Рассматриваем отечественные и импортные материалы, а также аналоги применяемых связующих с последующим техническим подбором и испытанием.
Смолы и связующие для Cold-Box Amin процесса в литейном производстве. Компонент А — фенольная смола, компонент Б — полиизоцианат, катализаторы на основе третичных аминов. Подбор материалов для изготовления литейных стержней и форм, замены импортных связующих и оптимизации технологии ХТС.
Смолы для Cold-Box Amin процессаCold-Box Amin (Колд-Бокс-Амин) — технология изготовления литейных стержней и форм из песчано-смоляной смеси с быстрым отверждением при продувке газообразным третичным амином.
Классическая система Cold-Box Amin включает два жидких компонента связующего:компонент А — фенольная смола;
компонент Б — полиизоцианат;
катализатор — газообразный третичный амин.
Фенольная смола и полиизоцианат смешиваются с формовочным песком. После заполнения и уплотнения стержневого ящика смесь продувается газовоздушной смесью с третичным амином. В результате происходит быстрое отверждение связующего с образованием полиуретановой структуры, которая связывает зерна песка.
Технология применяется прежде всего для производства литейных стержней, в том числе сложной геометрии, при серийном и крупносерийном производстве.
Что такое Cold-Box AminВ отличие от процессов ХТС, в которых смесь затвердевает за счёт жидкого кислотного или другого отвердителя, Cold-Box Amin процесс использует газообразный катализатор.
Сначала песок смешивается с компонентами связующего. Затем готовая смесь подаётся в стержневой ящик методом настрела или продувки. После заполнения оснастки через смесь пропускается газообразный третичный амин.
Отверждение происходит за очень короткое время, поэтому технология хорошо подходит для автоматизированного производства литейных стержней.
Современные системы Cold-Box позволяют получать стержни с высокой прочностью и точностью размеров, а также использовать сложную стержневую оснастку без её нагрева.
Состав связующего Cold-Box AminКомпонент А — фенольная смола
Первый компонент системы представляет собой фенольную смолу, обычно растворённую в органическом растворителе.
Именно компонент А определяет значительную часть технологических характеристик связующего:
начальную и конечную прочность;
податливость стержня;
горячую прочность;
скорость набора прочности;
газообразование при заливке;
совместимость с конкретным песком;
особенности выбивки;
влагостойкость готового стержня.
Компонент Б — полиизоцианат
Второй компонент — полиизоцианат.Изоцианат реагирует с функциональными группами фенольной смолы с образованием полиуретанового связующего, которое формирует прочные связи между зернами песка.
Соотношение компонентов А и Б подбирается с учётом конкретной марки связующего, песка, оборудования и требований к стержню. Поэтому универсальную рецептуру для всех производств устанавливать некорректно.
Катализатор — третичный аминДля ускорения реакции через стержень продувается газообразный третичный амин.
На практике применяются, в частности:
триэтиламин (TEA);
диметилэтиламин (DMEA);
диметилизопропиламин (DMIPA).
Различные амины отличаются скоростью отверждения, стоимостью, температурой кипения и запахом.
Смола Cold-Box и изоцианат: система из двух компонентовПри выборе материалов для Cold-Box Amin нельзя рассматривать фенольную смолу отдельно от полиизоцианата.
Рабочая система представляет собой комбинацию:
Песок + компонент А + компонент Б → настрел → продувка амином → отверждение → готовый стержень.Поэтому при замене импортной смолы важно подбирать не только аналог компонента А, но и совместимую пару смола + полиизоцианат + катализатор.Именно такая комплексная оценка позволяет избежать ситуации, когда новая смола формально соответствует заявленным характеристикам, но при работе на существующем песке и оборудовании меняется прочность, живучесть смеси, продуваемость или качество поверхности.
Расход связующего Cold-Box AminРасход связующего зависит от:
зернового состава песка;
содержания мелочи и пыли;
формы и размера зерна;
качества регенерата;
требуемой прочности;
конструкции стержня;
времени цикла;
температуры и влажности песка;
оборудования для смешивания и настрела;
выбранной пары компонентов А и Б.
Для различных систем производители указывают суммарное содержание связующего порядка 0,7–1,6% от массы песка, однако конкретную дозировку необходимо определять по техническому регламенту выбранной системы и результатам испытаний.
