei

'2


13/106

! sa degaje o cantitate cat mai mica de gaze la contactul cu metalul lic"id, pentru a nu produce sufluri in piese

! sa permita dezbaterea usoara a formei dupa turnare, pentru a reduceconsumul de munca la curatatorie.

8iantii care indeplinesc toate aceste conditii sunt foarte putini si scumpi, de aceea,in practica, se recurge la amestecarea mai multor liantu, sau se urmareste numai conditiaca liantul sa asigure rezistenta mecanica a formei la turnare.

&upa natura lor, liantii se impart in# lianti anorganici, organici, organosilicici,reziduri din industrie si altii.

3.1. LIANTI ANORGANICI FOLOSITI IN TURNATORIE

8iantii anorganici pot fi naturali sau sintetici. &intre liantii anorganici naturali, ceimai folositi sunt argila si bentonita, iar dintre liantii sintetici # cimentul, sticla solubila,silicatul de etil si altele.

3.1.1. Ar$i a

%rgila este un liant anorganic natural care s!a format in natura prin actiunea apeisi dioxidului de carbon asupra feldspatului de calciu, rezultand silicatul de aluminiu"idratat. 6n stare pura poarta denumirea de caolin si este un material plastic si refractar,de aceea se poate folosi ca liant in turnatorie. Caolinul pur in stare naturala este unmaterial rar. 6mpurificat cu alte materiale se li reaza in turnatorii sub denumirea deargila. >efractaritatea argilei scade proportional cu gradul de impurificare.

%rgila curata are refractaritatea cuprinsa intre ' 0*/' :* grade celsius, iarargila folosita in mod curent in turnatorie are stabilitate termica mai mica. &upastabilitatea termica argilele se clasifica in trei grupe#

'4


14/106

! grupa ', argile cu stabilitatea termica ridicata, a and punctul de itrificaremai mare de '40* grade celsius. %ceste argile contin maxim 2+ impuritatisub forma de CaO si $gO

! grupa 2, argile cu stabilitate termica medie, a and punctul de itrificarecuprins intre '20*/'40* grade celsius. %ceste argile contin maxim 4+impuritati

! grupa 4, argile cu stabilitate termica joasa, a and punctul de itrificare maimic de '20* grade celsius. %ceste argile contin pana la 4+ impuritati sic"iar mai mult.

Proprietatea argilei de a lega granulele de nisip este o consecinta a faptului caargila folosita in turnatorie este un material foarte fin care imbraca granulele de nisip cu

un strat subtire de liant , apoi absoarbe apa, se umfla si de ine lipicioasa, asigurand astfelrezistenta mecanica si plasticitatea amestecului de formare. Plasticitatea amestecului deformare se asigura datorita formei cristalelor de caolin. Caolinul cristalizeaza in sistemul"exagonal si se prezinta sub forma unor solzi care se pot deplasa unii pe altii fara sa sedesprinda.

%rgila folosita in turnatorie trebuie sa fie in acelasi timp refractara si plastica pentru a asigura rezistenta mecanica necesara, in timp ce argilei folosita in industria

materialelor refractare 6 se cere numai refractaritate.6n functie de proprietatile de liere, argilele din fiecare grupa de stabilitate termicase impart in trei clase#

!slab lianta (s) cu rezistenta la compresiune de '.0/4N?cm2, in stare cruda siminimum '*N?cm2, in stare uscata

!mediu lianta (m) cu rezistenta la compresiune de 4/0N?cm2, in stare cruda siminimum '0N?cm2, in stare uscata

!puternic lianta (p) cu rezistenta la compresiune de minimum 0N?cm2, in starecruda si minimum 2*N?cm2, in stare uscata.

emperatura de uscare a formelor cu argila este de 4**/40* grade celsius pentru piese din fonta si 1**/00* grade celsius pentru piese din otel.

'1


15/106

%rgila naturala nu indeplineste conditiile optime pentru turnarea pieselor in formecrude si nici a pieselor mari in forme uscate, de aceea se recurge la o superfinisare pe calemecanica sau la tratare c"imica.

Superfinisarea consta in macinarea foarte fina a argilei naturale, concomitent cuindepartarea unei cantitati de steril.

3.1.2. 'e(to(ita

@entonita este o arietate de argila care s!a format prin alterarea cenusilorulcanice bazice care s!au depus in bazinele marine. Constituentul mineralogic principal

al bentonitei este montmorillonitul (%l2O4 1SiO2 nB2O). @entonitele au continutul de

montmorillonit mai mare de 0+, iar argilele sub 10+.Cand continutul de montmorillonit este cuprins intre 1*/ 0+, liantul se numeste

argila bentonitica.@entonita este formata din particule foarte fine in cea mai mare parte coloidale, de

aceea are o capacitate de liere de 2..4 ori mai mare decat argilele plastice obisnuite. &inaceasta cauza, prin folosirea bentonitei ca liant in turnatorie se obtin aceleasi rezistentemecanice la un adaos de bentonita de 2 pana la 4 ori mai mic decat cel de argila.

Particulele de bentonita sunt atat de fine incat suprafata lor este de 44*/1 *m2?g. Ca cifre comparati e se arata ca argilele bentonitice au suprafata de ':*/44*m2?g, argilele sub ':*m2?g, iar nisipul cuartos maxim *.*20m2?g.

Suprafata particulelor scade sensibil cu temperatura pana la 4** grade celsius sica urmare a acestui fapt scade puterea de liere, ceea ce confirma ca finetea particulelor joaca un rol foarte important.

@entonitele sunt mai putin refractare decat argilele dar aceasta nu reprezinta unincon enient deoarece se adauga in cantitate mica, deci practic nu influenteazarefractaritatea amestecului de formare.

'0


16/106

3.1.3. Si icatu )e so)iu

ezistenta specifica a formelor si miezurilor executate cu silicat de sodiu este maimare de *N?cm2 cu '+ liant.

Proprietatile mecanice ale amestecurilor de formare cu silicat de sodiu sunt foartesensibile la o serie de factori ca# modulul silicatului de sodiu, modul de preparare, timpulde la preparare pana la formare si altele.

Prin uscarea formelor, dupa intarirea cu CO2 se maresc substantial rezistentelemecanice ale formelor.


17/106

6ntarirea c"imica cu clorura de amoniu se aplica la turnarea de precizie. Prinscufundarea ciorc"inelui in solutie de clorura de amoniu cu concentratia 2*+ are locurmatoarea reactie#

Na2O mSiO2 nB2O32NB1Cl DB2O mSiO232NaCl32NB43(n3D3')B2O.

@ioxidul de siliciu rezultat in urma acestei reactii leaga granulele de cuart intre eleasigurand o rezistenta mecanica ridicata.

6ntarirea c"imica cu esteri lic"izi are la baza reactia de "idroliza a esterilor inmediu bazic.

>eactia de "idroliza este de fapt reactia in ersa de formare a esterilor princombinarea directa a unui acid organic cu un alcool. >eactia de principiu a esterificarii

este urmatoarea#> COOB3BO >EF G> COO>E3B2O

6n mediul bazic si in exces de apa reactia decurge de la dreapta la stanga.emperatura sistemului si solubilitatea esterilor in mediu bazic sunt factorii

"otaratori asupra itezei de reactie.%daugarea de ferosiliciu praf are drept rezultat obtinerea unui amestec de formare

cu autointarire fara uscare sau cu o uscare superficiala. Procesul de intarire rapida este oconsecinta a reactiei dintre silicatul de sodiu din solutia apoasa si siliciul metalic dinferosiliciul adaugat, sub forma de praf foarte fin, in amestecul de formare. Se admite careactia decurge in felul urmator#

Na2O mSiO2 nB2O 2NaOB3mSiO23(n!')B 2O2NaOB3(n!')B2O3mSi Na2O mSiO2(n!2m)B2O32mB2.

&in prima reactie rezulta SiO2 sub forma de gel si NaOB. 6n urma reactiei"idroxidului de sodiu cu siliciul metalic rezulta o cantitate suplimentara cu silicat desodiu.

'


18/106

3.1.%. Ipsosu

Se obtine prin sfaramarea si des"idratarea g"ipsului la temperatura de 4 :/4:45si la presiunea atmosferica. 6psosul este un sulfat de calciu semi"idratat.

6n turnatorie se foloseste pentru confectionarea semiformelor false, a modelelor, aunor forme pentru turnarea aliajelor neferoase si ca matrite pentru confectionareamodelelor usor fuzibile.

3.1.*. Ci#e(tu


19/106

3.2. LIANTI ORGANICI

Clasificarea linatilor organici#&upa afinitatea fata de apa#!lianti "idrofobi!lianti "idrofili&upa natura lor pot fi#!naturali# uleiuri egetale, rasini naturale!sintetici# rasini fenol!formaldecidice, rasini carbamidice, rasini furanice, rasini

paliuretanice, rasini celulozice.

