6. Изготовление стержней
Стержни есть элементы литейных форм, служащие для образования отверстий, полостей, а также сложных внешних очертаний отливок. Стержни получают ручными и машинными способами.
Технология ручного изготовления стержней во многом определяется сложностью стержней и соответственно конструкцией стержневого ящика и характером связующего материала стержневой смеси. В самом общем виде операции изготовления стержня могут быть следующими.
Сначала стержневой ящик частично наполняется стержневой смесью, легко уплотняется, затем в него устанавливают металлическую арматуру — каркасы (необходимые для придания стержню манипуляторной прочности), после чего ящик снова заполняется смесью, которая по мере заполнения уплотняется. Так поступают до полного заполнения всего объема стержневого ящика. После очистки излишков смеси для улучшения вентиляции
стержень прокалывают душником. Дальнейшие операции зависят от вида связующего материала. Если стержень подвергается сушке (связующие - формовочная глина, растительные масла и т. п.), его извлекают из стержневого ящика, помещая на сушильную плиту, которая впоследствии совместно со стержнем помещается в сушило, где производится сушка (а следовательно, и упрочнение). Иногда стержни устанавливаются в форму без сушки, - сырыми. Если связующее - жидкое стекло, то чаще стержень подвергается продувке углекислотой, в результате чего он упрочняется. Сушке такие стержни в большинстве случаев не подлежат. При использовании самотвердеющих смесей после уплотнения смесь в стержневом ящике некоторое время выдерживается, пока прочность не достигнет манипуляторной. Затем стержень извлекается из ящика. Такие стержни также не сушат. Могут быть другие разновидности ручного изготовления стержней. Так, уже ранее упоминались ЖСС, когда стержневая смесь наливается в стержневой ящик с доуплотнением вибрацией, самоотверждается в результате последующей выдержки в ящике. Многие стержни изготавливают из двух половинок, которые впоследствии склеивают между собой. Для облегчения уплотнения используют различные инструменты - пневматические трамбовки, ручные встряхивающие столы, облегчающие также и извлечение стержня из ящика и др.
Большую часть литейных стержней изготовляют различными машинными способами. Основными типами стержневых машин являются: встряхивающие с поворотным столом, встряхивающие с перекидным столом, вибропрессовые, мундштучные, пескодувные и пескострельные. Первые три типа машин ничем не отличаются от машин для изготовления форм. При изготовлении стержней на этих машинах вместо модельных плит и опок устанавливаются стержневые ящики. В остальном процесс аналогичен формовке.
В мундштучных машинах стержневой ящик заменен сменной гильзой — мундштуком, сечение которого определяет сечение стержня (квадратное, круглое, комбинированное и др.). Стержень любой длины получают выдавливанием из мундштука машины уплотненной смеси. Уплотнение производится возвратно-поступательным движением поршня машины или шнеком.
Схема пескодувных и пескострельных машин представлены на рис. 152.
В пескодувной машине к надувной плите снизу пневмопоршнем поднимается стержневой ящик. В рабочий резервуар подается стержневая смесь. Рабочее давление воздуха составляет (5 - 6) ∙ 105 Па. В случае пескодувной машины (рис. 152, а) сжатый воздух 1 подается на верхнюю поверхность стержневой смеси 2, находящейся в резервуаре 8. Смесь вместе с воздухом через вдувные отверстия 4 надувной плиты 5 машины попадает в полость
стержневого ящика 6. Воздух через венты 7 ящика уходит в атмосферу цеха. В пескострельных резервуарах (рис. 152, б) вмонтирована специальная гильза 1 с щелевыми отверстиями 2, 3, вертикальными в нижней части и горизонтальными в верхней. Через эти отверстия воздух из ресивера в момент выстрела с большой скоростью устремляется в рабочий резервуар со смесью, выталкивая ее в полость стержневого ящика 4. Удаление воздуха в атмосферу такое же, как и в пескодувной машине. Уплотнение стержневой смеси в пескодувных и пескострельных машинах осуществляется благодаря кинетической энергии струи сжатого воздуха со смесью и его давлению.
Отверждение уплотненных стержней может осуществляться различными способами в зависимости от вида связующего материала, определяемого технологическим процессом. Стержни могут отверждаться сушкой в сушилах или непосредственно в стержневых ящиках после уплотнения. В этом случае стержневые ящики могут быть нагреваемыми (электричеством или газом) и холодными. В обоих случаях в качестве связующего используют синтетические смолы. Однако при горячем отверждении основным активатором отверждения является тепло, при холодном - только катализаторы отверждения. Последние могут быть введены в смесь при ее приготовлении (так называемые ХТС - холоднотвердеющие смеси) или после уплотнения смеси в стержневом ящике путем продувки газообразными катализаторами (триэтиламином, диэтиламином, сернистым ангидридом и др.). Процессы холодного отверждения стержней (без нагрева) непосредственно в стержневых ящиках все шире используются в практике литейного производства, так как позволяют получать более точные стержни, а следовательно, и отливки, что влечет за собой уменьшение припусков на механическую обработку.