Увеличение количества смолы не всегда является правильным способом повышения качества стержня. При оптимизации технологии необходимо учитывать одновременно прочность, газотворность, податливость, выбиваемость, регенерацию песка и себестоимость.
Какой песок используется для Cold-BoxДля Cold-Box Amin особенно важны стабильные характеристики наполнителя.
При выборе и контроле песка оценивают:
гранулометрический состав;
средний размер зерна;
содержание пыли;
содержание глины;
форму зерна;
влажность;
температуру;
состояние регенерата;
остаточное содержание связующего;
газопроницаемость смеси.
Чем больше мелкой фракции, пыли и загрязнений в песке, тем больше может потребоваться связующего и тем сильнее меняются технологические характеристики смеси.
Для Cold-Box особенно важен контроль влаги. Избыточная влага может негативно влиять на стабильность процесса и качество стержней.
Преимущества Cold-Box AminОсновные преимущества технологии:
высокая скорость изготовления стержней;
короткое время отверждения;
высокая производительность;
высокая прочность;
хорошая размерная точность;
возможность изготовления сложных стержней;
отсутствие необходимости нагревать стержневой ящик;
возможность автоматизации;
низкая дозировка связующего;
возможность использования различных литейных сплавов;
пригодность для серийного и массового производства.
Особенно эффективна технология там, где необходимо обеспечить стабильный цикл изготовления большого количества стержней.
Cold-Box Amin для чугуна и сталиCold-Box Amin применяется для изготовления стержней для различных видов литейных сплавов.
Выбор конкретной системы связующего зависит от:
марки чугуна;
марки стали;
температуры заливки;
массы отливки;
толщины стенок;
сложности стержня;
продолжительности контакта стержня с расплавом;
требований к газотворности;
требований к выбиваемости;
используемого противопригарного покрытия.
Для ответственных стержней необходимо учитывать не только холодную прочность, но и поведение связующего при нагреве.
Cold-Box Amin и противопригарные покрытияДаже качественно подобранное связующее не исключает необходимости правильно подобрать противопригарное покрытие.
Для стержней Cold-Box могут использоваться водные и спиртовые покрытия на основе различных огнеупорных наполнителей:
циркон;
корунд;
графит;
муллит;
шамот;
другие специальные минеральные компоненты.
Выбор покрытия зависит от металла, температуры заливки, геометрии отливки, характера дефекта и требований к поверхности.
Если на предприятии возникают пригар, просечки, газовые раковины, ужимины или дефекты внутренних поверхностей, необходимо рассматривать не только покрытие, но и всю систему:
песок → связующее → полиизоцианат → амин → стержень → покрытие → заливка.
Дефекты стержней Cold-Box: на что обратить вниманиеПри проблемах с качеством стержней необходимо проверить несколько параметров одновременно.
Недостаточная прочность
Возможные причины:неправильное соотношение компонентов А и Б;
недостаточная дозировка связующего;
проблемы с продувкой амином;
высокая влажность песка;
загрязнение регенерата;
неправильное время смешивания;
нарушение дозирования компонентов.
Повышенная газотворность
Причиной могут быть:избыточный расход органического связующего;
неправильный подбор компонентов;
повышенное содержание органики в регенерированном песке;
особенности покрытия;
недостаточная вентиляция стержня.
Проблемы с выбиваемостью
Следует проверить:
состав связующего;
горячую прочность;
податливость;
степень отверждения;
содержание связующего;
характеристики песка и регенерата.
Пригар и дефекты поверхности
Необходимо рассматривать одновременно:
связующее + песок + покрытие + технология заливки.
Простая замена смолы без анализа остальных факторов не всегда устраняет дефект.
Регенерация песка после Cold-Box
Экономическая эффективность Cold-Box Amin во многом зависит от возможности повторного использования песка.
При работе с регенератом необходимо контролировать:
содержание остаточного связующего;
содержание мелкой фракции;
потери при прокаливании;
влажность;
гранулометрический состав;
температуру;
газопроницаемость;
стабильность качества смеси.
Производители современных связующих отдельно разрабатывают системы, рассчитанные на работу с регенерированным песком.
