Способ нанесения противопригарной краски с требуемой толщиной слоя на внутреннюю поверхность вращаемой изложницы Российский патент 2024 года по МПК B22D13/10 B22C3/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к центробежному литью заготовок из черных и цветных сплавов, и может быть использовано для производства широкого круга изделий типа труб, прокатных валков, бандажных колец и ряда других заготовок, используемых в различных отраслях машиностроения.

Использование противопригарного покрытия на внутренней поверхности вращаемой изложницы, наряду с необходимостью получения чистой от пригара поверхности отливки, способствует созданию условий, обеспечивающих необходимый уровень интенсивности охлаждения отливки при ее затвердевании, определяющий во многом ее физико-механические свойства, при этом ее регулирование осуществляется в основном за счет изменения толщины слоя покрытия.

Поэтому обеспечение требуемой толщины слоя противопригарной краски на внутренней поверхности вращаемой изложницы является необходимым условием технологического процесса, предопределяющего качественные характеристики металла литого изделия.

Известен способ нанесения теплоизоляционного покрытия на внутренней поверхности вращающейся изложницы путем его свободного высыпания из совка, равного длине изложницы. [1]

При этом способе возможно получение требуемой толщины слоя покрытия на внутренней поверхности изложницы с учетом известного объема засыпаемого из совка сыпучего покрытия.

Однако применительно к использованию противопригарных красок применение указанного способа становится невозможным, ввиду отсутствия принудительного давления для перемещения вязкой краски из совка на внутренней поверхности изложницы.

Известен способ нанесения теплоизоляционного слоя на внутренней поверхности вращаемой изложницы, который предусматривает использование сыпучего теплоизоляционного материала в виде кварцевого песка при нанесении его порциями, расположенными по длине совка, коэффициент теплопроводности которых монотонно изменяется по его длине в зависимости от температурного поля заливаемого металла, что позволяет выравнивать температуру металла по длине отливки. [2]

Однако применение подобного способа нанесения теплоизоляционного покрытия для обеспечения требуемой толщины его слоя на внутренней поверхности изложницы, не может быть реализовано ввиду использования сыпучих материалов с различной величиной коэффициента теплопроводности, расположенных порциями по длине изложницы.

Известен способ нанесения разделительного покрытия на внутренней поверхности вращаемой изложницы, который предусматривает использование цирконо-бентонитовой краски, подаваемой под определенным давлением покрасочного устройства, совершающего возвратно-поступательные движения вдоль внутренней полости изложницы и распыляющий краску по всей ее длине. [3]

Использование упомянутого способа позволяет наносить равномерный слой краски по всей длине вращаемой изложницы, но не предусматривает его нанесение до требуемой толщины слоя краски.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ нанесения сыпучего покрытия в виде кварцевого песка на внутренней поверхности вращаемой изложницы, при котором требуемая толщина слоя покрытия обеспечивается за счет послойного его нанесения с помощью цилиндрического совка с продольной прорезью для заполнения и высыпания песка при его вращении, который вводится в полость вращаемой изложницы и наносит мерное количество кварцевого песка, соответствующее созданию толщины каждого его слоя величиной 0,4-0,7 мм, что позволяет обеспечивать требуемую толщину слоя покрытия на внутренней поверхности изложницы. [4]

Несмотря на возможность создания требуемой толщины слоя сыпучего покрытия на внутренней поверхности изложницы по представленному способу, его использование применительно к созданию требуемой толщины слоя краски на внутренней поверхности вращаемой изложницы затруднено, вследствие вязкого состояния краски, требующей принудительного ее нанесения на поверхность изложницы под повышенным давлением.