%. PREGATIREA ARGILEI SI 'ENTONITEI

%rgilele si bentonitele folosite ca liant, trebuie sa fie macinate foarte fin pentru ainconjura granulele de nisip cu o pelicula subtire si uniforma ceea ce asigura atatrezistente mecanice si permeabilitate, cat si consum redus de liant.

%.1. USCAREA ARGILEI SI 'ENTONITEI

Se face cu scopul de a permite macinarea, deoarece in stare naturala acesti lianticontin un procent ridicat de apa. Operatia de uscare a argilei si bentonitei este mult mai pretentioasa decat cea de uscare a nisipurilor, deoarece depasirea temperaturii admise pentru uscare duce la pierderea apei de constitutie si a proprietatii de liere.

Cel mai utilizat agregat pentru uscarea argilelor si a bentonitelor este uscatorulcilindric, cu circulatia gazelor in ec"icurent, pentru a pre eni pierderea apei deconstitutie.

%.2. SFARA&AREA

Se face cu scopul de a micsora bulgarii in ederea macinarii. Cele mai folositeutilaje pentru sfaramarea argilei sunt concasoarele cu falci.

'7


20/106

%.3. &ACINAREA

Se face in mori cu cilindri, mori cu rulouri, mori cu bile si mori cu ciocane. &upamacinare, argila si bentonita trebuie sa treaca, cel putin 7*+, prin sita cu oc"iul de*.* mm.

$orile cu cilindri si morile cu rulouri nu se deosebesc de concasoarele de acelasitip, decat prin faptul ca sunt adoptate pentru macinare.

$orile cu bile macina materialul prin lo irea unor bile metalice de material.$aterialul de macinat se intro duce impreuna cu bilele in cilindrul orizontal ', captusit cu bare sau placi 2, din otel manganos. &upa ce a trecut printre bare, materialul macinatajunge pe sitele 4, cu desc"iderea oc"iului din ce in ce mai mica de la interio, catre

exterior. $aterialul macinat fin de bile 1 trece prin ultima sita si se aduna in palnia 0, dela baza instalatiei, de la baza instalatiei, de unde se e acueaza periodic prin desc"idereadispoziti ului . >efuzul sitelor este readus in interiorul morii prin fantele . %ntrenarease face cu electromotorul :.

ig.1.'.$oara cu bile#'!cilindru orizontal 2!placi 4!site 1!materialul macinat 0!palnie !desc"iderea dispoziti ului

!fante :!electromotor.

Producti itatea unor astfel de mori este de 0/'** Hg?ora si depinde in maremasura de iteza de rotire a tobei.

2*


21/106

%.%. CERNEREA

$aterialul obtinut dupa macinarea in mori cu cilindri si mori cu rulouri esteneomogen ca marime, de aceea se supune operatiei de cernere, dupa care refuzul sitei sereintroduce in moara pentru macinare.

$orile cu bile si morile cu ciocane sunt pre azute si cu site pentru cernere ladimensiunile cerute.

%rgilele si bentonitele, fiind materiale noi si sfaramicioase, se macina cu multausurinta.

*. PREGATIREA A&ESTECULUI FOLOSIT

&eoarece amestecul folosit ocupa cel mai mare olum la formare s!au construitinstalatii corespunzatoare pentru prepararea lui. Prepararea amestecului folosit cuprindeurmatoarele operatii mai importante# cernerea preliminara, sfaramarea bulgarilor,separarea bucatilor metalice si cernerea finala.

*.1. CERNEREA PRELI&INARA

Se face, de obicei, pe gratarul dezbatatorului o data cu scoaterea piesei din forma,sau pe o sita rara. >ostul acestei cerneri este de a impiedica bucatile mari de materialemetalice ca, armaturile, retelele de turnare, etc, sa ajunga la instalatia de preparare.

*.2. SFARA&AREA 'ULGARILOR

@ulgarii care au trecut prin gratarul metalic se sfarama in instalatii de tipulconcasoarelor cu cilindri, distanta intre cilindri fiind astfel reglata incat sa se asigurenumai sfaramarea bulgarilor, nu si macinarea granulelor de nisip.

2'


22/106

-n cilindru este mobil. &eplasarea lui se face prin comprimarea unor resorturi,ceea ce pre ine ruperea cilindrilor de catre bucatile metalice care ajung odata cuamestecul folosit.

*.3. SEPARAREA 'UCATILOR &ETALICE

Separarea bucatilor metalice se face pe cale magnetica sau cu separatoare electicede tip Corona.

*.3.1. Separarea #a$(etica

Se aplica la prepararea amestecurilor de formare folosite in turnatoriile de aliajeferoase. Separatorul magnetic se intercaleaza intre utilajul de sfaramare si cel de cernere,astfel ca la cernere nu mai ajung bucatile metalice feroase.

Se folosesc separatoare magnetice cu magneti ficsi si separatoare cu magnetirotati i.

ig.0.'.Separatoare magnetice pentru aliaje feroase#a)Separator magnetic cumagneti ficsi#'!toba metalica 2!electromagnet 4!banda de cauciuc.

b)Separator magnetic cu magneti rotitori#'!toba cilindrica 2!miezuri din fier 4!bobine1!axul tobei 0!banda de transport

22


23/106

Separatoarele cu magneti ficsi au producti itate mica 2/'2 m4 amestec deformare ?ora iar separatorul magnetic cu magneti rotitori au o producti itate de '4/1*m4 amestec de formare pe ora.

*.3.2. Separarea e ectrica cu separator )e tip Coro(a

Se foloseste pentru separarea bucatilor mecanice la turnarea aliajelor neferoase.%liajele neferoase fiind nemagnetice nu se pot separa pe cale magnetica, dar separarea loreste necesara atat din punct de edere te"nic, cat si economic.

ig.0.2.Separator pentru aliaje neferoase#'!alimentator 2!tambur de separare 4!ecran 1!buncar 0!perie !buncar.

unctionarea unui separator pentru aliaje neferoase. %mestecul ec"i se introduce prin alimentatorul ', pe tamburul de separare 2, in fata caruia se gaseste electrodulnegati 4. Particulele de metal si nisip trecand prin fata ecranului 4 se incarca cu sarcinaelectrica negati a dupa care sunt neutralizate de tamburul 2 incarcat cu sarcinaelectronica poziti a. @ucatile metalice cad singure in buncarul 1, iar granulele de nisip si

24


24/106

praf sunt desprinse de pe tambur cu ajutorul periei 0, dupa care cad in buncarul . Pentrumarirea eficacitatii separarii, operatia de separare se repeta de inca 2/4 ori. &upa treiseparari se recupereaza aproximati 70+ din bucatile de aliaj neferos.

6n principiu, separarea bucatilor de aliaje neferoase din nisip se bazeaza peincarcarea cu sarcina electrica negati a a aliajelor neferoase si a nisipurilor(efectulCorona), apoi sunt atrase de un tambur incarcat cu sarcina electrica poziti a, unde are locneutralizarea. @ucatile metalice fiind mai bune conducatoare de electricitate seneutralizeaza mai repede decat nisipul si deci se desprind de pe tambur inaintea nisipului,separandu!se intocmai ca la aliajele feroase.

6. REGENERAREA NISIPULUI DIN AMESTECUL DE FORMARE

+.1. CONSIDERATII GENERALE

Cantitatea de amestec de formare si de miez necesara pentru turnarea unei tone de piese bune poate atinge In medie 0... t.

< acuarea integrala din turnatorie a acestui amestec dupa fiecare turnare areimplicatii deosebite, atat din punct de edere economic cat si al posibilitatilor de

apro izionare ritmica a turnatoriilor cu materiale proaspete.ransportul si depozitarea la "alda a amestecului folosit este o risipa. $ajoritatea

turnatorilor stiu ca sub pelicula de liant se gaseste un graunte de nisip sanatos care practicnu s!a sc"imbat de la apro izionare si pana la e acuarea lui la "alda.

otusi, datorita solicitarilor mecanice si termice (inerente In cursul procesuluite"nologic de obtinere a pieselor turnate) o parte din granulele de nisip se degradeaza.

Cea mai mare parte a materialelor de formare care se degradeaza In timpul turnarii seIndeparteaza din turnatorii odata cu piesele turnate sub forma de aderente. %mestecurilede formare ramase pot fi (dupa caz) refolosite sau nu.

%stfel, amestecurile de formare cu argila sau bentonita ca liant pot fi folosite dupafiecare turnare prin Inlocuirea componentelor degradate (nisipul si liantul).Componentele degradate pot atinge alori cuprinse Intre '*...20+ din cantitatea de amestecfolosita.

21


25/106

>efolosirea continua a materialelor de formare este Insotita de o micsorarecontinua a caracteristicilor acestora. $icsorarea caracteristicilor amestecului se datoreazasc"imbarilor de la suprafata granulelor de nisip si se explica prin faptul ca la fiecare prepararegranulele se In elesc cu o noua pelicula de liant peste cea deja existenta.

Jn aceasta situatie nu se mai realizeaza un contact direct Intre liantul proaspat sigranulele de nisip, ci Intre liantul proaspat si liantul ec"i, mai mult sau mai putin degradat,asa cum se ede In fig. .'.

