2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие

жидкости. Существенным преимуществом таких аппаратов является небольшой износ внутреннего сопла, что объясняется сравнительно малыми скоростями поступления абразивной жидкости; истирающее действие твердых частиц при этом снижается.

Вопросы для повторения

1.Чем отличается гидроабразивная очистка от водопескоструйной?

2.Назовите способы подачи абразивной жидкости или пульпы при гидроабразивной очистке.

3.Какие установки для гидроабразивной обработки отливок вы знаете?

18.ОЧИСТКА ОТЛИВОК ДРОБЬЮ

Взависимости от способа создания струи дроби (сжатым воздухом или рабочим колесом турбинки) процессы очистки дробью получили названия дробеструйной и дробеметной очистки.

Для обоих способов очистки в качестве абразивного материала используется чугунная или стальная дробь размером от 0,2 до 4,5 мм. Применение для этой цели кварцевого песка

внашей стране запрещено, так как пескоструйный способ очистки отливок создает тяжелые санитарно-гигиенические условия труда.

Дробь, используемая для очистки отливок, должна удовлетворять ряду требований, сложившихся на основе производственного опыта.

ГОСТ 11964–81Е предусматривает пять видов дроби технической из чугуна и стали для дробеметной и дробеструйной очистки отливок. Это дробь чугуна литая ДЧЛ (рис. 18.1, а),

331

дробь чугунная колотая ДЧК (рис. 18.1, б), дробь стальная литая ДСЛ, дробь стальная колотая ДСК и дробь стальная рубленая из проволоки ДСР (рис. 18.1, в).

Рис 18.1. Дробь техническая для очистки отливок

Как показала практика работы литейных цехов, наиболее целесообразно при очистке мелких отливок деталей приборов применять дробь ДЧК (дробь чугунная колотая) и ДСК (дробь стальная колотая) размером 0,2–0,6 мм; при очистке мелких отливок автомобиле- и тракторостроения, а также средних и крупных отливок из цветных сплавов применять дробь всех типов размером 0,6–0,9 мм; при очистке машиностроительных отливок из чугуна и стали средних размеров и крупных отливок из цветных сплавов – дробь всех типов размером 0,9–1,6 мм; при очистке тяжелых отливок из чугуна и стали – дробь всех типов раз-

мером 1,6–4,5 мм.

При выборе типа и размера дроби следует иметь в виду также экономические соображения, так как дробь разных типов и размеров имеет разную стоимость изготовления и разную эксплуатационную стойкость как самой дроби, так и дробеметных лопаток (или сопел). В результате этого себестоимость процесса очистки будет разной. При этом следует учитывать, что уменьшение размеров дроби положительно влияет на качество покрытий поверхности отливок.

Дробь типа ДЧЛ (дробь чугунная литая) и ДСЛ (дробь стальная литая) размером до 4 мм используется непосредствен-

332

но для очистки отливок, а также как исходный материал для изготовления дроби типа ДЧК и ДСК. Дробь типа ДЧЛ размером более 4 мм используется в буровой промышленности и для изготовления дроби типа ДЧК.

На специализированных заводах литую дробь получают путем выливания жидкого металла тонкой струей, падающей с определенной высоты, на вращающийся барабан, погруженный в охлаждающую жидкость. Струя металла, падая на мокрую поверхность, разбивается на отдельные капли, затвердевающие в виде шариков [17].

Колотую дробь получают путем дробления литой дроби в специальных многосекционных дробилках.

Несмотря на низкую себестоимость по сравнению с другими металлическими абразивными материалами, литая чугунная дробь имеет ряд недостатков. Так, вследствие низкой ударной вязкости в процессе очистки происходит быстрое раскалывание дроби, что снижает эффективность очистки. Вследствие содержания большого количества мелочи (до 70 % от общей массы дроби) удельный расход дроби на 1 т очищаемых отливок возрастает. Обилие металлической пыли, насыщенность отбеленного чугуна весьма твердым карбидом кремния приводит к быстрому и неравномерному износу как сопел дробеструйного аппарата, так и лопаток дробемета. Многие из этих недостатков устраняются, если вместо круглой литой дроби применять колотую дробь (называемую иногда металлическим зернистым песком). Применение колотой дроби повышает эффективность очистки в 1,5–2 раза при снижении ее расхода в несколько раз.

Дробь стальная рубленая изготавливается на ряде заводов рубкой проволоки на автоматах.

После рубки дробь проходит процесс термической обработки, состоящей из закалки и отпуска. Так как эта дробь не имеет технологических преимуществ при очистке литья перед стальной колотой дробью и дороже ее в 3–4 раза, то в литейных цехах она применяется мало.

333

За последнее время появились новые виды металлического абразивного материала. К ним относятся дробь из ковкого чугуна и дробь из обезуглероженного ковкого чугуна. Эти виды дроби имеют эксплуатационную стойкость в два раза выше, чем литая дробь из отбеленного чугуна, что с избытком покрывает разницу в стоимости. Меньшая твердость дроби из ковкого чугуна не отражается на производительности процесса очистки.

