Сушіння форм та стрижнів - Ливарне виробництво
Обробка дерева та металу
Операція сушіння збільшує тривалість технологічного циклу виготовлення виливків, тому прагнуть вести сушіння стрижнів та форм з максимальною швидкістю. Швидкість сушіння визначається температурою нагрівання. Чим вище температура сушіння, тим більше швидкість випаровування вологи з поверхні форм і стрижнів, тим швидше йдуть процеси затвердіння сполучних і тим менша тривалість сушіння. Однак, для попередження руйнування сполучних температуру сушіння не можна підвищувати безмежно.
Температура сушіння форм має бути нижче температури, коли він глина втрачає сполучну здатність, тобто. нижче за 400 °С. Насправді температура сушіння форм рідко перевищує 350 °З.
Температура сушіння стрижнів визначається природою сполучного. Мінімальну температуру сушіння мають стрижні, виготовлені на патоці чи каніфолі; максимальну – на глині.
Тривалість сушіння залежить від товщини стінок форми та стрижня, вологості суміші та газового середовища, а також від ступеня ущільнення форми.
Чим товщі стінки форм і масивніші за стрижні, тим триваліше сушіння при постійній температурі. Наприклад, сушіння форм у камерних печах триває від 6 до 40 год, а стрижнів - від 1 до 10 год. Зі збільшенням вологості суміші тривалість сушіння зростає. Зменшення щільності форми трохи знижує швидкість сушіння. Склад же суміші та її газопроникність практично не впливають на тривалість сушіння.
Форми та стрижні сушать у три етапи. У перший етап сушіння здійснюють повільне обережне прогрівання всієї товщі форми (стрижня) до 100° С. Оскільки волога суміш має більшу теплопровідність, ніж суха, то прагнуть утримати вологу в стрижні (формі). Для цього зберігають у печі вологе нагріте повітря, зменшуючи його циркуляцію.Наявність вологи в поверхневому шарі запобігає розтріскуванню його під впливом інтенсивного пароутворення у внутрішніх частинах форми.
Другий етап сушіння полягає у швидкому підйомі температури форми (стрижня) до максимального рівня та витримці при даній температурі протягом необхідного часу. Вологе повітря у цей період видаляється із сушила і поверхня форм (стрижнів) обдувається гарячими сухими газами. У міру випаровування вологи температура стрижня (форми) підвищується до температури пічних газів; у сполучних відбуваються необхідні зміни (окислення, плавлення, зневоднення), що підвищують міцність форм та стрижнів.
Третій етап сушіння полягає у відносно повільному охолодженні сухих форм (стрижнів) до температури 50-70 ° С, за якої вони витягуються з печі. Зменшення швидкості охолодження дозволяє попередити розтріскування поверхневих шарів стрижня та їх осипання, але збільшує тривалість процесу.
У деяких випадках немає необхідності проводити суцільне сушіння форм. Висока якість виливків забезпечується і тоді, коли форми прослуховуються лише на глибину 10-40 мм від зіткнення з металом, тобто. коли проводиться поверхневе підсушування. Поверхневе підсушування форм використовують у ливарних цехах дрібносерійного виробництва. Тривалість цієї операції становить лише 25-30 хв.
Поверхневе підсушування застосовують, коли після закінчення підсушування форма порівняно швидко заливається металом. В іншому випадку зовнішні шари форми знову зволожуються за рахунок вологи, що збереглася в глибинних шарах форми.
Поверхневе підсушування форм здійснюють за допомогою переносних сушил. Найбільш досконала установка, розроблена для цієї мети на заводі "Станколіт", наведена на рис. 57. Ще більшераціональне поверхневе підсушування за допомогою інфрачервоних променів. При відповідному підборі потужності
установки з інфрачервоними променями можуть успішно конкурувати із переносними сушилами. Підсушування форм інфрачервоними променями успішно застосовується у великосерійному виробництві.
Сушіння форм у більшості випадків здійснюють у камерних печах періодичної дії. Прогресивним способом є сушіння форм під підвищеним тиском. Сутність цього способу полягає в тому, що герметично закриту ливарну форму через порожнину прибутку нагнітають гаряче повітря під тиском 600-700 мм вод. ст. Проходячи через шар ущільненої формувальної суміші, гаряче повітря висушує форму. Цей спосіб у 3-5 разів продуктивніший, ніж сушіння в печах періодичної дії, вимагає меншої витрати енергії, виключає перегрів поверхні форми і робить непотрібним спостереження за сушінням.
Сушіння стрижнів здійснюють у камерних печах періодичної дії або в конвеєрних печах безперервної дії. Камерні печі застосовують у цехах одиничного та дрібносерійного виробництва, а конвеєрні – у великосерійному та масовому виробництвах.
Використовують два види конвеєрних печей – вертикальні та горизонтальні.
Вертикальні конвеєрні сушарки застосовують для невеликих стрижнів; продуктивність їх 1-2 т/год. середніх стрижнів. Продуктивність горизонтальних сушив від 5 до 10 т/год стрижнів; вони придатні для сушіння великих стрижнів. Вертикальні та горизонтальні конвеєрні сушарки є печами з примусовою циркуляцією газів. Сушіння стрижнів у них здійснюється із застосуванням плоских та фасонних плит. Стабільна якість сушіння, зручність транспортування стрижнів, економія площі – такі основні переваги конвеєрних сушил перед камерними.
У промисловість впроваджено механізоване сушіння стрижнів струмами високої частоти. Принципова схема установки наведена на рис. 3. Цей спосіб придатний для сушіння плоских стрижнів, виготовлених із безмасляних сумішей. Рівномірність прогріву стрижня, скорочення циклу сушіння, зменшення витрати енергії, поліпшення умов праці - такі основні переваги цього способу сушіння перед іншими.