Jn consecinta, caracteristicile mecanice sunt insuficiente, amestecurile de enindfriabile. Pentru redresarea proprietatilor mecanice, In afara amestecului aderent la pieseleturnate si e acuate Impreuna cu acestea se mai Indeparteaza Inca o cantitate de nisip. Sumaacestor cantitati de materiale uzate e acuate din turnatorie este Inlocuita cu nisip nou si

lianti proaspeti

ig. .'. Cresterea grosimii peliculei ca urmare a lierii succesi e.

Jn cazul utilizarii argilei si bentonitei ca lianti, se poate folosi reImprospatarea

amestecurilor de formare prin adaugare de materiale proaspete (nisip si lianti) In locul celordegradate si e acuate, fara a fi ne oie de operatia de regenerare. 8a folosirea liantilorsintetici organici si anorganici, amestecurile de formare nu mai pot fi folosite fararegenerare, In aceasta situatie, pentru micsorarea consumului de nisip nou este necesararegenerarea nisipului din amestecurile de formare folosite.

20


26/106

+.2. DEFINIREA NOTIUNII DE REGENERARE

%mestecurile de formare cu argila sau bentonita ca liant pot fi recirculate In proportie de cea. :*+. >estul de 2*+ reprezinta partea de materiale proaspete (nisip silianti) adaugata pentru compensarea pierderilor si mentinerea caracteristicilor fizico!c"imice ale amestecurilor In limitele impuse de necesitati.

Operatia de recirculare a amestecului uzat si de Improspatare, nu Inseamnaregenerare.

In principiu, regenerarea nisipului din amestecurile de formare uzate cuprindeurmatoarele operatii te"nologice obligatorii#

! pregatirea amestecului de formare pentru regenerare (dezbatereaformelor, sfaramarea bulgarilor, Indepartarea partilor metalice, cernere) In edereaindi idualizarii granulelor de nisip

! desprinderea peliculelor de liant si a produselor de descompunere aacestora de pe suprafata granulelor de nisip

! separarea si Indepartarea controlata si cat mai a ansata din sistem a peliculelor de liant si a componentelor degradate (particule fine de nisip)

! clasarea granulometrica a nisipului obtinut.&intre aceste operatii, numai desprinderea peliculelor de liant si a produselor dedescompunere a acestora de pe suprafata granulelor de nisip este specifica regenerarii.>estul operatiilor sunt folosite In mod curent la pregatirea materiilor prime si la prepararea amestecului de formare

%sa dar, regenerarea este operatia prin care se Indeparteaza total sau partialliantul de pe suprafata granulelor de nisip, readucerea acestuia la o granulatieapropiata de cea initiala, astfel Incat sa poata fi reutilizat total sau partial In loculnisipului proaspat.

Pentru ca regenerarea nisipului sa fie o operatie rentabila, costul nisipului regenerattrebuie, sa fie inferior costului nisipului nou.

2


27/106

ipul liantului, forma si proprietatile fizico!c"imice ale granulelor de nisip,metoda de regenerare si metoda de Indepartare a impuritatilor din sistem sunt factorii carecontribuie la obtinerea unui nisip regenerat mai mult sau mai putin curat.

Jn fig. .2. este prezentata e olutia nisipului de la intrarea In turnatorie si panadupa operatia de regenerare.

ig. .2. < olutia starii suprafetei granulelor de nisip#a ! nisip nou b ! nisip acoperit cu pelicula de liant c ! nisipregenerat (situatie reala) d K nisip regenerat (situatie ideala).

&in figura se obser a ca fata de situatia din fig. .2, b cand granulele de nisip suntcomplet In elite cu pelicula lianta, In urma operatiei de regenerare se ajunge In situatiadin fig. .2, c cand de pe suprafata granulelor de nisip a fost Indepartata o parte a peliculeide liant. orma granulelor este mai a antajoasa decat a nisipului nou (fig. .2, a) deoarecemuc"iile si colturile sunt rotunjite granulele apropiindu!se de forma sferica.

Situatia din fig. .2, d se realizeaza foarte greu si numai In cazul folosiriimetodelor combinate de regenerare.

%plicarea unei anumite metode de Indepartare a peliculei de liant de pe suprafatagranulelor de nisip impune cunoasterea proceselor fizico!c"imice care stau la bazadistrugerii peliculelor liante, procese care depind de tipul liantului si de proprietatile

intrinsece ale nisipului folosit In turnatorie.

2


28/106

+.3.PREGATIREA A&ESTECULUI DE FOR&ARE PENTRU

REGENERARE

%mestecul de formare rezultat de la dezbaterea formelor poate sa contina ocantitate mica sau mare de bulgari, in functie de natura si cantitatea liantului folosit, precum si bucati metalice, ca armaturi, stropi, placi de aliaj solidificat, retele de turnareetc. Pentru procesul de regenerare sa decurga normal, indiferent de metoda folosita pentru regenerare, amestecul de formare rezultat de la dezbatere trebuie supus uneioperatii de sfaramare a bulgarilor si de separare a bucatilor de metal.

Sfaramarea bulgarilor trebuie facuta in asa fel incat sa nu se produca si crapareagranulelor de nisip concomitent cu sfaramarea bulgarilor, ceea ce ar micsora scoaterea

de nisip regenerat bun. Ca utilaje clasice pentru acest scop, se folosesc concasoare cufalci pentru o sfaramare preliminara si concasoare cu role, pentru sfaramare finala. 6ncazul amestecurilor de formare cu silicat de sodiu ca liant, in timpul sfaramarii bulgarilor are loc o concasare a crustei itrificate de la suprafata de contact cu metalullic"id, iar in procesele ulterioare acest material granular este clasat dupa marimeagranulelor, ceea ce are ca rezultat ramanerea unor componente noci e in nisipulregenerat. %cest fapt, impreuna cu fenomenul de crapare a granulelor constituie doua

incon eniente importante ale utilajelor clasice de sfaramare a bulgarilor din amesteculfolosit.Separarea bucatilor metalice este necesara atat din punct de edere te"nologic,

cat si economic. @ucatile metalice mari pot produce blocari ale utilajelor, iar stopiiafecteaza calitatea nisipului regenerat. &in aceste considerente, bucatile metalicetrebuie indepartate a ansat din amestecul de formare. &e obicei se fac doua sau c"iarmai multe operatii de separare a bucatilor metalice.

6ncon enientul instalatiilor clasice pentru separarea bucatilor metalice consta infaptul ca nu realizeaza o separare completa a metalelor din materialul de formare.Separarea completa a bucatilor metalice, feroase si neferoase, se realizeaza intr!omoara, care este foarte indicata pentru sfaramarea bulgarilor. $oara lucreaza umed,deci nu polueaza atmosfera.

2:


29/106

$oara prezinta urmatoarele a antaje fata de utilajele clasice folosite pentrusfaramarea bulgarilor#

!realizeaza desfacerea bulgarilor fara spargerea granulelor de nisip!realizeaza separarea ideala a bucatilor metalice, indiferent de natura lor!separa complet crustele itrificate, care reprezinta un material degradat!realizeaza un inceput de desprindere a peliculei de liant.

+.%. PROCESE FIZICO-C I&ICE CARE STAU LA 'AZA

REGENERARII

&istrugerea peliculelor de liant, Intarite sau crude, are loc In doua perioade

distincte ale procesului te"nologic de obtinere a pieselor turnate#a ! distrugerea la cald (In timpul turnarii aliajului si al solidificarii acestuia) b !

distrugerea la rece (In timpul dezbaterii formelor si al regenerarii nisipului). Principalele procese fizico!c"imice care au loc la distrugerea peliculelor de liant se pot clasifica astfel# procese fizice, procese c"imice si procese mecanice.

+.%.1. Distru$erea pe icu e or )e ia(t pri( procese /i0ice

Procesele fizice care contribuie la distrugerea peliculelor de liant sunt pierdereaapei de constitutie, contractii si dilatari ale peliculei liante, dilatari si transformari alotropiceale cuartului etc.

Pierderea apei de constitutie a argilelor si bentonitelor are loc la temperaturi caresunt functie de compozitia mineralogica a acestora. Odata cu pierderea apei de constitutieargilele si bentonitele pierd capacitatea de liere.

Contractiile si dilatarile diferite ale peliculelor de liant In comparatie cucontractiile si dilatarile granulelor de nisip constituie o alta cauza a distrugerii peliculeiliante.

&in fig. .4. se ede ca la Incalzirea cuartului are loc o ariatie importanta adilatarii sale lineare la temperatura de :1 5, corespunzand transformarii alotropice acuartului a In cuartit.

