книги из ГПНТБ / Степнов И.Е. Конструирование форм для стеклянных изделий

технологией их изготовления, а также с теплофизическими и меха­ ническими свойствами основного материала деталей форм.

Эффективность защиты поверхностей форм зависит от корро- зио-, жаро- и износостойкости материала покрытия, прочности его сцепления с основным металлом формы, близости их термических коэффициентов.

Покрытие, кроме того, должно быть плотным, хорошо обраба­ тываться режущим инструментом и приобретать высокую чистоту поверхности после полировки.

Остановимся кратко на некоторых прогрессивных способах за­ щиты формующих поверхностей деталей форм, весьма эффектив­ ных для стекольной промышленности.

Хромирование. Нанесение защитного слоя хрома возможно нес­ колькими способами, упомянутыми выше, однако большее рас­ пространение в стекольной промышленности получил метод эле­ ктролитического хромирования. Хромирование форм в последние 25—30 лет применяется на стекольных заводах ГДР, ФРГ, США, Франции, Англии, Чехословакии и других стран.

Хромируют чугунные и стальные пресс-формы для ручных и ав­ томатических прессовых стеклоформующих машин, а также для тарного стекла.

Толщина хромовых покрытий колеблется от 5 до 40 мкм. Наи­ более тонкий слой покрытия применяется в ГДР (от 6,5 до 8,5 мкм), наиболее толстый — в США (от 30 до 40 мкм).

Процесс хромирования состоит из следующих основных операций: подготовки форм к хромированию, подготовки установок для хро­ мирования и электролита, собственно хромирования и обработки форм после хромирования.

Хромируются исправные формы, очищенные от нагара и отполи­ рованные до шероховатости не более 0,3—0,5 мкм. Вспомогательные

слоя хрома с основой рабочие поверхности деталей форм протрав­ ливают кратковременным смыванием НС1, разбавленной в отноше­ нии 1:1 или электролитическим кратковременным протравливанием бывшим в употреблении электролитом. Для хромирования деталей применяют электролиты следующего состава: хромовый ангидрид

С г О з —220—270 кг/м3, серная кислота H 2S O 4—0,8—2 кг/м3.

Такая ванна обладает высокой скоростью выделения хрома, дает равномерное твердое покрытие, но требует регулярного анали­ тического контроля и пополнения С г О з , поэтому на некоторых за­ водах применяют электролит с концентрацией Сг03 до 420 кг/м3.

Режим хромирования следующий: температура электролита —

ной плотности. С помощью толчков тока и вспомогательного анода достигают надежного хромирования глубоких впадин гравюры формы.

200

Продолжительность хромирования 0,5—1 ч при толщине слоя

20—30 мкм.

При хромировании деталей форм со сложным профилем лучшие результаты получаются в случае применения саморегулирующегося электролита следующего состава: хромовый ангидрид СгОз — 250±25 кг/м3, сернокислый стронций SrSCX—6+ 0,1 кг/м3, кремне­ фтористый калий K2S1F6—20 кг/м3.

точной ванне, а затем тщательно промывают в холодной проточной воде и просушивают. Хромовое покрытие на ровных поверхностях гладкое, а на выступах имеет небольшие наросты, которые удаля­ ются корундовым бруском или наждачным полотном. Высокая чи­ стота поверхностей после покрытия достигается полированием.

Хромирование существенно улучшает качество поверхностей прессованных изделий, повышает стойкость форм по коррозийному и абразивному видам износа в 5—10 раз. Термостойкость форм повышается незначительно, на формующих поверхностях появля­ ется сетка трещин, что обусловливается малой пластичностью и- большой разностью коэффициентов линейного расширения хро­ ма и основы — чугуна или стали.

Никелирование. За последние годы при изготовлении форм на­ ходит применение химическое никелирование взамен хромирования.

Сущность этого метода состоит в том, что на стальных или чу­ гунных деталях, погруженных в горячий щелочной раствор, содер­ жащий соль никеля и небольшое количество гипофосфита, осаж­ дается слой, внешне очень похожий на никелевое покрытие, полу­ ченное электролитическим способом. Состав этого слоя: 96—97% никеля и 3—4% фосфора.