Задачей заявленного изобретения является исключение недостатков упомянутых выше способов нанесения требуемой толщины слоя краски на внутренней поверхности вращаемой изложницы и создание условий для принудительного нанесения противопригарной краски на эту поверхность.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что при определенном числе возвратно-поступательных проходов покрасочного устройства, осуществляемых со скоростью 2,2 м/мин во внутренней полости вращаемой изложницы, предварительно нагретой до 180-185°С, с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту 90 на ее внутренней поверхности, наносится под давлением 0,16-0,18 МПа первый слой противопригарной краски с высоты 0,2 м над ее поверхностью и под углом струи 40° к оси ее вращения, после чего вращение изложницы прекращают и с помощью толщиномера замеряют толщину слоя нанесенной краски, образованной при определенном количестве проходов покрасочного устройства, затем возобновляют вращение изложницы до прежней ее частоты и вновь наносят противопригарную краску на первый слой покрытия, доведя его до требуемой толщины слоя путем дополнительных проходов покрасочного устройства, число которых определяют с учетом толщины слоя краски, образованной при первом ее нанесении на внутренней поверхности изложницы при соответствующем количестве проходов покрасочного устройства.

При скорости движения покрасочного устройства менее 2,2 м/мин нарушается сцепление краски с внутренней поверхностью изложницы, а при повышении ее скорости сверх указанной величины ухудшаются условия послойного ее напыления.

Нагрев изложницы ниже 180°С приводит к нарушению процесса полимеризации краски на ее внутренней поверхности, а нагрев свыше 185°С связан с ее отслоением от этой поверхности.

При давлении менее 0,16 МПа струя краски теряет оптимальную конусообразную форму, что приводит к нарушению сплошности ее слоя, а при давлении выше 0,18 МПа появляются крупные капли краски, ухудшающие условия прочного ее сцепления с поверхностью изложницы.

При высоте напыления краски 0,2 м над внутренней поверхностью изложницы и угле наклона струи 40° к оси ее вращения создаются условия для обеспечения ровной поверхности противопригарной краски.

Величина гравитационного коэффициента 90 на внутренней поверхности изложницы способствует созданию ровного слоя покрытия.

Пример использования изобретения.

Опробование заявленного изобретения производилось применительно к изготовлению стальной цилиндрической заготовки с внешним диаметром 600 мм, длиной 3000 мм и толщиной стенки 100 мм с применением противопригарного покрытия толщиной слоя 1,6 мм.

Приготовленное антипригарное покрытие наносилось на внутреннюю поверхность вращаемой изложницы с помощью покрасочного устройства, состоящего из трубчатого копья, внутри которого установлены шланги с сжатым воздухом и краской, а на конце форсунка для распыления краски.

Покрасочное устройство соединялось шлангом с баком, в котором хранится готовая краска, и было снабжено узлом для его перемещения вдоль внутренней полости вращаемой изложницы.

Нагретая в сушилке до 185°С изложница, без передней ее крышки, устанавливалась на опорные ролики центробежной машины, и в нее вводилось покрасочное устройство с заданной скоростью перемещения (2,2 м/мин).

Вязкость краски замерялась по времени ее истечения с использованием вискозиметра В3-4 ГОСТ 10772-78 и соответствовала 12 с.

После этого копье покрасочного устройства в изложнице выставлялось на необходимую длину с помощью конечных переключателей, установленных на пульте управления покрасочного устройства.

Положение форсунки покрасочного устройства устанавливалось по шаблону и состояло в необходимости соблюдения расстояния 0,2 м до поверхности изложницы и под углом струи 40° к оси ее вращения.

После указанных подготовительных работ приступали к проведению следующих операций:

- накатывали защитную крышку кожуха на изложницу, установленную на ролики центробежной машины;

- включали центробежную машину и доводили вращение изложницы до частоты, соответствующей гравитационному коэффициенту 90 на ее внутренней поверхности;

- вводили покрасочное устройство внутрь вращаемой изложницы;

- производили покраску первого слоя с высоты 0,2 м под давлением 0,16 МПа с 2-мя проходами покрасочного устройства, после чего прекращали вращение изложницы и измеряли толщину нанесенного покрытия с помощью толщиномера (Elcometer 456 FNFB 5), измерительная головка которого устанавливалась перпендикулярно к поверхности изложницы, а замеры, произведенные в нескольких произвольных точках, усреднялись, при этом толщина первого покрасочного слоя составляла 0,20 мм;

- для нанесения требуемой толщины противопригарного покрытия 1,6 мм количество дополнительных проходов покрасочного устройства вдоль изложницы определяли с учетом толщины слоя краски, образованной при первом ее нанесении на внутренней поверхности изложницы (0,20 мм) при двух проходах покрасочного устройства.

