Альфа-сет процесс (Альфасет) для литейного производства

Альфа-сет (Alphaset, Альфасет) — технология холоднотвердеющих смесей (ХТС / No-Bake) на основе водорастворимой щелочной фенолоформальдегидной смолы резольного типа и сложноэфирного отвердителя.

Система применяется для изготовления литейных форм и стержней при производстве отливок из чугуна, стали и различных цветных сплавов.

В отличие от кислотно-отверждаемых фурановых систем, в Альфа-сет процессе скорость отверждения в значительной степени регулируется типом сложноэфирного отвердителя, что позволяет подбирать рабочее время смеси под конкретный производственный цикл.

Современные системы Альфа-сет также ориентированы на снижение запаха и газообразования, хорошую регенерируемость смеси и получение качественной поверхности отливок.

Подбираем связующие и отвердители для Альфа-сет процесса под технологию конкретного литейного производства.

Что такое Альфа-сет процесс

Альфа-сет — это фенольно-щелочная No-Bake система.

Основными компонентами являются:

щелочная фенолоформальдегидная смола резольного типа + сложноэфирный отвердитель + формовочный песок.

При взаимодействии смолы с отвердителем происходит гидролиз сложного эфира. Образующаяся кислота инициирует поликонденсацию фенольного резола с формированием сшитого нерастворимого полимера.

Побочными продуктами реакции являются соль щелочного металла и спирт.

Именно такой механизм отличает Альфа-сет процесс от фурановых связующих с кислотным отверждением.

Альфа-сет и ХТС

Альфа-сет относится к технологии ХТС — холоднотвердеющих смесей, или No-Bake.

Приготовленная песчано-смоляная смесь не требует термической сушки для первоначального отверждения. Формы и стержни получают непосредственно после смешивания песка, связующего и отвердителя.

Типовая схема:

Песок → отвердитель → смола → перемешивание → формование → отверждение → съем модели → противопригарное покрытие → сборка формы → заливка.

Конкретная последовательность дозирования должна соответствовать используемой системе и оборудованию.

Чем Альфа-сет отличается от фуранового процесса

Альфа-сет и фурановые ХТС относятся к холоднотвердеющим процессам, однако химическая основа у них различается.

Параметр Альфа-сет Фурановый процесс
Тип связующего Щелочная фенольная смола Фурановая / фуран-фенольная система
Отверждение Сложноэфирный отвердитель Кислотный отвердитель
Основа процесса Водная щелочная система Органическое связующее
Регулирование скорости Типом отвердителя Типом и дозировкой отвердителя в зависимости от системы
Сера Система может быть без серы Зависит от конкретного связующего и отвердителя
Запах Обычно низкий Зависит от состава
Регенерация Механическая и термическая Зависит от системы и регенерации
Применение Чугун, сталь, цветные сплавы Чугун, сталь, цветные сплавы

Альфа-сет особенно интересен для производств, где важны низкое выделение запаха, низкое газообразование, качество поверхности, пластичность формы при заливке и возможность эффективной регенерации песка.

Преимущества Альфа-сет процесса

К основным особенностям фенольно-щелочной системы относятся:

низкое выделение запаха при формовке и заливке;
водная основа связующего;
низкое содержание летучих органических компонентов;
возможность изготовления крупных форм и стержней;
высокая прочность формовочной смеси;
хорошая выбиваемость;
возможность регулировать время живучести подбором отвердителя;
возможность механической и термической регенерации;
применение различных типов формовочного песка;
низкое содержание азота в соответствующих системах;
отсутствие серы и фосфора в некоторых современных рецептурах;
хорошая совместимость с противопригарными покрытиями;
возможность применения при производстве стальных и чугунных отливок.

У производителей конкретные показатели и экологические характеристики различаются, поэтому при выборе материала необходимо ориентироваться на технический паспорт конкретной марки.

Альфа-сет для чугунного литья

Альфа-сет применяется для изготовления форм и стержней при производстве чугунных отливок.

Особый интерес система представляет при производстве отливок, где важны:

качество поверхности;
снижение риска газовых дефектов;
хорошая выбиваемость;
устойчивость формы;
возможность использования регенерированного песка;
снижение количества технологических операций.

Для чугуна могут использоваться кварцевые, хромитовые, цирконовые и другие подходящие пески в зависимости от конкретной технологии.

Альфа-сет для стального литья

Стальное литьё является одной из важных областей применения фенольно-щелочных No-Bake систем.

При выборе связующего для стали необходимо учитывать:

температуру заливки;
массу отливки;
размер формы;
тип стержня;
используемый песок;
долю регенерата;
газообразование;
качество поверхности;
склонность к пригара;
требования к металлургическому качеству.

Низкое содержание азота и отсутствие серы в соответствующих системах являются важными преимуществами при изготовлении определённых стальных отливок.

