Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Владимирский государственный университет им. Столетовых

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Титов,Степанов.Технология литейного производств...doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

12.27 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2311 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 > Следующая >>>

По известной массовой скорости заливки определяют площадь сечения и размеры шлакоуловителя, а также суммарную площадь

ИЗ

питателей. Для этого на оси ординат номограммы (рис. 98) находят расход металла, протекающего через рассчитываемую ветвь шлакоуловителя (если от стояка отходят две ветви шлакоуловителя, то берется половинный расход, обеспечиваемый выбранным дросселем), и проводят горизонталь до пересечения с кривой /. От точки пересечения опускают вертикаль через ось абсцисс до пересечения с кривой //.

От новой точки пересечения проводится горизонталь налево до оси ординат, на которой отложены размеры основания шлакоуловителя р мм. Остальные его размеры обозначены на графике (Л = р, h = 0,75р). Площадь сечения шлакоуловителя F см² находят на оси абсцисс.

Таблица 22

Размеры односторонних одноходовых дросселей, мм

Аналогично по графику (рис. 98) находят суммарную площадь питателей. Для этого по оси ординат находят расход металла, протекающего через ветвь шлакоуловителя, и, проведя горизонталь до пересечения с кривой 1, опускают вертикаль до пересечения с осью абсцисс, где отложены значения площади поперечного сечения питателей.

Число питателей и их расположение назначают в зависимости от,конструкции отливки.

Зная расход, по табл. 23 находят диаметр чаши-воронки и ее высоту.

144

'№ воронки	в , с' кг/с	о = л,. нн
1	До 1,5	50
2	1,5—2,5	60
3	2,5—3,5	75
4	3,5—5,0	90

для определения

площади сечения шлакоуловителей и пи- тателей по известному расходу

G кг

50000

5000 1000 500 100

Рис. 99. К определению удельной скорости заливки

Удельную скорость заливки К_у находят по графику в зависимости от массы отливки и Kv Затем найденные значения т и Ку подставляют в формулу (8) и вычисляют F„.

Для определения площадей сечения элементов литниковой системы рекомендуется следующее соотношение:

■ Fn-F_mil:F„= 1 :1,2 :1,4,

145

Другие методы расчета литниковых систем основываются на определении оптимальной продолжительности заливки или весовой скорости заливки, чаще на производственных данных с учетом местных условий, поэтому они не являются универсальными.

Глава VI изготовление стержней

§ I. Общие сведения

Стержни применяют в основном для выполнения в отливках отверстий и полостей, а также наружных поверхностей отливок сложной конфигурации.

При заливке формы стержни обычно бывают со всех сторон окружены жидким металлом. Поэтому они должны обладать высокой газопроницаемостью, прочностью, податливостью, выбиваемостью, что обеспечивается выбором соответствующей стержневой смеси и конструкцией стержня.

В зависимости от конфигурации и условий работы стержни делят на пять классов. Наиболее сложными являются стержни 1-го класса (см. гл. III, § 6).

Стержни получают в ящиках вручную или на машинах с помощью тех же приемов, что и при формовке. Отделение литейного цеха, в котором изготовляют стержни, называют стержневым.

§ 2. Конструкция стержней

Получение в 'отливке полостей и отверстий точных размеров, соответствующих чертежу отливки, зависит от точности геометрических размеров стержней и их точной установки в форме. Для этой цели стержни должны иметь достаточное число знаков определенных размеров, обеспечивающих устойчивое положение стержня в форме.

Знаки стержней. Размеры знака стержня находят исходя из наименьшей поверхности, при которой давление на участок формы, сопряженный со знаком стержня, не превышает 50—75% прочности формовочной смеси на сжатие <т_сж. Величина поверхности знака в нижней полуформе зависит (рис. 100) от массы стержня Q:

После заливки металла в форму стержень можно рассматривать как тело, погруженное в жидкость; тогда сила действия стержня на верхнюю полуформу

P=Vy-Q,

где V — объем стержня без знаков; у — плотность металла; Q — масса стержня со знаками.

146

Поверхность каждого знака в верхней полуформе (рис. 100, а)

определяют по формуле

_S=0_I5P

^СЖ

Сила от всплывания стержня в случае, приведенном на рис. 100, б, .P = $(Dl-D$Hy-Q.

Зная число знаков в верхней части стержня и допустимое напряжение на сжатие сг_сж верхней опорной части формы, можно определить минимальную поверхность сопряжений верхних знаков. Если при расчете числа знаков их поверхность оказывается недоста

точной и увеличить ее невозможно, то в форме устанавливают жеребейки (см. рис. 129), которые удерживают стержень в заданном положении.