27


30/106

ig. .4. ;ariatia coeficientului de dilatare a cuartului cu temperatura#l ! cuart 2 ! cristobalit 4 ! silice topita

&e asemenea, se obser a ca ariatia dilatarii silicei care In eleste granulele denisip la liere cu silicat de sodiu este neInsemnata. %ceste dilatari diferite au ca efect

fisurarea peliculei de silice, fisurare care se mentine si dupa racirea amestecului. %cest efectmicsoreaza consumul de lucru mecanic la dezbaterea formelor si la regenerare, indiferent caregenerarea se realizeaza prin frecare umeda sau uscata, In fig. .1. se prezinta ariatialucrului mecanic consumat pentru dezbaterea formelor realizate din amestecuri de formare cusilicat de sodiu ca liant In conditiile Incalzirii amestecului la diferite temperaturi.

4*


31/106

ig. .1. ;ariatia lucrului mecanic de dezbatere cu temperatura pentru amestec de

formare cu silicat de sodiu# l ! Intarit prin uscare la 1 45 2 ! Intarit cuCO2.Scaderea consumului de lucru mecanic In inter alul de temperatura 274 ... : 45

este datorata aparitiei fisurilor In peliculele de liant, fisuri cauzate de dilatarea si contractiadiferita a constituentilor.

$aximumul de la temperatura de '* 45 se explica prin topirea silicatului desodiu si In elirea granulelor de cuart cu o pelicula continua, care la racire formeaza unmonolit cu rezistenta mecanica ridicata, greu de dezbatut.

enomenele descrise pana aici au loc numai pe grosimea peretelui formei In care s!auatins temperaturile corespunzatoare.

+.%.2. Distru$erea pe icu e or )e ia(t pri( procese c i#ice cu /or#are )e

co#pusi $a0osi

%cest mod de distrugere se realizeaza prin Incalzirea formei In urma sc"imbului decaldura dintre aliajul turnat si forma sau In timpul Incalzirii amestecului In ederea

regenerarii pe cale termica.Jn primul caz, fenomenele de distrugere ale peliculei au loc numai pe grosimea

peretelui, unde s!au atins temperaturile corespunzatoare ca urmare a sc"imbului de caldura.

4'


32/106

Sistemul termodinamic format din aliajul turnat si forma de turnare sc"imbacaldura dupa legile fundamentale ale termodinamicii. Procesul de sc"imb de caldura estecomplex si are loc#

a) prin conductivitate, de la corpul cald (aliajul turnat) la corpul rece (pereteleformei) atat prin peretele piesei turnate cat si prin peretele formei (de la un graunte de nisipla altul) conform legii lui ourier

( ) xT dt dQ S

=

unde# dt dQ este fluxul de caldura transmis, In L?s

! conducti itatea termica, In M?m!grdS ! suprafata de sc"imb de caldura, In m2

xT

! gradientul de temperatura, In 5?m. b) prin convectie conform legii lui Ne ton

)( f ac T T S Q =

unde#ac este coeficientul de transmisie a caldurii prin con ectie, In M?m2!grdS ! suprafata de sc"imb de caldura, In m2

, f ! temperatura aliajului, respecti a formei, In 5.c) prin radiatie conform legii Step"an !@oltzman pentru corpurile cenusii

f aT T f acQ = 1'**1'** )()( L?m2Q

unde# c este constanta de radiatie a corpurilor negre, In M?m2!5 1 a ,

f ! temperatura piesei, respecti a formei, In 5sa.f ! coeficientul de emisi itate reciproca Intre piesa si forma.Procesul de transmitere a caldurii influenteaza o serie de procese care se desfasoara In

peretele formei ca e aporarea apei, arderea unor pelicule de liant, arderea adaosurilor,reactiile din atmosfera gazoasa etc.

&aca presupunem ca se sectioneaza In acelasi timp peretele piesei turnate si pereteleformei, putem reprezenta repartitia temperaturii la un moment dat sau, cu alte cu inte putemreprezenta campul de temperatura In peretele piesei si al formei (fig. .0.).

42


33/106

ig. .0. Sc"ema distributiei campului de temperatura In peretele piesei si alformei.


34/106

si In ce masura temperaturile mai joase influenteaza transformarile peliculei liante In sensulmicsorarii consumului de energie la regenerare.

&istrugerea peliculelor liante pe cale termica, prin formare de compusi gazosi, serealizeaza In cazul liantilor organici. &in acest punct de edere liantii organici pot fi ImpartitiIn trei clase (tabelul ').

! Clasa %, cuprinde structurile "eteroatomice (N, O) si lanturi carbonicesaturate care nu au rezistenta termica. 8iantii din clasa % (din care fac parte dextrina,

poli inil butiralul si altii) se descompun Intre 104 ... 245, cu formare de produseolatile

! Clasa ! @, cuprinde structurile cu lanturi carbonice nesaturate care polimerizeazatridimensional si care sunt rezistente termic. &in aceasta clasa face parte, uleiul de in,

rasina furanica, bac"elita etc. Se distrug la ** ... 45! Clasa ! C, cuprinde liantii organici elementari care contin Si, i, =r si

formeaza legaturi oxidice cu rezistenta termica. &in aceasta clasa face parte liantii culanturi siloxanice !9!Si!O! , radicali aromatici. Se distrug la ** ... : 45.

Succesiunea transformarilor termoc"imice In lianti poate fi aratata cu ajutorulsc"emei din fig. . .

ig. . . Succesiunea transformarilor termoc"imice a liantilor In timpul Incalzirii.

ormarea produselor solide si gazoase In procesul de distrugere termica estedeterminata de raportul dintre produsele 2 si 4 (fig. . ) care depind de structura c"imicainitiala, precum si de iteza de degajare a olatilelor In zona de contact aliaj!forma si de

iteza lor de carbonizare 0.

41


35/106

Carbonul din liant se separa la suprafata de contact aliaj!forma, iar B si N cuprinsi Inliant se Indeparteaza ca gaze (B2 si N2). %ceste gaze pot patrunde In aliaj pro ocand sufluri si porozitati In piesele turnate. &in acest moti se e ita pe cat este posibil crestereacontinutului de azot In amestecurile de formare folosind lianti cu continut scazut de azot.

ormarea produselor de carbonizare la distrugerea termica depinde, pe de o parte, decompozitia c"imica a liantului, iar pe de alta parte de temperatura de Incalzire a formelor.Sunt, Insa si lianti care degaja produse olatile pe tot inter alul de Incalzire pe cand formarea produselor de carbonizare are loc la temperaturi de peste : 45.

$ecanismul termodistructiei rasinilor sintetice este prezentat sc"ematic In fig. . .6mediat dupa turnarea aliajului, la momentulO, puntile de polimeri care fac legatura Intregranule sunt intacte (fig. , a). &upa numai cate a zeci de secunde amestecul se Incalzeste

la temperatura de '4 4 ... '0 45 pe adancimea de 0... mm, rasina trecand prin toateetapele termodistructiei, puntile de polimeri trecand In stare de cocs.

ig. . .$ecanismul

termodistructieirasinilor din

amestecurile deformare ca urmarea sc"imbului de

caldura Insistemulaliaj ! forma#

40


36/106

a ! rafina netransformata In momentul umplerii formei b ! aparitia cocsuluirezistent (cr 12 N?cm2) la temperatura de 7 4 ... '* 45 c ! apari ia cocsului maipufinrezistent (a N?cm2) la aceleasi temperaturi d ! cocsul nu a fost Inca distrus pana laaparitia crustei solide e ! cocs distrus Inaintea aparifiei crustei solide.

8a temperatura de 7 4 ... '* 45 se termina formarea cocsului. &aca rezistentatermica a rasinii este ridicata, atunci rezistenta mecanica a puntilor de legatura cocsificateeste suficienta pentru a rezista presiunii metalostatice a aliajului lic"id (fig. . , b). &acarezistenta termica a rasinei este mai mica, atunci si rezistenta mecanica a puntilor de cocseste mai mica si nu poate rezista presiunii metalostatice a aliajului lic"id, acesta patrunzand printre granulele de nisip ramane fara puntile de legatura ale rasinii (fig. . , c). enomenul

se petrece In mod asemanator si la temperaturi mai Inalte (7 4 ... '1 45) asa cum rezultadin fig. . , e.

+.%.3. Distru$erea pe icu e or )e ia(t pri( procese c i#ice

Sc"imbul de caldura dintre aliajului turnat si forma de turnare contribuie ladistrugerea peliculelor de liant din zona cea mai apropiata de suprafata de contact aliaj !

forma si la micsorarea fortelor de legatura ale moleculelor de liant din zonele mai Indepartate.In cazul amestecurilor de formare cu silicat de sodiu, cu argila sau bentonita,dezbaterea formelor si regenerarea nisipului sunt mai dificile.

8a distrugerea peliculelor liante de pe suprafata granulelor de nisip precum si a puntilor de legatura dintre granule pot fi Intalnite cazurile de detasare a peliculelor.

&etasarea (ruperea) peliculelor de liant de pe granulele reale de nisip este o problema dificila. orma si dimensiunile granulelor de nisip (Indepartata de cea sferica)nu permite aplicarea unor forte de detasare In directii bine determinate. 9rosimea peliculeide liant este neuniforma atat din cauza formei si dimensiunilor granulelor de nisip cat si dincauza modului de amestecare a liantului cu nisipul In procesele de preparare.

