Подбираем связующие и отвердители для Альфа-сет процесса под технологию конкретного литейного производства.Что такое Альфа-сет процессАльфа-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 ХТСАльфа-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 процессаАльфа-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 сплавыАльфа-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 процессаК 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 литьяАльфа-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 литьяСтальное 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 литьяФенольно-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
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-сетРасход 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-сетВторая 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-сетГлавное 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-сетЖивучесть — 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 пескаОдно 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 песокАльфа-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 отливокФенольно-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 просечкиПри 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 дефектыКоличество 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-сетПереход 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-сетНа 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
При необходимости импортозамещения следует искать не просто «смолу Альфа-сет», а совместимую фенольно-щелочную No-Bake систему.
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.