Для предупреждения смещения стержней в горизонтальном и вертикальном направлениях делают специальные фиксаторы (см. рис. 6).

Каркасы стержней. Для увеличения прочности стержней в них заформовывают специальную упрочняющую арматуру-каркас, который изготовляют из стальной проволоки или чугунных литых рамок. Арматура для стержней должна отвечать следующим требованиям: 1) обеспечивать достаточную прочность и жесткость стержня; 2) не пружинить и не отставать от стержневой смеси, поэтому проволока должна быть мягкой и отожженной; 3) не препятствовать усадке отливки; 4) не мешать устройству в стержнях вентиляционных каналов; 5) легко удаляться из отливки при выбивке стержня-.

При изготовлении тонких стержней в ящики закладывают арматуру из проволоки диаметром 1—12 мм.

Для мелких и средних стержней используют главным образом вязаные каркасы из проволоки диаметром 6—10 мм, а для связывания отдельных частей каркаса применяют более тонкую проволоку. В крупных стержнях из песчано-глинистых смесей устанавливают

147

литые каркасы (рамки) из чугуна и стали с залитой в них проволокой ,|

диаметром 6—10 мм. |

В каркасах (рис. 101) для крупных и средних стержней делают | подъемы, за которые стержни подвешивают на кране при транспор- | тировке и установке их в форму. Проволочные каркасы укладывают 1 вдоль стержня, они должны быть короче стержня со знаками не более I чем на 2—3 мм с каждой стороны. Каркас для создания большей 1 прочности должен заходить в знаки. Если стержень имеет два знака, 1

Рис. 101. Каркасы стержней:

а — мелких; 6 — цилиндрических мелких; е, г, д — призматических; е — крупных цилиндрических; 1 — основа; 2 — подъем; 3 — литые прутья;

4 — проволочные элементы

расположенные один против другого, то каркас должен их соединять. Проволоку, составляющую остов каркаса, называют основой, а проволоку, которая повторяет очертания стержня и укрепляет отдель- ' иые его части, называют контурной.

Располагать каркас слишком близко к поверхности стержня > или на его поверхности нельзя, так как это приводит к привариванию каркаса к отливке и образованию в ней газовых раковин и горячих трещин. Допускаемое расстояние от проволочного каркаса до поверхности стержня 5—10 мм. Для литых каркасов это расстояние в стержнях размерами до 500 х 500; (500 1000) х (500 ч- 1000) и более

1000 х 1000 мм составляет соответственно 20—30; 25—30 и 30—

35 мм.

Если в стержень ставят один каркас, то его следует располагать в центре стержня, а несколько каркасов устанавливают равномерно по сечению. В стержни, имеющие изогнутую ось, лучше укладывать несколько тонких каркасов вместо одного толстого, чтобы облегчить удаление их из отливки.

Применять каркасы в условиях массового производства отливок нежелательно, так как увеличивается трудоемкость изготовления стержней и выбивки их из отливок. Поэтому необходимая прочность стержней часто достигается за счет высокой прочности стержневых смесей.

Рис. 102. Схема расположения вентиляционных каналов в стержнях и форме чугунного корпуса коробки скоростей' трактора:

/ —. стержневые пробки; 2 — вентиляционные вертикальные каналы; 3, 5, 6, 7 — стержин; 4,8 — вентиляционные наклонные и горизонтальные каналы

Устройство вентиляционных каналов в стержнях. При заливке формы металлом ее стенки и стержни быстро нагреваются и выделяют большое количество газов. Особенно сильно прогреваются в момент заливки стержни, поэтому стержни должны иметь газоотводные вентиляционные каналы (рис. 102). Их выполняют в стержнях различными способами: накалыванием стержней душником; заформовыва- нием в стержнях стальных прутков с последующим их извлечением, труб стальных или чугунных (часто служат каркасами), восковых фитилей (воск при сушке стержня выплавляется, шнуры вынимают), капроновых сетчатых трубок, соломенных жгутов при изготовлении труб и цилиндров, которые выгорают при заливке металла; укладкой кокса или коксовой гари внутрь крупного стержня при его изготовлении.

149

В стержнях, склеиваемых из двух половин, вентиляционные каналы выполняют прорезкой по плоскости разъема в одной или двух половинах стержня. Наилучший эффект дают вентиляционные каналы, полученные при помощи прутков, пропускаемых через отвер-

Лр обильно

Не правильно

Рис.- 103. Варианты устройства вентиляционных каналов 1 и установки каркасов 2 в стержнях

стия в стенке ящика до наполнения его смесью; после уплотнения стержня прутки из ящика удаляют, и в стержне образуются вентиляционные каналы.