Альфа-сет для цветного литья

Фенольно-щелочные системы также применяются для форм и стержней при производстве отливок из цветных сплавов.

Конкретная рецептура подбирается с учётом:

вида сплава;
температуры заливки;
размера отливки;
конструкции стержня;
требуемой поверхности;
используемого песка;
способа регенерации.
Смола Альфа-сет

Основой процесса является водорастворимая щелочная фенолоформальдегидная смола резольного типа.

На рынке могут встречаться различные коммерческие названия связующих, предназначенных для Альфа-сет процесса.

Например, в российских поставках представлены системы АЛЬФАБОНД и SINOTHERM, которые производитель относит к фенольно-щелочной системе Альфа-сет.

В зависимости от марки смолы могут различаться:

прочность;
содержание свободного фенола;
содержание свободного формальдегида;
расход связующего;
регенерируемость;
назначение;
совместимость с различными видами песка.
АЛЬФАБОНД и SINOTHERM

В линейке связующих для Альфа-сет процесса представлены различные марки.

АЛЬФАБОНД 07 / SINOTHERM 8358

Система с высокими прочностными характеристиками.

Может применяться для:

стали;
чугуна;
цветных сплавов;
опочной формовки;
безопочной формовки;
крупного литья.
АЛЬФАБОНД / SINOTHERM 8552

NOVASET® 730; NOVASET® 735; NOVASET® 780, NOVASET® 700, Смола фенолоформальдегидная СВХК-АСП-3АМ,

Отвердители для смолы СВХК-АСП СВХК-АМС СВХК-АМС-2, СВХК-АМС-5, СВХК-АМС-10, СВХК-АМС-15, СВХК-АМС-20, СВХК-АМС-30, СВХК-АМС-40, СВХК-АМС-60, Смола фенолоформальдегидная СВХК-АСП-2А, KATALYSATOR 4020, KATALYSATOR 7030, KATALYSATOR 7070, AVENOL NB 700,

Система, ориентированная на сочетание необходимых прочностных характеристик и хорошей регенерируемости смеси при механической регенерации.

SINOTHERM 8531

Связующее с акцентом на высокую степень регенерируемости смеси при механической регенерации.

SINOTHERM 8402

Система со сниженным выделением вредных веществ в процессе заливки.

Область применения конкретной марки необходимо определять по актуальному техническому листу производителя.

Расход смолы Альфа-сет

Расход связующего зависит от:

вида песка;
зернового состава;
содержания пылевидных фракций;
доли регенерата;
конструкции формы;
требований к прочности;
типа отливки.

Для различных систем производители приводят типовые диапазоны порядка 1,0–2,0% от массы песка.

Например, для ряда связующих Уралхимпласт–Хюттенес Альбертус приведены различные рекомендуемые диапазоны расхода в зависимости от вида песка.

Поэтому универсальное утверждение «Альфа-сет работает при X% смолы» использовать неправильно.

Отвердители для Альфа-сет

Вторая важнейшая часть системы — сложноэфирный отвердитель.

В зависимости от типа отвердителя можно регулировать время живучести смеси и время съема формы.

Это позволяет адаптировать процесс под:

небольшие стержни;
крупные стержни;
крупные полуформы;
ручную формовку;
механизированное производство;
автоматические линии.

В одном из представленных российских решений для Альфа-сет процесса используются связующие АСП-Н, АСП-К и отвердители АМС-2, АМС-5, АМС-10, АМС-15, АМС-20, АМС-30, АМС-40 и АМС-60, с заявленным временем живучести от примерно 1–2 до 60–70 минут при указанных стандартных условиях испытания.

Как выбрать отвердитель Альфа-сет

Главное правило — не выбирать отвердитель только по принципу «быстрее — лучше».

Для небольшого стержня может потребоваться быстрое отверждение.

Для крупной формы, наоборот, необходимо обеспечить достаточное время для:

приготовления смеси;
транспортировки;
заполнения оснастки;
уплотнения;
выравнивания поверхности.

Если смесь начинает быстро твердеть ещё до завершения формования, возникает риск снижения качества и прочности.

Поэтому тип отвердителя подбирается под реальный производственный цикл.

Живучесть смеси Альфа-сет

Живучесть — время, в течение которого смесь остаётся пригодной для технологической переработки.

На неё влияют:

тип отвердителя;
температура песка;
температура окружающей среды;
содержание пыли;
доля регенерата;
состояние регенерированного песка;
дозировка компонентов;
характеристики используемой смолы.

Для разных отвердителей время живучести может существенно отличаться.

Альфа-сет и регенерация песка

Одно из важных преимуществ системы — возможность повторного использования песка после регенерации.

Для Альфа-сет применяются:

механическая регенерация;
термическая регенерация.

Однако качество регенерата необходимо контролировать.