Помимо дроби из чугуна и стали применяют дробь из цветных сплавов (алюминиевых и медных), а также абразивные средства из неметаллов как минерального, так и органического состава.

18.1. Дробеструйная очистка

При дробеструйном способе очистки дробь разгоняется сжатым воздухом до скоростей 20–30 м/с, при этом дробь проходит через сопло, образуя расходящийся пучок. Производительность дробеструйной очистки зависит от давления воздуха, диаметра и формы канала сопла, а также от стойкости материала сопла и расстояния от сопла до очищаемой поверхности.

Оптимальное расстояние от сопла до поверхности отливки составляет 200–300 мм. С увеличением расстояния от сопла до поверхности отливки сильное рассеивание дроби снижает производительность процесса очистки. Износ канала сопла приводит как к нарушению компактности струи дроби, так и к снижению производительности за счет падения давления сжатого воздуха, вызванного увеличением площади поперечного сечения канала.

В течение длительного времени единственным материалом, обеспечивавшим стойкость сопел в течение 5–8 ч, был отбеленный чугун. В настоящее время для изготовления сопел применяются металлокерамические сплавы ВК2, ВК6 и ВК8 (ГОСТ 3882–61), средняя стойкость которых составляет 200 ч [16].

334

Созданы конструкции сопла, в которых наиболее изнашиваемая часть выполняется в виде металлокерамической вставки. Корпус сопла выполняется из стали 15–35.

Дробеструйная очистка отливок позволяет получать высокую чистоту поверхности, однако область применения этого способа ограничена главным образом очисткой внутренних глубоких и сложных полостей. Это ограничение вызвано высокой энергоемкостью способа и запыленностью рабочего места. Кроме того, при дробеструйной очистке имеет место слипание

икоррозия дробинок, вызываемые наличием влаги в сжатом воздухе.

Широкое распространение получили двухкамерные дробеструйные аппараты модели 334М, изготавливаемые Усманским механическим заводом. Конструкция аппарата обеспечивает возможность одновременной работы двумя соплами.

Удвухкамерного струйного аппарата (рис. 18.2) верхняя зарядная камера 5 соединена с загрузочной воронкой 7 при помощи обратного клапана 6, нижняя рабочая камера 3 соединена с зарядной посредством второго обратного клапана 4. Сжатый воздух через влагоотделитель 8 и трубку 9 подается в трубу 10 под дном бункера, смешивается здесь с поступающей через отверстие в дне бункера дробью и по шлангу 1 через сопло выбрасывает струю на обрабатываемую отливку. Рабочая камера 3 все время находится под давлением сжатого воздуха, а зарядная 5 – только в момент зарядки рабочей, поэтому аппарат может работать без перерыва на время зарядки. Однако отверстие в дне бункера для выхода дроби часто засоряется. Прочищают его сжатым воздухом, для подачи которого в аппарате предусмотрена труба 2.

Из многочисленных конструкций дробеструйных машин для очистки отливок наиболее распространены барабаны, столы

икамеры.

Дробеструйный барабан имеет пустотелые цапфы, в которые вставлены сопла дробеструйных аппаратов. Вращение ба-

335

рабана здесь нужно не для того, чтобы очищать отливки перекатыванием и трением друг о друга, а для переворачивания их. Очистка осуществляется струей дроби, поэтому частота вращения составляет 0,03–0,05 с–1 (2–3 об/мин).

Рис. 18.2. Двухкамерный дробеструйный аппарат

Хрупкие отливки в барабанах могут разбиться, поэтому их очищают на дробеструйных столах. Такой стол имеет диаметр 2,3 м и вращается с частотой 0,007–0,014 с–1. Половина стола находится в зоне действия струи дроби и ограждена кожухом с фартуком. Фартук сделан из нескольких отдельных кусков прорезиненной ленты шириной 0,2–0,3 м, что позволяет отливкам свободно проходить через него в зону очистки.

336

Над кожухом установлен двухкамерный аппарат нагнетательной системы, работающий тремя соплами. Чтобы сопла охватывали большую поверхность отливок, им сообщается вращательное движение. Дробь после очистки проваливается сквозь решетчатый настил стола и попадает в приемный лоток элеватора, подающего ее в сепаратор. В сепараторе дробь очищается от пыли и мелочи и подается в дробеструйный аппарат.

Рис. 18.3. Дробеструйная камера модели 361М

Для очистки крупных отливок устраивают камеры-кабины, куда на тележке завозят отливки. Сопло, через которое выбрасывается дробь, соединено шлангом с дробеструйным аппаратом.

337

Пол камеры делается решетчатым для сброса дроби, которая просыпается в бункер, расположенный под решетчатым полом камеры, доставляется шнеком к вращающемуся ситу и, просеявшись, попадает в элеватор. Из элеватора дробь поступает в сепаратор, где отделяются мелкие частицы и пыль. Годная дробь направляется в дробеструйный аппарат.