Правильные и неправильные варианты устройства вентиляционных каналов в стержнях приведены на рис. 103.

§ 3. Изготовление стержней вручную

В условиях единичного и мелкосерийного производства отливок часто стержни изготовляют ручным способом по стержневым ящикам и шаблонам.

Наиболее простым и распространенным является изготовление стержней в ящиках. Этот способ не требует высокой квалификации стерженщиков.

150

м		в)		■у—^J
□	г	mzza	/
	г

			^: w
		г)		ц—

Рис. 104. Изготовление стержня по неразъемному вытряхному

ящику

ками. После уплотнения стержня делают вентиляционные наколы 2 (рис. 104, б). Затем поворачивают ящик на 180° (рис. 104, в) и извлекают стержень (рис. 104, г). Готовые стержни подаются в сушильные печи.

Изготовление стержня по разъемному ящику. На рис. 105 приведен пример изготовления стержня из смеси пониженной прочности по разъемному деревянному ящику. Половины ящика скрепляют скобами или струбцинами и затем его ставят на верстак вертикально. Стерженщик совком или лопатой постепенно насыпает стержневую смесь в ящик и уплотняет ее трамбовкой (рис. 105, а). После наполнения ящика и уплотнения смесь (рис. 105, б) счищают скребком, вставляют проволочный каркас /, делают вентиляционные каналы и производят несколько слабых ударов по ящику молотком, чтобы облегчить извлечение стержня. Слишком сильные и резкие удары по ящику могут исказить форму стержня. При расталкивании

151

стержня лучше ударять по торцу ящика, когда ящик находится еще в вертикальном положении. После изготовления стержня снимают скобы 2 или струбцины, удаляют одну половину ящика

Рис. 105. Изготовления стержня по разъемному деревянному ящику

(рис. 105, в), вынимают стержень из ящика и укладывают его на сушильную плиту (рис. 106, а) или песчаную постель, а затем транспортируют в сушило.

Рис. 106. Укладка стержня на фасонную сушильную плиту (а) и песчаную постель (б):

/ — половина стержневого ящика; 2 — фасонная плнта;

3 — песчаная постель

В. случаях, когда нет фасонной сушильной плиты, а контур стержня имеет сложную конфигурацию, применяют песчаную постель (рис. 106, б) или, как говорят, подсыпку. Такая постель выполняет те же функции, что и фасонная сушильная плита, с той

152

лишь разницей, что после снятия верхней'половины ящика на нижнюю половину накладывают деревянную или металлическую рамку и затем полностью заполняют ее сырым кварцевым песком. На рамку

^е)

, Рис. 107. Изготовление крупного стержня по вытряхному ящику

накладывают сушильную плиту и все вместе поворачивают на 180°; удаляют нижнюю половину ящика., -И стержень на рамке в постели транспортируют в сушило.

Изготовление крупного стержня по вытряхному ящику. Вначале подготовляют литой каркас: загибают проволочные прутки по внутреннему контуру рабочей поверхности ящика, для чего литой каркас

153

опускают в полость ящика для проверки; очищают ящик от приставшей смеси и пыли, протирают его рабочую поверхность керосином; наполняют смесью слоем 50—'Ю мм и уплотняют ручной трамбовкой.

Затем устанавливают в ящик 2 каркас /, смазанный раствором глины, а в выступающие и узкие места стержня устанавливают

стальные крючки 3 (рис. 107, а). Рабочие поверхности ящика обкла- дывают стержневой смесью и уплотняют ее в узких полостях и углуб- лениях ручной трамбовкой, а затем пневматической трамбовкой, имеющей резиновый наконечник (для того чтобы не разбить деревян- ный ящик). После этого устанавливают деревянный вкладыш 4 (рис. 107, б), образующий в стержне полость для засыпки кокса или

гари газоотводной постели,

засыпают ящик смесью во- круг вкладыша и уплотняют смесь пневматической трам- бовкой.

Толщина стенки стержня зависит от его габаритных размеров и устанавливается практически. Вкладыш 4 вы- нимают, накалывают душни- ком газоотводные каналы 5 и засыпают полость стержня коксовой гарью 6, смесью и уплотняют трамбовкой (рис.

107, в). На стержневой ящик накладывают сушильную плиту 7 (рис. 107, г) и поворачивают его вместе с ней на 180°.

Стержневой ящик расталкивают деревянным молотком и снимают верхнюю его часть 8 (рис. 107, д), осторожно отводят в стороны вкладыши 9 к 10 ящика (рис. 107, е). Стержень отделывают, проверяют его плотность, ремонтируют испорченные при извлечении места, скругляют острые углы, прошпиливают тонкие места и углы. Готовый стержень направляют в сушило, затем его окрашивают.