Главной особенностью химического никелирования является воз­ можность нанесения им равномерного по толщине слоя на любые участки деталей сложного профиля.

По износостойкости и химической стойкости никель-фосфорные покрытия не уступают хромовым. У никель-фосфорных покрытий с повышением температуры до 400° С твердость не снижается, а при нагреве до 550° С остается весьма высокой. Фосфидная пленка, об­ разующаяся при химическом никелировании, благоприятно влияет на эксплуатационные качества пресс-форм, препятствуя прилипа­ нию стекломассы к формующим поверхностям и образованию на них задиров. Химическое никель-фосфорное покрытие обладает хо­ рошей износостойкостью при температуре до 853 К (580°С), высо­ кой жаро- и термостойкостью.

По данным фирмы «ОМКО» (США) выпуск годной продукции в никелированных формах в 2—3 раза больше, чем из обычных стеклоформ, исключается или сводится к минимуму применение смазки. Кроме того, никелирование химическим осаждением проще и дешевле, чем хромирование. При этом процессе не требуются

201

аноды и не появляются наросты на краях. Никелевое осаждение очень хорошо пристает к чугуну.

Высокая вязкость никеля и незначительная разность в коэффи­ циентах термического расширения с чугуном и сталью обусловли­ вают возможность повышения термомеханической выносливости деталей форм при циклически изменяющихся температурах.

Во Всесоюзном научно-исследовательском и проектно-конст­ рукторском институте стекольного машиностроения (ВНИПКИстекломаш) разработан и внедрен на некоторых заводах технологиче­ ский процесс химического никелирования, приведенный ниже.

Детали, подлежащие никелированию, осматриваются с целью выявления дефектов — следов окалины, ржавчины, заусенцев, ско­ лов и др. Формующие поверхности обрабатываются до чистоты не менее 7 кл., а затем обезжириваются.

Обезжиривание производится в растворе следующего состава,

пература раствора 293 К (20°С).

После обезжиривания детали промывают в горячей и холодной воде, декапируют в 15—20%-ном растворе соляной кислоты и вновь промывают в холодной и горячей воде.

Для химического никелирования применяют раствор следующего состава, кг/м3: хлористый никель — 21, гипофосфит натрия—24, уксуснокислый натрий— 10, малеиновый ангидрид— 1,5. pH рас­ твора 4,5—5,0 температура 359—361 К (86—88°С), продолжитель­ ность никелирования 50—60 мин.

Химическое никелирование производится в следующем порядке. В ванну наливают теплую чистую воду, а затем всыпают необходи­ мое количество хлористого никеля, уксуснокислого натрия и подо­ гревают до рабочей температуры. После этого добавляют расчет­ ное количество гипофосфита натрия и малеинового ангидрида.

Детали, подлежащие никелированию, быстро загружают в рас­ твор. Плотность загрузки не должна превышать 10 м2 поверхностей деталей на 1 м3 раствора. С целью увеличения поверхностной твер­ дости покрытия и улучшения сцепления никелевого слоя с основ­ ным металлом детали термообрабатывают в электропечи при тем­ пературе 673±20 К в течение 1 ч. Охлаждают детали на воздухе.

Твердость исходного материала (чугуна) НВ = 1400—1700 МПа (140—170 кгс/мм2); микротвердость никелевого слоя до термообра­ ботки Н В 5о = 400— 4500 МПа (400— 450 кгс/мм2), после термообра­ ботки — 8000—9000 Па (800—900 кгс/см2) .

Толщина никелевого слоя 14—18 мкм. Детали после никелиро­ вания должны быть блестящими, гладкими.

Нанесение покрытий напылением. Для восстановления изно­ шенных и повышения износостойкости новых форм весьма эффек­ тивно нанесение покрытий распылением и наплавлением сплавов (колмоной, эуталлой и др.).

