Процесс производства стержней по холодным ящикам на фенол-уретановой связующей системе (Phenolic Urethane Cold Box process, сокращенно PUCB) — это наиболее широко используемый органический химический процесс для изготовления стержней в Северной Америке. Его репутация универсального, высокопроизводительного и экономичного процесса является причиной того, что он остается популярным сегодня, особенно для литья металлов в цепочках поставок в автомобильной, горнодобывающей и сельскохозяйственной отраслях.
Высокая оценка систем PUCB в первую очередь обусловлена следующими преимуществами: более короткое время цикла; применимость для литья черных и цветных металлов; отличная производительность для очень сложных стержней; высокая механическая прочность и эффективные тепловые характеристики.
Некоторые из общих проблем, связанных с системами связующего PUCB, включают профили высоких выбросов; более сильный дым / запах в процессе изготовления стержней и литья; возможность разработки более высоких уровней конденсируемых веществ. Кроме того, эти связующие системы очень чувствительны к химическим и физическим характеристикам песка. Изменения в профиле песка могут привести к значительному влиянию на прочность на разрыв, сопротивление стержня и, в конечном итоге, на качество стержня и отливки.
Основными классификациями связующих систем PUCB являются:
- Связующие системы Sigmacure PUCB: пакет углеводородного или ароматического растворителя. Это самые распространенные литейные системы PUCB, которые используются более 50 лет. Преимущества заключаются в более низкой стоимости и высокой гибкости для многих материалов и методов.
- Связующие системы Bioset PUCB: пакет биодизельного топлива, растительного или алифатического растворителя. Эти системы используются более 20 лет и ценятся за их высокие эксплуатационные качества. Преимущества заключаются в более низком уровне выбросов, содержании летучих органических соединений (ЛОС) и опасных загрязнителей воздуха (HAP) при производстве стержней; быстрое время цикла; высокая механическая прочность; и хороший срок службы смеси песка и связующего.
- Связующие системы Silcure PUCB: пакет неорганического растворителя. Оснащенный неорганическими растворителями, этот тип системы PUCB предлагает множество экологических и эксплуатационных преимуществ и считается идеальным мостом между связующими веществами PUCB и неорганическими высокопроизводительными связующими системами (IOB). Преимущества заключаются в том, что эти связующие обеспечивают минимальный уровень запаха и дыма. Во время процессов изготовления стержней и литья существует возможность снижения общего содержания летучих органических соединений.
Достижения в технологиях PUCB
Сведение к минимуму воздействия на здоровье и безопасность окружающей среды (EHS) и улучшение эксплуатационных свойств стали движущей силой многих последних достижений в области связующих PUCB. Все химические связующие системы на основе органических материалов (на основе углерода) будут генерировать определенный уровень выбросов. Экологические преимущества неорганических систем (IOB) решают многие проблемы выбросов, с которыми в настоящее время сталкиваются литейщики. Тем не менее, более высокие капитальные затраты и ограничения в использовании (легкие сплавы) не позволили этим системам стать более популярными, несмотря на их важные экологические преимущества.
Хотя системы IOB могут быть реальной альтернативой в долгосрочной перспективе, в настоящее время существует несколько практических, коммерчески доступных решений, которые отрасль может принять в зависимости от конкретных потребностей. Большинство систем PUCB уменьшили профиль выбросов с более низким содержанием фенола и формальдегида. (См. График 1.)
График 1: Снижение содержания углерода в технологии PUCB
Существуют системы PUCB, которые адаптировали использование обедненных нафталином растворителей, которые помогают уменьшить HAP БТК (бензол, толуол и ксилол). Внедрение возобновляемых продуктов, таких как биодизельные растворители, также помогло снизить профиль летучих органических соединений и HAP в системе связующего. (См. График 2.)
График 2: Выбросы BTК в сравнении
Силикатные растворители
Силикатные растворители — это неорганические растворители, которые имеют важные экологические преимущества и являются идеальным мостом между PUCB и неорганическими системами (IOB). Существенные преимущества включают минимальный профиль дыма и запаха при заливке, охлаждении и взбалтывании. Эти связующие также демонстрируют один из самых низких профилей летучих органических соединений с учетом общего количества летучих органических соединений — от изготовления стержней до заливки, охлаждения и выбивки (PCS). Соответствующий опыт, накопленный при использовании этого типа систем холодных ящиков, показал низкий уровень профиля конденсата. (См. График 3 и рисунок 1.)
Таблица 1: Основные улучшения производительности силикатных Cold Box process. HA Intl.
| Расширенные характеристики | Преимущества процесса изготовления стержней / литья |
| Отличная сыпучесть песка | Помогает выдувать плотные стержни |
| Высокая термическая стабильность | Повышенная точность размеров при сложном литье, например, при тонкостенных деталях |
| Низкое газообразование при литье | Меньше дефектов, связанных с газом, таких как корки, газовая пористость и точечные отверстия |
| Низкая конденсируемая формация | Приводит к меньшему очищающему эффекту и снижению накопления конденсата в воздуховоде. |
График 3: Пример сравнения общих выбросов ЛОС (OCMA и PCS.) Системы, испытанные при общем уровне связующего 1,3% и соотношении Pt1 к Pt2 55/45
Рис. 1: Сравнение дыма между ароматическими и силикатными системами PUCB
Среда существования
Чрезмерная жара и влажность являются обычными проблемами при изготовлении стержней. Способность смеси песка и смолы выдерживать такие условия для производства качественных стержней после смешивания песка и химикатов имеет первостепенное значение для устойчивого процесса изготовления стержней. Новые технологии PUCB разработаны с учетом этого — чтобы поддерживать работоспособную среду, производя качественные стержни в чрезвычайно суровых условиях. (См. График 4.)
График 4: Сравнение срока службы на стенде при температуре песка 42°C и относительной влажности 60%. Уровень связующего 1,5% при соотношении Pt1 к Pt2 55/45
Допуски на размеры
Поскольку производимые отливки становятся легче и сложнее, связующая система должна соответствовать все более высоким допускам. Новые системы PUCB спроектированы так, чтобы помочь минимизировать дефекты усадки в отливках из легких сплавов.
Производительность
Увеличение скорости отверждения часто затрудняется отсутствием вытирания, отделения или аналогичных свойств. Новые системы PUCB продемонстрировали значительные улучшения по всем этим характеристикам, что привело к сокращению до минимума времени простоя, связанного с очисткой и / или выпуском. ( См. Рисунок 2. )
Рис. 2: Новые системы PUCB продемонстрировали значительные улучшения в отношении долговечности, допусков на размеры и производительности
Если вы по-прежнему используете старую технологию PUCB, то вы упускаете из виду революционные достижения, призванные повысить производительность литья металла при одновременном улучшении воздействия литейного производства на окружающую среду за счет снижения выбросов, запаха и дыма.
Узнайте больше на www.ha-international.com
Источник: www.foundrymag.com