&istrugerea peliculei de liant are loc In urmatoarele etape ale procesului deobtinere a pieselor turnate#

! la contactul cu aliajul lic"id (distrugere partiala sau totala)

4


37/106

! In timpul dezbaterii formelor (distrugere partiala)! In timpul procesului de sfaramare a bulgarilor In ederea indi idualizarii

granulelor de nisip (distrugere totala a puntilor de legatura dintre granule)! In timpul procesului de regenerare (distrugere partiala sau totala a peliculei

liante).-ltimele doua etape asigura distrugerea cea mai a ansata a peliculei liante.$ecanismul procesului de sfaramare. Sfaramarea consta In reducerea

dimensiunilor bulgarilor de amestec rezultati la dezbatere, la dimensiunile granulelor denisip, In timpul sfaramarii are loc ruperea puntilor de legatura dintre granule si odesprindere mai mult sau mai putin a ansata a peliculei de liant de pe granulele de nisip.Sfaramarea este Insotita de crearea de noi suprafete.


38/106

-n alt efect al umezirii este ca lic"idul (sau aporii sai) este adsorbit superficial sicapilar In fisurile formate pana In locul In care grosimea d a fisurii (fig. .:) este egala cudimensiunea moleculei lic"idului respecti .

-miditatea patrunsa In fisuri Impiedica refacerea structurii la Indepartarea fortei derupere.

ig. .:. %dsorbtia lic"idului In microfisura.

Jn acest mod ia nastere o zona de predistrugere a structurii care la o noua solicitaremecanica este distrusa mult mai usor.

olosirea apei ca mediu acti In procesul de sfaramare umeda duce la crestereaeficacitatii sfaramarii deoarece ea micsoreaza fortele interfaciale din interiorul bulgarilorde amestec.


39/106

se aplica metoda de regenerare prin frecare uscata sau umeda In cazul cand In turnatorie sefolosesc concomitent lianti de natura diferita, se pot aplica metode combinate de regenerare.

5. &ETODE SI INSTALATII DE REGENERARE

Jn functie de modul cum se realizeaza Indepartarea peliculei de liant rezidual de pegranulele de nisip, metodele de regenerare pot fi# mecanice (uscate sau umede), termice,combinate.

5.1. REGENERAREA &ECANICA USCATA

>egenerarea mecanica uscata este cea mai simpla si cea mai economica metoda deregenerare. %mestecul de formare si de miez supus regenerarii trebuie sa fie uscat. Calitateanisipului regenerat este inferioara celui obtinut prin alte metode de regenerare.

>egenerarea mecanica se foloseste pe scara larga, cea *...:*+ din nisipul regeneratobtinandu!se prin metodele de regenerare mecanica uscata.

5.1.1. Uti a6e si i(sta atii )e re$e(erare #eca(ica

Sunt de foarte multe tipuri. >edam mai jos cate a din acestea#Concasorul cu socuri. Principiul de functionare al acestui utilaj este prezentat In

fig. .'.

ig. .'. Concasorul cu soc'!palnie 1!palete 4!rotor !placi de soc !resorturi 2!carcasa 0!orificiu de e acuare.

47


40/106

%mestecul sfaramat se introduce In concasor prin palnia ' si este preluat de paletele1, montate pe rotorul 4 (cu turatie mare) si este proiectat pe placile de soc care sunt legateelastic prin resorturile de carcasa 2. %mestecul proiectat pe paletele de soc este aruncat deacestea din nou pe rotor. Ca urmare a socurilor repetate de proiectare !aruncare, precum si alo irii granulelor Intre ele, are loc ruperea puntilor de legatura dintre granule si o oarecaredesprindere a peliculei de pe granule.

Ca urmare a itezei mari a rotorului, prin spatiul dintre paletele acestuia si placile desoc nu pot trece decat granule indi idualizate de nisip. Nisipul este e acuat Impreuna cumaterialul marunt si pelicula desprinsa prin orificiul de e acuare 0.

>egeneratorul centrifugal, a carui sc"ema de principiu este prezentata In fig. .2.asigura desprinderea peliculei de liant de pe granule prin frecarea granulelor Intre ele si de

conurile regeneratorului precum si datorita socurilor usoare suferite de granule la caderea de pe un con pe altul.

ig. .2. >egenerator centrifugal#

'!palnie 2!acceleratoare 4!inele 1!orificiu de e acuare 0!tub rotitor !cutie de aer !tub de e acuare

%mestecul de formare constituit din granule indi idualizate este introdus prin palnia ', cade pe conurile acceleratoare 2, de unde este proiectat prin forta centrifuga peinelele 4. &upa ce trece succesi prin toate conurile, urmand drumul indicat de sageti,nisipul, de pe care s!a desprins o parte din pelicula de liant, este e acuat prin orificiul 1.

1*


41/106

Praful si pelicula de liant desprinsa de pe granule sunt e acuate prin cutia de aer si tubulde e acuare , de catre aerul care patrunde In instalatie atat prin orificiile practicate Intubul rotitor 0, cat si prin orificiul de e acuare a nisipului regenerat 1.

;iteza de rotatie a conurilor este reglata astfel Incat granulele sa nu se sfarame si safie curatate cat mai a ansat.

%mestecul sfaramat se introduce In concasor prin palnia l, este preluat de paletele 2,montate pe rotorul 4 (cu turatie mare) si este proiectat pe placile de soc 1 care sunt legateelastic prin resorturile 0 de carcasa . %mestecul proiectat pe paletele

>egeneratorul cu frecare este prezentat sc"ematic In fig. .4. @ulgarii de amestecrezultati la dezbatere sunt introdusi In palnia l, deasupra cilindrilor 2 care sunt realizatidin sarma de otel si care se rotesc In sens in ers, realizand desprinderea progresi a a

granulelor din bulgarii de amestec de formare. 9ranulele desprinse sunt antrenate de cilindriide sarma si frecate In continuare Intre cilindrii 2 si sita 4.

&atorita itezei mari de rotatie a cilindrilor, granulele de nisip care nu au reusit satreaca prin sita 4 sunt proiectate In incinta 1. %erul patruns prin orificiile 0, ale incintei 1,contribuie la antrenarea prafului si a peliculei desprinse prin tuburile . Nisipul de pe care afost Indepartata o parte din pelicula de liant este e acuat prin orificiul si transmis lainstalatia de clasare granulometrica.

ig. .4. >egenerator cu frecare#'!palnie 2!cilindri 4!sita 1!incinta 0!orificii !tuburi !orificiu de e acuare.

1'


42/106

>egeneratorul cu sicane este reprezentat sc"ematic In fig. .1.

ig. .1. >egenerator cu sicane#'!palnie 2!tub 4!sicane reglabile 1!sicane fixe 0!orificii pentru introdus aer !tuburi !conducta d

e acuare :!orificiu de e acuare.

%mestecul sfaramat este introdus prin palnia ', In tubul 2 cazand pe sicanelereglabile 4 si fixe 1. 9ranulele de nisip care circula de sus In jos se lo esc de sicane si serostogolesc pe acestea realizandu!se desprinderea peliculei de liant.

%erul introdus prin orificiile 0, antreneaza praful si pelicula de liant desprinsa de pe granule prin tuburile , In conducta de e acuare . Nisipul regenerat este e acuat pe la partea inferioara a regeneratorului prin orificiul :.

>egeneratorul prin ibrare realizat de firma spaniola Solid STstem ! ec"nic ,este prezentat, principial In fig. .0.

12


43/106

ig. .0. >egenerator prin ibrare.

%mestecul dezbatut si separat magnetic este introdus In camera %, cu fundulibrator, tronconic. &atorita ibrarii granulele de nisip se desprind progresi din bulgari.

>egulatorul @, retine bulgarii nesfaramati si e entualele parti metalice, astfel ca In camera C patrund numai granule indi idualizate.

Jn camera C, de asemenea ibratoare, se realizeaza o frecare intensa a granulelorceea ce asigura Indepartarea peliculelor de liant de pe suprafata granulelor, rotunjireacolturilor si faramitarea completa a e entualelor aglomerari de granule de nisip.

Curentul de aer patruns In camera &, pe de o parte Indeparteaza praful si peliculadesprinsa, iar pe de alta parte obliga granulele sa treaca In camera < (In forma de spirala),unde sub actiunea ibrarii, nisipul circula pe spirala, se raceste si apoi iese din sistem.

6nstalatia se remarca printr!un consum mic de energie, granulele nu se disting,muc"iile si colturile se rotunjesc si se realizeaza o desprindere a ansata a peliculei de liant, Nu consuma apa.

>egenerarea pneumatica, este cea mai folosita si cea mai eficienta metoda deregenerare cunoscuta In etapa actuala.

&esprinderea peliculei de liant de pe granule se realizeaza cu ajutorul aeruluicomprimat In celule de regenerare. Sc"ema de principiu a celulei de regenerare este prezentata In fig. . .