'202

Г л а в а X I

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТЕКОЛЬНЫХ ФОРМ

ИУХОД ЗА НИМИ

1.Основные правила эксплуатации форм

Очень важно строго соблюдать рациональный режим эксплуа­ тации форм, правила ухода за ними и защиты формующих по­ верхностей от износа как при работе, так и при хранении. При установке форм на стеклоформующих машинах необходимо, чтобы оси сопрягающихся цилиндрических и конических поверхностей форм II машин (отверстие стола, гнездо и корпус формы, пуансон, кольцо, поддон) точно совпадали, образуя прямую вертикальную линию. Все соприкасающиеся горизонтальные плоскости стола, кор­ пуса формы, поддона, кольца, прижимного приспособления дол­ жны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны об­ щей вертикальной оси. Несовпадение вертикальных осей и непа­ раллельность плоскостей вызывают перекосы, быструю односто­ роннюю срабатываемость деталей, и в результате получаются

Известны также высококачественные смазки для форм, приме­ няемые за рубежом, например, смазка клинмоульд фирмы «Оссо Интернациональ» (США). Эта смазка имеет модификации: клин- моульд-30 — для черновых и чистовых форм, поддонов, колец; клинмоульд-99 — более густая, чем клинмоульд-30, может быть при­ менена для черновых форм и от трещин в чистовых формах; клнн- моульд-8 — светлая, с вязкостью распыления, качества те же, что и марок 30 и 99.

По утверждению фирмы смазка форм клинмоульдом произво­ дится через каждые 45 мин.

На Константиновском заводе стеклянных изделий смазку клин­ моульд применяли на стеклоформующей машине «Руаран-7» при выработке бутылок для шампанского емкостью 0,8 л, весом по 980 г. Эта смазка обладает многими положительными качествами: она гомогенна, дает высокую адгезию с рабочими поверхностями форм

203

и хорошую поверхность вырабатываемых изделий. Частота смазы­ вания форм была, однако, не 1 раз за 45 мин, а 3—4 раза в течение часа. Когда на заводе стал вопрос о замене импортной смазки оте­ чественной, оказалось, что выпускаемые у нас смазки непригодны при выработке этого ассортимента изделий. Большое содержание коллоидного графита (24%) в наиболее известной смазке MC созда­ вало неблагоприятные условия при формовании горла бутылки на машине «Руаран-7». В смазке клинмоульд коллоидного графита содержится всего 7,46%. Работники Константиновского завода про­ вели большую экспериментально-исследовательскую работу по под­ бору новой смазки. В результате этой работы была предложена новая смазка, успешно применяемая сейчас на машинах «Руаран-7». Состав этой смазки, %: нигрол летний (ГОСТ 542—50)—65—80, тугоплавкая жировая смазка 1-13 (ГОСТ 1631—61)—8—12, сажа ТМ-15 (ГОСТ 7885—68)—3—5,5, мазут малосернистый высокопара­ финистый (грозненский)—4—6,5, патока очищенная пищевая — 1,5— 3, коллоидный графит (ГОСТ 5262—50)—6—9.

При выработке на машинах «Руаран-7» тонкостенных изделий рекомендуется в приведенный состав смазки добавлять машинное масло СУ в соотношении 1:3. Такая смазка по своим качествам не уступает лучшим импортным.

В Англии на машинах «Линч-44», «Руаран-7» и др. применяют смазку фолиак фирмы «Роукол». Смазка особенно эффективна при выработке тяжелых стеклянных изделий. Сухую смазку фир­ мы «Роукол» фолиак-785 применяют для канала питателя. Ее на-. носят на поверхность канала питателя еще на складе. Смазка хорошо держится до двух недель и способствует улучшению ка­ чества изделий и снижению брака.

Очень хорошие результаты показала также сухая смазка Gredag ML/V. По сравнению с другими смазками она имеет наибольшую устойчивость к окислению и расход ее меньше на 30%. Она нано­ сится на рабочие поверхности форм почти сухой кистью через каж­ дые 30—45 мин.

На международной выставке «Стройматериалы-71» французская фирма экспонировала смазку кофраль нескольких марок. Эту смазку наносят на рабочие полости форм с помощью специальных автома­ тических пульверизаторов или кисточкой. По рекомендациям фирмы смазки кофраль обладают большой стойкостью к высоким темпера­ турам, улучшают качество поверхности вырабатываемых изделий, облегчают извлечение изделий из форм.

