Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие литейного производства во многом связано с повышением эффективности использования формовочных материалов при приготовлении смесей. В 1991 году в литейном производстве Росии было использовано более 500 000 тонн связующих минерального и синтетического происхождения. При повышении эффективности их использования соответственно снизятся затраты на производство, транспорт,улучшится экология на предприятиях изгоготовления и потребления связующих, уменьшатся затраты на утилизацию отходов.
Снижение содержания связующих в стержневых и формовочных смесях позволяет сократить такие распространенные виды брака, как засор, газовые раковины, подутость, ужимины. При этом снижаются затраты на финишных операциях обработки ..отливок, увеличивается выход годного литья.
Применяемые в промышленности смесеприготовительные машины выполняют операции распределения ингредиентов по объему, активации зерен огнеупорной основы, обволакивания зерен связующим. Из известных машин задачу повышения эффективности использования связующих материалов наиболее успешно могут решить центробеж-но-планетарные смесители (ЦПС). Смешивание в ЦПС является процессом, проходящим без активных элементов в рабочей емкости в широком диапазоне энергетических воздействий. Это позволяет использовать ЦПС как многоцелевое оборудование с гибкими технологическими возможностями. Здесь возможно приготовление сыпучих, жидких, вязких композиций, выполнение операций помола, активации, грануляции. Однако в известных публикациях на эту тему работы выполнены на приспособленном оборудовании, не литейного назначения. Теоретические, технологические и конструктивные основы применения ЦПС для приготовления формовочных и стержневых смесей отсутствуют. Назрела необходимость рассмотрения этих положений с учетом возможностей ЦПС .по скоростным и силовым параметрам смешивания. Актуальность диссертационной работы подтверждается тем. что она выполнялась по гранту N 6-93 выигранному в МГАТУ, по хоздоговору N 10Н-92 с АО "Рыбинские моторы".
Цель работы состояла в создании теоретических основ цент-робежно-планетарного приготовления формовочных композиций, про-
ектирования ЦПС и технологий приготовления основных видов смесей. Для достижения поставленной цели решались задачи:
на базе сравнения рабочих процессов смесеприготовления разработка критериев оценки качества процесса;
изучение физических основ процесса ЦП-смешивания;
разработка конструкций ЦПС;
отработка технологии процесса ЦП смесеприготовления;
определение технологических свойств смесей;
широкое испытание смесей ЦП-приготовления.
Новые научные положения работы:
разработан механизм процесса ЦП-приготовления смесей а гранульной структурой, обеспечивающей эффекты ресурсосбережения;
разработана кинематическая модель процесса ЦП-смешивания, учитывающая квазистационарное состояние дозы смеси в рабочей камере при наличии двух зон дозы: неподвижной и подвижной, расчет модели на ЭВМ с учетом внутреннего трения смеси позволяет определить конфигурацию неподвижной части дозы, параметры движения смеси и мощность, затрачиваемую на процесс;
определено наиболее эффективное для смешивания состояние дозы сыпучего материала в планетарной камере и выбраны рабочие области ЦП-смесителя в поле его относительных вращений и размеров;
разработан критерий качества смеси - кратность обработки поверхности зерен, позволяющий оценивать эффективность процесса смесеприготовления;
созданы теоретические основы проектирования литейных ЦП-смесителей.
Практическая значимость результатов работы. На основе полученных научных результатов разработаны конструкции ЦПС -лабораторного и промышленного назначения. Разработаны технологические режимы приготовления песчаных смесей с глинистыми, жид-костекольными, лигносульфонатными, смоляными, фосфатными связующими. Для указанных смесей опробованы в лабораторных и производственных условиях составы с содержанием связующих композиций в 1,2...2 раза меньше, чем для смесей, приготовленных в традиционных смесителях. Смеси имеют улучшенные .технологические свойства, с их применением для форм и стержней зафиксировано сокращение брака чугунного и цветного литья, снижение тру-
доемкости финишных операций.
Созданные смесители внедрены в литейной лаборатории РГАТА и чугунолитейном цехе АО "Рыбинские моторы". Выполнено производственное опробование приготовления стержневых смесей В ЦПС в АО "Тутаевский моторный завод", АО "Раскат", в цехе цветного литья АО "Рыбинские моторы". Результаты работы подтверждены испытаниями ЦПС совместно с ВНШЛИТМАШ и ЦНИИТМАШ.
Апообашя работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях, в РАТИ, РГАТА в 1988...1994 годах, а также на зональных, всесоюзных, российских научно-технических конференциях в Минске 1989г., Перми 1989г., Кашире 1989г., Одессе 1990г., Чебоксарах 1992г., Н.Новгороде 1992г., Москве 1993г. Материалы работы представлялись на выставке "Авиадвигатель-94" (г.Москва, 1994г.), на выездном заседании "головного совета "Машиностроение" в 1994 году, г.Рыбинск, на II съезде литейщиков России в 1995 году, а также обсуждены на научных семинарах кафедр литейного производства ППИ (Пермь), МАТИ (Москва), НГТУ (Н.Новгород), МАМИ (Москва).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе 12 авторских свидетельств.
Личный вклад автора. Автор является инициатором и разработчиком направления "Центробежно-планетарная обработка литейных смесей". Разработал основы теории рабочего процесса ЦПС, предложил конструкции исследовательских установок, лабораторных и промышленных смесителей. Руководил работами по проектированию, изготовлению, монтажу и исследованиям ЦПС, а также по определению технологических режимов приготовления литейных смесей в лабораторных и производственных условиях.