14


44/106

ig. . . Celula de regenerare pneumatica#'!palnie 2!manta 4!tub de regenerare 1!orificiu de intrare a aerului 0duza !ecran !paleta de reglaj

Nisipul patrunde In celula prin palnia ', Intre mantaua 2 si tubul de regenerare 4 siumple spatiul dintre ele. %erul comprimat patrunde In celula pe la partea inferioara prinorificiul 1. $arind iteza aerului prin strangulare cu ajutorul duzei 0, nisipul a fi antrenat si

transportat cu iteza mare prin tubul de regenerare 4 si este proiectat pe ecranul .Ca urmare a frecarii granulelor Intre ele, al lo irilor reciproce Intre granule pe

parcursul tubului de regenerare si al impactului pe ecran, are loc desprinderea peliculei deliant de pe granulelor de nisip. O parte din granulele de nisip sunt recirculate In aceeasicelula In ederea desprinderii mai a ansate a peliculei, cu ajutorul paletei de reglaj , iar oalta parte este di izat catre celula urmatoare.

&upa intrarea In regim normal de lucru, pe suprafata ecranului ramane In

permanenta un strat de nisip de care se izbeste nisipul Improscat continuu din tubul deregenerare. S!a constatat ca regenerarea are loc si In lipsa clopotului, acesta a and numairolul de reIntoarcere a granulelor de nisip In celula, regenerarea realizandu!se cu precadereIn tubul de regenerare. %cest lucru se bazeaza pe iteza diferita, a granulelor dedimensiuni diferite, In tubul de regenerare. %stfel, granulele cu dimensiuni mai mici se

11


45/106

deplaseaza (la o iteza constanta a agentului de transport ! aerul) mai repede decat cele cudimensiuni mari (fig. . .).

ig. . .Ciocnirile reciproce ale granulelor de nisip In timpul deplasarii prin tubul deregenerare

&in aceasta cauza, granulele se ciocnesc Intre ele, Isi sc"imba directia, la randul lorlo ind si fiind lo ite de alte granule pe toata Inaltimea tubului. %ceasta este de fapt, etapa"otaratoare In procesul de desprindere a peliculei de liant de pe granulele de nisip.


46/106

%mestecul de formare intra In spatiul dintre duza ' si tubul de regenerare 2, esteantrenat de jetul de aer prin acest tub, iar la iesire se lo este de ecranul 4. Prin cascada 1,nisipul trece apoi In celula urmatoare fractiunea prafoasa este absorbita prin orificiulsuperior 0.

Jntr!o astfel de instalatie numarul ciclurilor de curatire este egal cu numarulcelulelor succesi e si deci, ariatia numarului ciclurilor este imposibila.

Jn instalatia din fig. .:., b dupa lo irea de ecran, o parte din nisip se reIntoarce Inaceeasi celula iar o alta parte patrunde In celula urmatoare prin orificiul .

&esi o parte dintre graunti pot efectua In aceeasi celula cate a cicluri, ariatiacontrolata a numarului de cicluri In aceeasi celula este si In acest caz imposibila.

6nstalatiile din fig. .:., c sunt cele mai folosite. %ici, paleta (subarul) de reglare ,

poate obliga o cantitate bine determinata de nisip sa se reIntoarca In aceeasi celula, restulnisipului trecand In celula urmatoare.

Prin reglarea subarului poate fi ariat numarul ciclurilor de curatire a granulelor Infiecare celula a instalatiei.

Notand cantitatea de nisip care se recircula cu U' , iar cantitatea de nisip care trece prin tubul de regenerare cu U, raportul lor a fi

m U' ?U

Cu cat aloarea lui U' este mai mare, cu atat aloarea raportului m a fi mai mareiar gradul de Indepartare a peliculei de liant de pe granulele de nisip a fi si el mai

mare. Producti itatea instalatiei scade corespunzator.

5.2. REGENERAREA PE CALE TER&ICA

>egenerarea pe cale termica este cea mai eficace metoda cand In turnatorie sefolosesc numai lianti organici naturali sau sintetici. &aca In amestecul de formare folosit segaseste si amestec cu argila, In timpul arderii liantului organic, argila pierde apa de constitutiesi capacitatea de liere, de enind friabila.

%ceasta argila poate fi detasata de granule printr!o frecare uscata ulterioara.$etoda nu este aplicabila In cazul folosirii silicatului de sodiu ca liant si nici In

cazul cand In turnatorie pe langa formele si miezurile cu lianti organici este inclus si amesteccu silicat de sodiu.

1


47/106

6nstalatia din fig. .7. asigura un nisip regenerat cu calitati superioare nisipului noudeoarece, datorita Incalzirii nisipului la temperaturi mai Inalte de '* 4 5 are loc transformarecuartului In tridinit, care este o forma mult mai stabila a SiO2.

ig. .7.6nstalatia de regenerare termica#'!concasor 2!sita 4!ele ator 1!banda 0!buncar de alimentare !dozator !cuptor de ardere :!buncar 7!tude preaplin '*!conducta ''!banda transportoare '2!conducta '4,'1!cicloane de desprafuire '0!buncar ' !

conducta pentru gaze arse ' !serpentina.

%mestecul de formare sfaramat In concasorul l, este cernut pe sita 2, preluat deele atorul 4, care Il descarca pe banda 1, care la randul ei Il descarca In buncarul dealimentare 0. &ozatorul introduce amestecul granular In cuptorul de ardere

.Cuptorul functioneaza cu praf de carbune din buncarul : si regenereaza nisipul In treizone# zona de preIncalzire 6, zona de calcinare n, zona de racire a nisipului - . Nisipul este

e acuat din cuptor prin conducta '* si este descarcat pe banda '', care!' transporta la statiade sortare.

Praful si cenusa rezultate din ardere sunt e acuate din cuptor prin conducta '2, Incicloanele de desprafuire '4 si '1. Praful si cenusa sunt retinute In buncarul '0, iar gazelearse ies In atmosfera prin conducta ' .

1


48/106

Pentru folosirea a ansata a caldurii produsa prin arderea carbunelui si a liantuluiorganic, cuptorul Incalzeste si apa din serpentina ' .

5.3. REGENEREAREA U&EDA

>egenerarea umeda se aplica In cazul amestecurilor de formare realizate pe baza delianti care se dizol a In apa (ex. silicatul de sodiu si unele produse de reactie ale acestuia)sau care formeaza cu apa solutii pseudocoloidale (argila, bentonita, cimentul).

Jn cazul argilei si bentonitei desprinderea peliculelor de liant de pe suprafatagranulelor de nisip este fa orizata de prezenta apei.

%pa libera (nelegata, rigid de particulele argiloase) produce planuri de slabire acoeziunii argilei si ca urmare fortele de coeziune din pelicula de liant si cele de adeziune

dintre liant si granula, slabesc, fa orizand procesul de Indepartare a liantului de pe granulelede nisip.

>egenerarea umeda a nisipurilor din amestecurile de formare pe baza de liantianorganici naturali sau sintetici asigura obtinerea unui nisip regenerat de calitate superioara.

&esi costul instalatiei, c"eltuielile de exploatare, consumul de apa, olumulconstructiilor necesare si consumul de combustibil sunt mari (ex. costul instalatiei este de 4...0ori mai mare, iar c"eltuielile de exploatare de :...'2 ori mai mari decat la instalatia de

regenerare pneumatica), totusi costul tonei de nisip regenerat pe cale umeda este mai micdecat al nisipului nou.$etoda de regenerare umeda este indicata mai ales atunci cand este cuplata cu

sistemul de dezbatere "idraulica a miezurilor In turnatoriile mari.Sc"ema generala, de principiu, a unei instalatii de regenerare umeda este prezentata In

fig. .'*.

1:


49/106

ig. .'*.Sc"ema generala a instalatiei de regenerare umeda#'!moara tambut 2!clasor elicoidal 4!banda transportoare 1!buncar tampon 0!alimentator cu surub !clasor

!grup de abraziune umeda :,'*!clasoare 7!grup de abraziune ''!desecator(cu id sau centrifugal) '2! bazinul de decantare '4,'1!sistem de e acuare.

@ulgarii de amestec de formare se introduc In moara tambur ', Impreuna cu patru

parti apa (1#' apa?t amestec), In moara tambur are loc maruntirea bulgarilor prin frecareIntre ei In mediu umed. Odata cu maruntirea bulgarilor are loc si o oarecare desprindere a peliculei de liant.

Nisipul si componenta le igabila se e acueaza pe la partea opusa a morii tamburtrecand In clasorul elicoidal 2.

@ucatile metalice raman In moara de unde sunt e acuate periodic. &in clasorul 2,componenta le igabila se Indeparteaza prin preaplin, pe la partea inferioara si alunge In bazinul de decantare '2. $aterialul granular Impreuna cu cea. 4*+ apa este e acuat dinclasorul 2, pe la partea superioara pe banda transportoare 4 si de aici In buncarul tampon 1.&in acest buncar, amestecul este preluat de alimentatorul cu surub 0 si introdus In clasorul

, Impreuna cu 1 parti apa la o parte de nisip.Operatia de clasare se realizeaza identic ca In clasorul 2. In continuare, nisipul cu

4*+ apa este introdus In primul grup de abraziune umeda . nisipul abrazat (frecat umed)

17


50/106

este trecut pentru repetarea operatiilor de clasare si de frecare umeda In clasoarele : si '*si respecti In grupul de abraziune 7.