3. Чистка форм

При .эксплуатации на рабочих поверхностях форм образуется слой нагара, окалины, нередки также и механические поврежде­ ния. Поэтому на заводах формы обычно чистят после каждой смены. Формы сложной конфигурации, в частности формы для выработки сортовой посуды, чистят и полируют вручную набором

20 4

абразивов и специальных инструментов. К абразивам относятся наждачные полотна и порошки-минутники. Первая чистка произ­ водится порошком'зернистости № 12 или наждачным полотном № 8. После этой чистки форму тщательно очищают от абразив­ ного материала. Для второй чистки применяют порошок зернис­ тостью № 5 или наждачное полотно № 6. Третья чистка выпол­ няется мелкими абразивами — микропорошком № 14 или полот­ ном зернистостью № 3.

Рабочие поверхности форм полируют самыми тонкими абразив­ ными порошками с добавкой стеариновой кислоты или другого жира. Для окончательной доводки рабочих поверхностей применяют пасту ГОИ, алмазные порошки и пасты.

4.Охлаждение форм

Встекольном производстве применяют несколько видов искус­ ственного охлаждения форм с использованием воды, воздуха от вен­ тилятора или компрессора, водяного пара, распыленной воды и др.

Строгое соблюдение температурного режима — одно из основ­ ных условий соблюдения технологического процесса.

5.Ремонт стекольных форм

Различают текущий, средний и капитальный ремонт металли­ ческих форм.

Способы ремонта и восстановления деталей форм разнообразны и зависят от характера их износа или повреждения, условий эксплу­ атации, конструкции и материала. В настоящее время находят при­ менение следующие способы ремонта:

механическая обработка под соответствующий ремонтный размер; пригонка пластин, вкладышей, пробок с их креплением на резбе

пайкой или приваркой; металлизация, напыление, наплавка, гальваническое покрытие

и другие методы восстановления дефектных участков; слесарная обработка и пригонка частей формы.

6. Хранение форм

Для хранения форм на стекольных заводах отводят специальное сухое и чистое помещение, обрудованное прочными стеллажами. Для каждого вида форм отводят отдельное место, снабженное табличкой с указанием названия машины, а также формы или изделия, для выработки которого она предназначена. Перед сдачей форм на склад производится проверка их комплектности, очистка, ремонт, смазка техническим вазелином обработанных поверхно­ стей. Состояние форм, находящихся на складе, периодически про­ веряют.

205

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

6.Бреховских С. М. Конструирование пресс-форм. «Стекольная промышлен­ ность», 1938, № 11.

7.Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Шнейдерович Р. М. Расчет на прочность деталей машин. М., «Машиностроение», 1966, 616 с.

8.Вайнберг К. Л. и др. Оборудование и механизация стекольных заводов, М., Ростехпздат, 1962, 619 с.

•9. Вейник А. И. Термодинамика литейной формы. М., «Машиностроение», 1968, 132 с.

11.Воробьев X. С., Мазуров Д. Я., Соколов А. А. Теплотехнические про­ цессы и аппараты силикатных производств. М., «Высшая школа», 1965, 773 с.

12.Гейтвуд Б. Е. Температурные напряжения. Перевод с англ., М., ИЛ,

1959.

13.Гигерих В., Трир В. Стекольные машины. М., «Машиностроение», 1968,

428 с.

14.Гиршович Н. Г. Чугунное литье. М,— Л., Металлургиздат, 1949, 830 с.

15.Гладштейн И. Е., Гинзбург И. А. Формы для производства стеклянных изделий. М., «Легкая индустрия», 1966, 228 с.

16.Дубинин Н. П. Чугунное литье в металлических формах. М., Машгиз,

1956, 320 с.

17.Зак. А. Г. Производство сортовой посуды. М., Гизлегпром, 1947, 196 с.

18.Иванцов Г. П. Теплообмен между слитком и изложницей. М., Металлург­ издат, 1955.