Для получения требуемой толщины слоя 1,6 мм на внутренней поверхности изложницы необходимо 16 проходов покрасочного устройства, а с учетом образованного первого слоя краски (0,20 мм) - всего 14.

После завершения нанесения противопригарной краски на внутреннюю поверхность вращаемой изложницы устанавливали переднюю крышку изложницы, обеспечивая полную ее готовность к приему жидкого металла.

Полученная после заливки металла отливка отличалась плотной структурой, о чем свидетельствовала макроструктура поверхности темплетов, вырезанных с двух концевых частей отливки.

Получение подобной отливки с применением сыпучего покрытия в виде кварцевого песка по способу, указанному в прототипе, отличалось наличием пригара на ее внешней поверхности, а так же образованием широкой зоны пористости на ее внутренней поверхности в связи с низкой интенсивностью ее охлаждения, что потребовало значительного (в три раза) повышения припусков на механическую обработку на внешней и внутренней поверхностях отливки.

Источники информации

1. Юдин С.Б., Левин М.М., Розенфельд С.Е. «Центробежное литье». Изд. Машиностроение. М. 1972 г.

2. Патент РФ №784978 «Способ нанесения теплоизоляционного слоя на внутреннюю поверхность вращающейся изложницы» B22D 13/10 от 07.12.1976 г.

3. Патент РФ №2769532 «Способ нанесения разделительного покрытия на внутренних поверхностях вращаемой изложницы» B22D 13/10 от 01.04.2022 г.

4. Патент РФ №2048252 «Способ нанесения сыпучего покрытия на внутреннюю поверхность изложницы при центробежном литье с горизонтальной осью вращения» B22D 13/10 от 24.06.1992 г.

Изобретение относится к литейному производству. Способ нанесения противопригарной краски с требуемой толщиной слоя на внутренней поверхности вращаемой в горизонтальной плоскости изложницы с применением покрасочного устройства с распылительной форсункой, соединенной через шланги с сжатым воздухом и краской, поступающей из бака, включает нанесение краски покрасочным устройством при его возвратно-поступательных проходах во внутренней полости изложницы со скоростью 2,2 м/мин. Первый слой наносят на нагретую до 180-185°С поверхность при вращении изложницы с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту 90 на ее внутренней поверхности, под давлением 0,16-0,18 МПа, с высоты 0,2 м над поверхностью изложницы, под углом 40° к оси вращения. Затем вращение останавливают и замеряют толщину слоя краски, нанесенной при определенном количестве проходов покрасочного устройства. На первый слой наносят краску при вращении изложницы с той же частотой путем дополнительных проходов покрасочного устройства. Число проходов определяют при учете толщины слоя краски, образованной при первом ее нанесении за соответствующее количество проходов покрасочного устройства. Обеспечивается нанесение краски с требуемой толщиной слоя. 1 пр.

Способ нанесения противопригарной краски с требуемой толщиной слоя на внутренней поверхности вращаемой в горизонтальной плоскости изложницы с применением покрасочного устройства с распылительной форсункой, соединенной через шланги с сжатым воздухом и краской, поступающей из бака готовой краски, отличающийся тем, что при определенном числе возвратно-поступательных проходов покрасочного устройства со скоростью 2,2 м/мин во внутренней полости вращаемой изложницы, предварительно нагретой до 180-185°С, с частотой, соответствующей гравитационному коэффициенту 90 на ее внутренней поверхности, наносят под давлением 0,16-0,18 МПа первый слой противопригарной краски с высоты 0,2 м над ее поверхностью и под углом струи 40° к оси ее вращения, после чего вращение изложницы прекращают и с помощью толщиномера замеряют толщину слоя нанесенной краски, образованной при определенном количестве проходов покрасочного устройства, затем возобновляют вращение изложницы до прежней ее частоты и вновь наносят противопригарную краску на первый слой покрытия, доведя его до требуемой толщины слоя путем дополнительных проходов покрасочного устройства, число которых определяют с учетом толщины слоя краски, образованной при первом ее нанесении на внутренней поверхности изложницы при соответствующем количестве проходов покрасочного устройства.