Особенно важны:

потери при прокаливании;
содержание щелочных компонентов;
содержание мелких фракций;
температура песка;
влажность;
гранулометрический состав.

При накоплении пыли и растворимых солей характеристики смеси могут ухудшаться.

Для некоторых систем производители приводят ориентировочные контрольные показатели регенерата, но конкретные нормы необходимо брать из технической документации применяемой системы.

Альфа-сет и регенерированный песок

Альфа-сет может работать с регенерированным песком собственного процесса.

При этом нельзя автоматически считать совместимыми любые регенераты от других технологий.

Например, совместимость с песком после:

фуранового процесса;
Cold-Box;
жидкостекольного процесса;
других связующих

необходимо проверять для конкретной системы.

Производитель Уралхимпласт–Хюттенес Альбертус приводит отдельную таблицу совместимости различных регенератов с Альфа-сет связующими.

Альфа-сет и качество поверхности отливок

Фенольно-щелочная система применяется там, где требуется получить качественную поверхность отливки.

На результат влияют:

размер зерна песка;
качество уплотнения;
состояние формы;
противопригарное покрытие;
равномерность нанесения покрытия;
газопроницаемость;
качество регенерата;
параметры заливки.

Одно из преимуществ Альфа-сет процесса — хорошая текучесть свежеприготовленной смеси и возможность получить равномерную поверхность формы.

Альфа-сет и противопригарные покрытия

Противопригарное покрытие является частью общей технологии изготовления формы или стержня.

Для Альфа-сет систем применяются как:

водные покрытия;
спиртовые покрытия.

При этом покрытие должно наноситься с учётом степени отверждения поверхности и требований конкретного процесса.

Альфа-сет и просечки

При изготовлении чугунных и стальных отливок одним из преимуществ фенольно-щелочных систем может быть снижение риска дефектов, связанных с расширением кварцевого песка.

На результат влияют:

пластичность связующей системы;
качество песка;
размер зерна;
степень уплотнения;
противопригарное покрытие;
температура заливки;
конструкция формы.

Поэтому при проблемах с просечками, ужиминами или горячими трещинами не следует автоматически менять только смолу. Необходимо анализировать всю технологическую цепочку.

Альфа-сет и газовые дефекты

Количество и скорость образования газов являются важными параметрами при выборе связующего.

Особенно это важно для:

стального литья;
тонкостенных отливок;
сложных стержней;
плохо вентилируемых форм.

Для соответствующих фенольно-щелочных систем характерны низкое содержание азота и отсутствие серы, что может способствовать снижению определённых металлургических рисков.

Однако фактический уровень газообразования определяется всей системой и должен оцениваться испытаниями.

Альфа-сет: преимущества и ограничения
Преимущества
холодное отверждение;
отсутствие необходимости термической сушки;
низкий запах у соответствующих систем;
хорошая прочность;
хорошая выбиваемость;
возможность регулирования времени живучести;
применение для чугуна и стали;
возможность работы с различными видами песка;
механическая и термическая регенерация;
низкое содержание азота в соответствующих составах;
отсутствие серы в соответствующих составах;
возможность применения водных и спиртовых покрытий.
Что необходимо контролировать
температуру песка;
содержание пыли;
качество регенерата;
ППП;
содержание щелочных солей;
дозирование смолы;
дозирование отвердителя;
время живучести;
время съёма;
газопроницаемость;
качество перемешивания.
Альфа-сет или фурановая смола?

Однозначного ответа, какая система лучше, нет.

Выбор зависит от конкретного производства.

Альфа-сет может быть интересен, если приоритетами являются:

снижение запаха;
низкое газообразование;
стальное литьё;
хорошее качество поверхности;
высокая доля регенерата;
снижение определённых дефектов;
отсутствие серы в связующей системе.

Фурановая система может быть предпочтительна, если существующая технология предприятия уже построена на кислотно-отверждаемом процессе и хорошо работает с соответствующим песком, регенерацией и противопригарными покрытиями.

При переходе с фуранового процесса на Альфа-сет необходимо учитывать не только замену смолы, но и отвердитель, дозирование, оборудование, регенерацию и состояние песка.

Переход с фурановой смолы на Альфа-сет

Переход возможен, но его следует рассматривать как изменение технологической системы.

Перед переходом рекомендуется проверить:

существующий песок;
процент регенерата;
качество регенерации;
ППП;
содержание пыли;
текущую смолу;
текущий отвердитель;
расход связующего;
время живучести;
время съёма;
прочность;
газообразование;
качество поверхности;
основные дефекты отливок.

После этого можно выбрать подходящую смолу и отвердитель Альфа-сет и провести сравнительные испытания.

Производители и системы Альфа-сет

На рынке представлены различные производители и поставщики фенольно-щелочных связующих.