19.Канторович 3. Б. Машины химической промышленности. М., «Машино­ строение», 1965.

20.Копаневич Е. Г. Точность изготовления заготовок. М., Машгиз, 1963, 364 с.

21. Котляр А. Е. Конструирование форм стеклоформующих машин. «Стекло

икерамика», 1963, № 4.

22.Коцюбинский О. Ю. Коробление чугунных отливок от остаточных напря­ жений. М., «Машиностроение», 1965, 176 с.

23.Лакедемонский А. В. Биметаллические отливки. М., «Машиностроение»,

1964, 180 с.

24.Лыков А. В. Теория теплопроводности. М., Гостехиздат, 1952, 480 с.

25.Маринина В. Т. Температура прилипания стекла к черным металлам. «Стекло и керамика», 1953, № 8.

26.Михайлов—Михеев П. Б. Справочник по металлическим материалам турбино и моторостроения. М.— Л., Машгиз, 1961, 620 с.

27.Михеев М. А. Основы теплопередачи. М., Госиздат энергетической лите­

ратуры, 1956, 450 с.

28. Небогатое Ю. Е., Тамаровский В. И. Специальные виды литья. М., «Ма­ шиностроение», 1956, 158 с.

29. Новицкий Л. А., Степнов И. Е. Изготовление точных стеклянных трубок. «Приборостроение и оптико-механическое производство. III». Материалы по .об­

206

мену производственно-техническим опытом под ред. проф. С. И. Фрейберга. М., Госиздат оборонной промышленности, 1953, 65 с.

30.Новые материалы в технике. Под ред. Тростянской Е. В,, Сильвестро-

вича, С. И. М., «Химия», 1964, 656 с.

31.Орлов А. Н., Степнов И. Е. Определение основных конструктивных па­

раметров пресс-форм для изготовления стеклоизделий. М., изд. ЦНИИТЭИлегпи-

щемаш, 1970, с. 70.

32. Пономарев С. Д. и др. Расчеты на прочность в машиностроении, т. I— II.

М., Машгиз, 1958, 480 с.; 340 с.

33.Святкин Б. К. Прессование линейных форм под высоким давлением. М.,

Машгиз, 1962, 167 с.

34.Сосыенко М. Н. Современные литейные формы. М., Машгиз, 1959, 266 с.

35.Специальные способы литья. Под ред. Б. Б. Гуляева, А. М. Липницкого, Ф. Д. Оболенцева. Л., «Машиностроение», 1971, 264 с.

36.Справочник по производству стекла, т. I. М., Госиздат литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963, 1026 с.

37.Справочник по производству стекла, т. II. М., Госиздат литературы по

исплавы. М., «Машиностроение», 1968, 446 с.

41.Справочник — материалы в машиностроении, т. IV. Чугуны. М., «Машино­

строение», 1968, 248 с.

42. Степнов И. Е. Определение оптимальной толщины стенок плоских матриц пресс-форм, из условий их прочности и жесткости. «Стекло и керамика», 1970.

№3, с. 18—20.

43.Трнка И. Конструирование стекольных форм и стеклянных изделий. М., Изд-во научно-технической литературы РСФСР, 1960, 297 с.

45.Юдин Н. А., Запорожский А. И. Технология стеклотары и сортовой посуды. М., «Высшая школа», 1970, 309 с.

46.Эйгенсон Л. С. и др. Термические основы формования стекла. М., Госстройиздат, 1960, 267 с.

47.Fawcett I. A. Glass Techn., N 4, 1961.

48.Renn Н. V. Glass, N 11, 1961.

49.Trier W., Stranb F., Glasstechn. Ber., N 7, 1963.

50.Trier W. Glasstechn. Ber., N 3, 1960.

51.Uxa V. Sklär a ceramic, N 9, 10, 1956.

5^. Hradecky Z. Sklär a ceramic, N 10, 1965. 53. Zmichorskj E. Sklo j ceramika, N 8, 1962.

54. Zumpe K. Maschinen und Geräte zur Glassverarbeitung, Leipzig, 1953. 160 c.

!