Поэтому при переходе на другую смолу важно испытывать её именно на том песке и регенерате, который используется на предприятии.
Смолы для Cold-Box Amin: подбор и заменаМы рассматриваем не только отдельную марку смолы, а всю технологическую систему Cold-Box Amin.
При подборе или замене материала желательно получить следующую информацию:
Вид металла.
Масса и размеры отливки.
Тип стержня.
Масса стержня.
Марка и характеристики песка.
Доля регенерированного песка.
Текущая марка смолы.
Текущая марка полиизоцианата.
Используемый амин — TEA, DMEA, DMIPA и др.
Текущий расход компонентов.
Требуемая живучесть смеси.
Время настрела.
Время продувки.
Требуемая прочность.
Используемое противопригарное покрытие.
Проблемы, которые необходимо решить.
На основании этих данных можно подобрать несколько вариантов связующей системы для сравнительных испытаний.
Аналоги импортных смол Cold-BoxНа рынке представлены различные системы Cold-Box Amin российских и зарубежных производителей.
При поиске аналога могут использоваться запросы:
аналог смолы Cold-Box, аналог Cold Box Amin, замена импортной смолы Cold Box, импортозамещение Cold Box, отечественная смола Cold Box, российское связующее Cold Box, аналог фенольной смолы Cold Box, аналог полиизоцианата Cold Box.
При этом прямое соответствие одной марки другой нельзя устанавливать только по названию или проценту дозировки.
Аналог необходимо подтверждать сравнительными испытаниями на конкретном песке, оборудовании и технологическом режиме.
Материалы для Cold-Box AminВ зависимости от технологии могут поставляться:
фенольная смола — компонент А;
полиизоцианат — компонент Б;
катализатор Cold-Box;
триэтиламин;
диметилэтиламин;
другие третичные амины;
противопригарные покрытия;
добавки для формовочных смесей;
материалы для работы с регенерированным песком.
На рынке также встречаются готовые продуктовые системы, например связующие Sigmacure и соответствующие катализаторы.
Почему важно подбирать Cold-Box по технологии, а не только по цене
Цена килограмма смолы не показывает реальную стоимость процесса.
При сравнении двух систем необходимо учитывать:
стоимость связующего на тонну песка + расход полиизоцианата + расход амина + потери брака + скорость производства + регенерацию песка + стабильность процесса.
Более дешёвая смола может оказаться менее выгодной при увеличенном расходе или ухудшении качества стержней.
Поэтому оптимальный вариант определяется по результатам сравнительных испытаний.
Подбор смолы Cold-Box AminЕсли необходимо подобрать смолу для ХТС Cold-Box Amin, заменить импортное связующее или снизить расход материалов, можно провести техническое сравнение существующей и предлагаемой системы.
Для подбора достаточно предоставить:
марку текущей смолы и полиизоцианата + вид песка + процент регенерата + расход связующего + марку амина + параметры стержня + выявленные дефекты.
По этим данным можно определить, какие параметры необходимо проверить в первую очередь и какие материалы целесообразно отправить на испытания.
Частые вопросыЧто такое Cold-Box Amin?Это процесс изготовления литейных стержней и форм, при котором песчано-смоляная смесь отверждается при продувке газообразным третичным амином.
Какая смола используется в Cold-Box?Основным компонентом является фенольная смола. Второй компонент — полиизоцианат. Вместе они образуют фенол-уретановую связующую систему.
Какой амин используется в Cold-Box?Наиболее распространены триэтиламин (TEA) и диметилэтиламин (DMEA); также применяются другие третичные амины.
Можно ли заменить импортную смолу Cold-Box российской?Да, но замену необходимо проводить как технологическое испытание совместимой системы, а не только сравнивать марки смол.
Можно ли работать на регенерированном песке?Да. Современные Cold-Box системы разрабатываются с учётом возможности работы с регенератом, однако допустимый состав регенерированного песка необходимо определять для конкретной системы.
Что лучше — TEA или DMEA?Выбор зависит от требуемой скорости процесса, оборудования, условий производства и требований к рабочему месту. DMEA обеспечивает более высокую скорость отверждения, тогда как TEA обычно имеет более высокую температуру кипения и отличается по характеристикам запаха и стоимости.