&in clasorul '*, nisipul ajunge pe desecatorul (cu id sau centrifugal) '', unde seIndeparteaza umiditatea pana la ... :+.

oate apele de spalare sunt transportate printr!o retea de conducte In bazinul dedecantare '2. Componenta le igabila care se decanteaza pe fundul bazinului estee acuata periodic prin sistemul de e acuare '4 si '1. %pa limpede din straturilesuperioare ale bazinului de decantare este reintrodusa In circuit

9radul de desprindere a peliculei de liant este stabilit dupa cantitatea decomponenta le igabila Indepartata din sistem prin spalare.

Componenta le igabila desprinsa trebuie Indepartata imediat din sistem prin

spalare deoarece ea joaca rol de unguent, Impiedicand Indepartarea restului de pelicula de pe granulele de nisip prin frecare.

Cea mai mare parte a componentei le igabile se Indeparteaza In moara tambur,fapt pentru care nisipul este spalat de doua ori (clasoarele 2 si ) Inainte de a fi introdusIn primul grup de abraziune.

Considerand continutul total, initial, de componenta le igabila egal cu '**+,ariatia continutului de componenta le igabila Indepartata din sistem In urma

frecarilor si a spalarilor repetate, are alura din fig. .''.

0*


51/106

ig. .''.;ariatia continutului de componenta le igabila Indepartata din sistem Infunctie de timpul de frecare In diferite trepte ale instalatiei de regenerare umeda.

5.%. REGENEREAREA PRIN &ETODE CO&'INATE

>egenerarea prin metode combinate este indicata In cazul cand In turnatorie se

folosesc concomitent amestecuri de formare si de miez cu diferiti lianti (ex.amestecuri cu lianti organici si cu lianti organici) care nu pot fi separate la dezbatere.&eoarece liantii se comporta In mod diferit In timpul procesului de regenerare,

combinarea metodelor de regenerare este impusa de comportarea liantilor cu preponderenta cea mai mare In amestecurile de formare.

%stfel, daca liantii preponderenti sunt bentonita si rasinile sintetice, nisipurile dinaceste amestecuri pot fi regenerate Intr!o instalatie combinata de tipul umeda 3 termica.%ceeasi combinatie poate sa fie folosita si In cazul liantilor silicat de sodiu si rasini sintetice.

Pentru cazul cand preponderenta liantilor se manifesta Intre rasinile sintetice siargila este indicata folosirea metodei combinate, termica 3 mecanica. &upa regenerareatermica, granulele de nisip pot contine o oarecare cantitate de particule carbonizate de rasini,libere sau aderente la granulele de nisip, precum si particule reziduale de lianti care nu s!aueliminat prin ardere (ex. argila des"idratata).

0'


52/106

Pentru Indepartarea acestor resturi (noci e pentru calitatea nisipului regenerat),instalatia de regenerare termica este completata cu o instalatie de regenerare pneumatica.

5.%.1. I(sta atie )e re$e(erare pri( #eto)a co#!i(ata u#e)a 7 ter#ica


53/106

@ucatile metalice raman In moara de unde sunt e acuate periodic iar nisipul si apatrec prin sita 1 , In clasorul elicoidal 0, pentru Indepartarea componentei le igabile.

&e aici, nisipul care mai contine cea 4*+ apa este trecut In grupul de abraziune siapoi este din nou spalat In clasorul si trecut mai departe In desecatorul cu id (saucentrifugal) :, unde continutul de apa este redus de la cea 4*+, la numai ... :+.

In treapta a doua de regenerare (zona regenerarii termice) nisipul regenerat umedeste ridicat cu ele atorul 7 si descarcat In buncarul tampon '*, de unde cu ajutorulalimentatorului '' este introdus In cuptorul de regenerare termica '2, care functioneazaIn pat fluidizat.

Nisipul regenerat termic este, e acuat prin conducta '4 pe banda '1, care Iltiansporta la instalatia de racire.

Praful si cenusa rezultate In timpul arderii sunt e acuate prin conducta '0 Inciclonul ' .

Praful si cenusa se depun In recipientul ' , iar gazele arse parasesc instalatia princonducta ':.

5.%.2. I(sta atie )e re$e(erare pri( #eto)a co#!i(ata" ter#ica 7 #eca(ica

Jn fig. .'4. este prezentata sc"ema generala simplificata a instalatiei combinatade regenerare termica 3 mecanica. $etoda si instalatia se preteaza la regenerarea

nisipului din amestecurile de formare In care liantii preponderenti sunt rasinilesintetice si argila (sau bentonita).

04


54/106

ig. .'4.6nstalatie combinata de regenerare (termica 3mecanica)#'!banda 2!ele ator 4!cuptor de calcinare 1!racitor 0!conducta ! ciclon !conducta de e acuare

gazelor :!alimentator 7!ele ator '*!buncar tampon ''!instalatie de regenerare pneumatica '4!conducta dee acuare pentru praf si peliculele de liant '1!palnie de e acuare pentru nisip.

Nisipul adus cu banda ' este preluat de ele atorul 2 si introdus In cuptorul decalcinare (regenerare termica) 4.

&upa arderea peliculei de liant nisipul este trecut In racitorul 1, strabatut continuude un curent de aer rece. Praful si produsele de ardere ies prin conducta5 si patrund Inciclonul . %ici se depun praful si cenusa, iar gazele de ardere parasesc instalatia princonducta .

%limentatorul :, transporta nisipul regenerat termic In instalatia de regeneraremecanica (In cazul de fata regenerare pneumatica).


55/106

mai putin arsa, argila, bentonita etc.) In buncarul tampon '*. &e aici, nisipul este trecut Ininstalatia de regenerare pneumatica '' pentru definiti area procesului de regenerare.

Nisipul regenerat este e acuat prin palnia '1, iar praful si peliculele de liantdesprinse de pe granulele de nisip ies prin conducta '4.

8. POSI'ILITATI DE REGENERARE A NISIPURILOR DE TURNATORIE

&in cele prezentate pana aici, rezulta atat stadiul actual al regenerarii nisipurilor dinamestecurile de formare folosite, cat si posibilitatile te"nice de regenerare cu a antajele sideza antajele acestor metode si instalatii.

%legerea metodei de regenerare este impusa, In primul rand de liantul folosit. 8aacelasi liant, metoda de regenerare, depinde pe de alta parte, de starea fizica a granulelorde nisip, iar pe de alta parte de destinatia nisipului regenerat.

Cum, In turnatorii se folosesc, In acelesi timp, amestecuri cu diferiti lianti,amestecuri care la dezbatere nu pot fi separate dupa felul liantului, este necesar ca In acestecazuri sa se foloseasca metode combinate de regenerare.

In tabelul 4 sunt prezentate unele indicatii pri ind metoda de regenerare

recomandata In cazul diferitelor amestecuri de formare folosite. &in tabelul 4, rezulta ca la unanumit tip de liant pot fi folosite din punct de edere te"nic una sau mai multe metode deregenerare.

Optiunea pentru o anumita metoda se face pe baza analizei si a altor factori cum arfi producti itatea instalatiei, gradul de segmentare, costul instalatiei, c"eltuieli deIntretinere si exploatare, utilizarea apei, utilizarea aerului comprimat etc.

00


56/106

abelul 4. 6ndicatii pri ind alegerea metodei de regenerare a nisipurilor

Se regenereaza foarte bine

Se regenereaza destul de bine

> egenerorea este posibila doar conditionat Prin metoda respectiva pot fi regenerate numai nisipurile din amestecurile

care au suferit influenta caldurii cedate formei de catre aliajul turnat.

Regenerarea na esre posibila

9 . POSI'ILITATI DE FOLOSIRE A NISIPULUI REGENERAT

&irijarea nisipului regenerat spre cele mai adec ate te"nologii de formare!miezuire reprezinta o operatie importanta de selectie cu implicatii atat te"nologice cat sieconomice.

0


57/106

Controlul permanent al calitatii nisipului regenerat are ca scop e itarea patrunderii Influxul te"nologic al turnatoriei a unui nisip necorespunzator, la care sunt depasite limitelemaxime de impuritati admise.

%sa cum s!a mai aratat, In urma procesului de regenerare se obtine un nisip de pegranulele caruia a fost Indepartata, mai mult sau mai putin a ansat, pelicula de liant.

Cele mai curate granule de nisip regenerat sunt cele care pro in din amestecurilede formare cu lianti organici regenerate termic.

Prin oricare alt procedeu de regenerare (posibil de folosit In functie de liantulamestecului), nu se poate Indeparta complet pelicula de liant si alte impuritati noci e.&atorita acestui fapt, caracterul c"imic (pB!ul) al nisipului se sc"imba.