В России используются, в частности, системы:
C-J Nybergh, (Фирма OY LUX AB, г.Эспоо, Финляндия), Borden Chemical,
АЛЬФАБОНД;
SINOTHERM;
другие фенольно-щелочные связующие и отвердители.

Также встречаются импортные системы и материалы для Альфа-сет процесса.

При подборе необходимо сравнивать не только название процесса, но и конкретную пару:

смола + отвердитель.

Аналоги Альфа-сет

NOVASET 780 RESIN, ALPHASET TPA 85, ALPHASET TPA 135, ALPHASET TPA 180, NOVASET® 730, NOVASET® 735, NOVASET® 780, NOVASET® NH 1,

ALPHASET ACE 1001, ALPHASET ACE 1003, ALPHASET ACE 1006, ALPHASET ACE 1010, NOVASET NH 1, ALPHASET ACE 1020, NOVASET Medium, NOVASET NH Slow, ALPHASET ACE 1035, ALPHASET ACE 1050, ALPHASET ACE 1075, ALPHASET ACE 1085, ALPHASET ACE 1098

При необходимости импортозамещения следует искать не просто «смолу Альфа-сет», а совместимую фенольно-щелочную No-Bake систему.

СМОЛА RESOFEN PLUS.SETTE, СМОЛА RESOFEN PLUS 25 AN, СМОЛА RESOFEN PLUS 20 RSF-TRAGUM, СМОЛА RESOFEN PLUS 20 RSF-TRAGUM,

Отвердитель RSF-TRAGUM, RSF-TRAGUM О.14, RSF-TRAGUM Q.16, RSF-TRAGUM L.10,RSF-TRAGUM H.78, RSF-TRAGUM F.6+,

Сравниваются:

химическая основа;
содержание свободного фенола;
содержание свободного формальдегида;
содержание азота;
расход смолы;
тип отвердителя;
расход отвердителя;
время живучести;
время съёма;
прочность;
газообразование;
выбиваемость;
работа с регенератом;
качество поверхности отливки.

Прямую взаимозаменяемость конкретных марок необходимо подтверждать сравнительными испытаниями.

Купить смолу и отвердитель для Альфа-сет процесса

Возможен подбор системы для:

чугунного литья;
стального литья;
цветных сплавов;
крупных форм;
крупных стержней;
опочной формовки;
безопочной формовки;
работы с регенерированным песком;
замены существующего связующего;
импортозамещения.

Для подбора желательно предоставить:

текущую марку смолы → марку отвердителя → расход смолы → расход отвердителя → тип песка → процент регенерата → металл → размеры/массу отливки → основные проблемы.

По этим данным можно определить подходящую систему и подготовить варианты для сравнительных испытаний.

Подбор Альфа-сет под конкретное производство

Мы рассматриваем не только замену одной марки смолы другой, а всю технологическую систему:

песок → регенерат → смола → отвердитель → смешивание → формование → покрытие → заливка → выбивка → регенерация.

Это особенно важно при переходе с фуранового процесса на Альфа-сет или при замене импортной связующей системы.

Часто задаваемые вопросы
Что такое Альфа-сет?

Альфа-сет — фенольно-щелочная технология ХТС / No-Bake на основе водорастворимой щелочной фенолоформальдегидной смолы и сложноэфирного отвердителя.

Альфа-сет — это фурановая смола?

Нет. Это разные химические системы. Фурановые связующие обычно работают с кислотными отвердителями, а Альфа-сет — со сложноэфирными отвердителями.

Где применяется Альфа-сет?

Для изготовления форм и стержней при производстве отливок из чугуна, стали и различных цветных сплавов.

Какой расход смолы Альфа-сет?

Типовой диапазон для различных систем находится примерно в области 1–2% от массы песка, однако фактический расход зависит от марки связующего, песка, регенерата и требований к форме.

Какой отвердитель выбрать?

Выбор зависит от требуемого времени живучести и скорости съёма формы. Используются отвердители различной реакционной способности.

Можно ли использовать регенерированный песок?

Да. Альфа-сет системы могут работать с регенерированным песком, однако его качество необходимо контролировать.

Можно ли перейти с фурановой смолы на Альфа-сет?

Да, такой переход возможен, но требует технологического подбора и испытаний. Необходимо учитывать песок, регенерацию, оборудование, расход связующего и отвердителя.

Можно ли подобрать аналог импортной смолы Альфа-сет?

Да. Для предварительного подбора достаточно предоставить марку действующей смолы и отвердителя, а также основные параметры существующей технологии.

Альфа-сет процесс — подбор и импортозамещение

Если на предприятии уже используется Альфа-сет, Альфабонд, Sinotherm или другая фенольно-щелочная система, можно подобрать альтернативное связующее и отвердитель с учётом существующей технологии.

Отправьте марку используемой смолы и отвердителя — подберём возможные варианты для сравнительных испытаний.