В литейных цехах отечественной промышленности эксплуатируется ряд дробеструйных камер, различающихся как по размерам, так и по конструкции. Однако серийно изготавливаются лишь тупиковая дробеструйная камера периодического действия модели 361М.

Дробеструйная камера модели 361М (рис. 18.3) представ-

ляет собой закрытую металлическую конструкцию 1, внутренняя обшивка которой выполнена из стали толщиной 3 мм, покрытой резиновыми листами толщиной 10 мм. Передняя стенка камеры имеет проем для ворот, которые открываются и закрываются вручную. Отливки, подлежащие очистке, укладываются мостовым краном на тележку 3, приводимую в движение электрифицированной канатной откаткой 4. Кабина 6 камеры представляет собой изолированное рабочее помещение, на передней стенке которого имеется быстросъемное смотровое окно и сопловой механизм. Сопловой механизм смонтирован на сферическом шарнире, угол поворота которого равен 100°. Поворотный стол 5 предназначен для вращения тележки с отливкой при очистке. Привод поворотного стола – электромеханический. Нижняя часть камеры выполнена в виде бункера, в котором собирается отработанная дробь и отходы очистки, провалившиеся сквозь решетчатый пол камеры и поворотного стола. В нижней части бункера установлен шнековый питатель, транспортирующий отработанную смесь и отходы очистки к элеватору 7. Благодаря тому, что шнековый питатель оканчивается вращающимся ситом, мелкая фракция попадает в башмак элеватора, а крупные куски выбрасываются наружу.

338

Элеватор поднимает просеянный материал наверх и ссыпает его в воздушный сепаратор. Сепаратор представляет собой сварной короб с двумя отводными рукавами, один из которых присоединяется к вентиляционной системе. Внутри короба расположены планки-ступеньки, по которым скатывается дробь. При этом легкие частицы, т.е. разрушенные частицы дроби и пыль, подхватываются воздушным потоком и уносятся

ввентиляционную систему. Дробь, пригодная для дальнейшего использования, по второму рукаву попадает в дробеструйный аппарат модели 334М, конструкция которого приведена на рис. 18.2. Из дробеструйного аппарата дробь по шлангу попадает

всопловой механизм. Управление работой дробеструйного аппарата производится дистанционно как из кабины, так и из камеры.

Очистка труднодоступных мест отливки осуществляется вручную. При этом рабочий, одетый в специальный защитный шлем, находится внутри камеры, конструкция которой обеспечивает подачу свежего очищенного воздуха в шлем рабочегодробеструйщика. Освещение внутри камеры обеспечивается двумя прожекторами, установленными на передней стенке кабины, и четырьмя лампами, расположенными на крышке камеры. Дробеструйная камера оборудована системой вытяжной вентиляции, которая отсасывает запыленный воздух из камеры. Во избежание аварий и несчастных случаев в электрической схеме камеры предусмотрены аварийные блокировки.

18.2. Дробеметная очистка

При дробеметной очистке струя дроби создается лопатками рабочего колеса турбинки.

Производительность любой дробеметной установки, эффективность процесса очистки определяются главным образом техническими характеристиками установленных на них дробеметных аппаратов.

339

Существует несколько типов дробеметных аппаратов, которые отличаются друг от друга способом подачи дроби на лопатки рабочего колеса.

Способ подачи в большой мере определяет конструкцию дробеметных аппаратов, которые могут быть одно- и двухдисковыми с правым и левым исполнением. Существуют также трубчатые аппараты с двусторонним питанием дробью.

На лопатки рабочего колеса дробь может подаваться тремя способами: 1) при помощи распределительного колеса (импеллера); 2) гравитационным способом; 3) гравитационно-воздуш- ным способом.

В практике наиболее часто используется первый способ, при котором выброс дроби происходит в две фазы: первоначальное ускорение дроби с помощью распределительного колеса, а затем попадание дроби на лопатки основного колеса, где она получает окончательную скорость выброса.

Работа дробеметного аппарата (рис. 18.4) состоит в следующем [22]. Дробь из бункера 1 попадает в нагнетатель 3 и через окно направляющей втулки 4 выбрасывается в пространство между лопатками 2 ротора. Лопатки ротора разгоняют дробь

исбрасывают ее веером со скоростью 70–80 м/с на очищаемые отливки. Траектория движения дроби в аппарате (рис. 18.5) показана жирной линией, проходящей через точки О; А; Б; В; Г

иД. При этом дробь подается в отверстие крыльчатки нагнетателя 4 и попадает между его лопатками, которые выбрасывают дробь в отверстие 2 направляющей втулки 3. Дробь подхватывается внутренним краем лопатки 1. При этом происходит удар, так как разность скоростей лопатки и дроби велика, а направления движений почти совпадают. Это обусловливает ударное взаимодействие дробинок с лопаткой и дискретный характер движения дробинок по всей лопатке. Удар дробинок вызывает мгновенное повышение температуры в зоне удара, значительные деформации и снижение контактно-усталостной прочности, что приводит к интенсивному износу лопаток.

340