In afara peliculei de liant remanenta, care sub influenta temperaturii aliajului turnat a

suferit sau nu transformari, raman si produse ale reactiilor c"imice de Intarire (cazulsilicatului de sodiu, ciment etc.) care de asemenea, influenteaza caracterul c"imic alnisipului si implicit al amestecului de formare ! miezuire la care se foloseste nisipulregenerat.

Calitatea amestecului de formare si de miez are consecinte si asupra calitatii pieselor turnate.

%stfel, silicatul de sodiu este un produs rezultat din reactiile dintre siliciu si soda la

temperaturi ridicate ('0 4 ... ' 4 5)nCO2 Na2 mSiO2 VGK nNa2O mSiO2 3 nCO2Silicatul de sodiu obtinut este dizol at In apa la temperatura de 4745 si la

presiunea de !6O0 N?m2.In procesul de solubilizare a silicatului de sodiu se produce o "idratare a ionilor

polimeri cu cresterea continutului de ortosilicat conform reactiei#(SiO2 Na2)n 3 nB2O VG nNa2B2SiO1Compusul respecti a fost izolat, constatandu!se ca el cristalizeaza cu opt molecule de

apa.


58/106

8a regenerarea umeda a nisipului din amestecurile cu silicat de sodiu apare, Insa, o problema deosebita si anume, aceea ca soda Incepe sa se acumuleze treptat In nisipulregenerat si pro oaca o sc"imbare a raportului silice?soda In sensul micsorarii acestuia.

Continutul ridicat de soda accelereaza gelificarea. Cand continutul de sodadepaseste *, +, reactia de Intarire este asa de rapida Incat nisipul se Intareste Inca din timpul prepararii si nu mai poate fi folosit la formare.

Pentru a se diminua efectul daunator al sodei, In amestecurile de formare semicsoreaza proportia de nisip regenerat Inlocuind!o cu o cantitate corespunzatoare de nisipnou.

6n turnatorii apar de multe ori situatii cand un nisip regenerat trebuie liat cu un altliant decat acela al amestecului din care a pro enit nisipul.

Sc"ema din fig. 24 prezinta cate a posibilitati de liere a nisipului regenerat cudiferiti lianti. &in aceasta sc"ema se obser a ca lierea nisipului cu un alt liant decat acela alamestecului din care a pro enit nisipul este determinata de mecanismul de catalizare a peliculei. Cand caracterul c"imic al peliculei remanente (deci caracterul c"imic al nisipuluiregenerat) este diferit de caracterul c"imic al noului liant, pot aparea unele

incompatibilitati de liere.

ig7.'.Posibilitati de refolosire a nisipului regenerat#

0:


59/106

Cantitatea de liant remanent pe granulele nisipului regenerat, ca de altfel sicantitatea remanenta de catalizator, au o mare importanta asupra proceselor de liere.

ata de aceste (cate a) obser atii trebuie acordata o atentie deosebita parametrilorcalitati i ai nisipului regenerat, In tabelul 0 sunt prezentate cate a din obiecti ele de controlsi alorile parametrilor calitati i ai nisipului regenerat.

&in cele expuse pana aici, cu pri ire la procesele fizico!c"imice care stau la bazaregenerarii si cu pri ire la posibilitatile, metodele, utilajele si instalatiile de regenerare,rezulta multitudinea de posibilitati pentru realizarea acestei importante etape te"nologice Influxul operatiilor de realizare a pieselor turnate.

Optiunea pentru alegerea unei anumite metode si instalatie de regenerare trebuie sa se bazeze atat pe considerente economice cat si pe considerente de calitate a nisipului regenerat.

aptul ca pe plan mondial exista o preocupare permanenta pentru regenerareanisipurilor din amestecurile folosite ne duce la concluzia ca regenerarea este o operatierentabila, In momentul de fata, pe plan mondial metodele de regenerare sunt folosite Inurmatoarele proportii#

! regenerare mecanica uscata, *...:*+! regenerare termica 3 mecanica, '*...2*+! regenerare umeda, '*+.

1:.TURNAREA IN FOR&E DIN NISIP NELIAT UTILIZAND &ODELE

GAZIFICA'ILE DIN POLISTIREN

1:.1. Caracteristici )e !a0a a e po istire(u ui e;pa()at

Proprietatile fizico!mecanice depind de densitatea materialului, iar functie deconditiile de obtinere poate a ea alori in limite destul de largi" *.**'...*.4 Hg?dm4, respecti'*... 4** Hg?m4.

actori de baza ai calitatii modelelor din polistiren expandat depind de proprietatile produsului initial.

Calitatea modelelor gazificabile este caracterizata prin#!masa olumetrica(densitatea)

07


60/106

!limita de rezistenta la compresiune, tractiune, inco oiere- iteza de topire si gazeificare si respecti ascozitatea fazei lic"ide!cantitatea si calitatea produselor rezultate din termodistructia modelului in timpul

turnarii!coeficientul de conductibilitate termica si capacitatea de absorbtie a apei!stabilitatea dimensionala la depozitare si la executia formei de turnare

1:.2. Particu aritati e ter#o)istructiei #o)e e or $a0i/ica!i e

Studierea itezelor transformarilor de faza ale polistirenului expandat cum sunt#topirea, e aporarea fazei lic"ide, gazificarea din starea initiala solida, pana la produse

finale, a aratat ca eriga de limitare a acestui proces este e aporarea fazei lic"ide.Procesele de topire si de gazificare a fazei de apori si gaze pana la produse finite ale"idrogenului si produselor solide(pirocarbon si funingine), se desfasoara la iteze cu multmai ridicate. < aporarea fazei lic"ide a produselor de descompunere, alcatuite din resturiale lantului polimeric, nu se supune legilor generale de e aporare a lic"idelor, ci estedeterminata de iteza de rupere a legaturilor lantului polimeric in intregul olum allic"idului ce se e apora.

-na din caile reale de crestere a itezei de e aporare a fazei lic"ide o constituieintroducerea in compozitia polimerului se substante peroxidice ce formeaza radicali.O alta orientare posibila a cresterii itezei de trecere a modelului in stare de

apori si gaze, ia in considerare specificul procesului de termodistructie in ca itateaformei. Odata cu cresterea itezei de topire a modelului, se mareste cantitatea fazeilic"ide ce se e apora pe oglinda metalului si in mod corespunzator se mareste cantitateagenerala a acestuia, trecand in stare de apori si gaze. otusi aceasta orientare nu esteintotdeauna acceptabila, intrucat iteza de topire excesi de ridicata poate sa duca ladistrugerea ec"ilibrului formei din material granular neliat(nisip uscat) si la rubutarea pieselor turnate. Cercetarea proceselor de descompunere a modelelor gazificabile informa, a cineticii transformarilor de faza ale polistirenului expandat, la termodistructie, permite elaborarea unor conditii pri ind caracteristicile termodistructi e ale polistirenului

*


61/106

expandat pentru modelele gazificabile, a unor metode de apreciere si sinteza a polistirenului expandat.

1:.3. Capacitatea po istire(u ui e;pa()at )e a /or#a $a0e i( procesu )e

ter#o)istructie

6n urma procesului de termodistructie a modelului din polistiren expandat, are loc procesul de formare a gazelor. Cantitatea si compozitia fazei gazoase rezultate, depind deregimurile te"nologice si anume , de temperatura de turnare, iteza de urcare a aliajului informa, de permeabilitatea formei pentru gaze, de densitatea modelului. &in acest moti ,metodele folosite pentru determinarea acestor caracteristici dau rezultate destul de

diferite.

1:.%. I#p icatii e procesu ui si a pro)use or )e ter#o)istructie asupra

ec i i!ru ui /or#ei

&in categoria produselor de termodistructie, faza gazoasa, produse lic"ide si produse ce coxificare, atentie deosebita trebuie acordata ultimei faze(cea solida, a

produselor de coxificare) intrucat aceasta este generatoarea de defecte de suprafata pentru piesa turnata, prin concentrarea produselor solide in anumite parti ale ca itatii formei,respecti configuratiei piesei obtinute.

emperatura de turnare influenteaza in mod "otarator atat iteza de gazificare catsi olumul de faza gazoasa obtinuta.

6ntrucat in procesul de turnare, olumul ca itatii formei (cel pus la dispozitiagazelor si a aliajului turnat) este constant, rezulta necesitatea cunoasterii in permanenta a

olumului total de gaze rezultat in procesul de turnare (cel pro enit din termodistructiamodelului si a celui pro enit din miezurile formei).

&aca a em in edere si faptul ca permeabilitatea formei este totusi limitata iarcresterea olumului de gaze este continua pe masura incalzirii lor, rezulta necesitatealuarii in consideratie a presiunii exercitate de olumul de gaze asupra peretilor formei deturnare.

'


62/106

1:.*. Rea i0area /or#e or )e tur(are )i( (isip uscat /ara ia(t" cu #o)e e

$a0i/

Nisipuri Pentru Turnatorie Tot Fara Diacritice Tot

Documents

Transcript of Nisipuri Pentru Turnatorie Tot Fara Diacritice Tot