Рис. 109.

Изготовление комбинированного стержня

154

На рис. 108 приведен пример изготовления стержня отливки шкива. Стержень имеет тонкие стенки, и поэтому приходится его сушить вместе с вкладышем. Такой стержень изготовляют следующим образом. После подготовки ящика 1 в нем на штырь 2 устанавливают вкладыш 3. (рис. 108, а), насыпают смесь и уплотняют ее трамбовкой. Каркас устанавливают в середину стержня.

После уплотнения смеси и снятия с ящика лишней смеси на него кладут сушильную плиту 4 (рис. 108, б), ящик вместе с плитой 4

Рис. 110. Изготовление цилиндрического стержня при помощи шаблона

переворачивают на 180°, расталкивают деревянным молотком, и снимают со стержня 5 (рис. 108, б). Стержень вместе с вкладышем 3 (рис. 108, г), оставшимся на плите 4, подают в сушильную печь.

Изготовление комбинированного стержня. Комбинированным называют стержень, состоящий из двух частей, одна из них предварительно высушивается, а вторая изготовляется из обычной сырой' формовочной смеси. Комбинированный стержень (рис. 109) изготовляют в ящике. После уплотнения сырой половины стержня на нее накладывают сухую половину со съемным приспособлением, все переворачивают на 180°. Нижнюю часть ящика снимают. Стержень подают к месту сборки формы, где вынимают его из съемного приспособления. Такой способ изготовления стержней применяют в массовом производстве, например при изготовлении детали коробки скоростей. Это позволяет экономить стержневую смесь.

Изготовление стержня при помощи шаблона. Различают несколько способов изготовления стержней по шаблонам: неподвижным, протяжным, вращающимся и др. Изготовление стержней по

155

шаблонам менее производительно по сравнению с изготовлением по j ящикам и требует высокой квалификации стерженщиков. 1

На стойках / (рис. 110) устанавливают каркас 3 стержня 5. \ Каркас представляет собой трубу с большим числом отверстий на \ поверхности для отвода газов из стержня. Для обеспечения подат- j ливости стержня на каркас наматывают соломенный жгут 4. Жгут \ смазывают жидкой глиной, чтобы стержневая смесь хорошо соеди- ' нялась с ним. На шаблон 8 накладывают стержневую смесь и, пово- j рачивая вал 2 каркаса 3, проталкивают смесь в зазор 6 между жгу- I

Рис. 111. Продувка стержня углекислым газом . через отверстия в стенках ящика:

/ — стенки ящика; 2 — зазор между стенками; 3 — отверстия во внутрен- i

ией стейке; 4 — коллектор; 5 — шланг подвода С0₂ j

том и рабочей частью 7 шаблона. Эту операцию называют з а т о ч - ,; кой стержня. После первой заточки стержень сушат и вторично ! накладывают указанным выше способом слой стержневой смеси. » Поверхность стержня отделывают и после сушки красят. •

Изготовление стержня из смесей на жидком стекле. Стержни J из жидкостекольных смесей можно изготовлять вручную и на ма- ? шинах. Стержни можно продувать углекислым газом через знаковую ' i часть, отверстия в стенках ящика или стержня, через трубки с отвер- ^: стиями, а мелкие стержни — под общим зонтом. В крупных стержнях душником делают наколы диаметром 6—10 мм, на ящик накла- : дывают зонт, через который подводят углекислый газ.

На рис. 111 приведен стержневой ящик с двойными стенками. ■; В каждой наружной стенке сделано по одному отверстию и к нему ■ от коллектора 4 подведены трубки с углекислым газом. Внутрен- ^: ние стенки имеют отверстия 3, через которые углекислый газ проходит в стержень,

156

§ 4. Изготовление стержней на машинах

В массовом и крупносерийном производстве стержни изготовляют на специальных машинах, которые все шире внедряют й в мелкосерийное производство.

Стержневые машины увеличивают производительность труда рабочих-стерженщиков, облегчают их труд и обеспечивают большую точность стержней. На стержневых машинах обычно используют смеси пониженной прочности во влажном состоянии, хорошо заполняющие ящик по всему объему.

Рис. 112. Схема извлечения стержня на встряхивающих машинах с перекидным столом

Стержни изготовляют на машинах различных типов: встряхивающих, прессовых, пескометах, пескодувных, пескострельных, мундштучных и специальных.

Изготовление стержня встряхиванием. На встряхивающих машинах получают средние и реже крупные стержни в открытых ящиках. Для более крупных стержней применяют встряхивающие машины с перекидным столом и с поворотным столом.

После уплотнения смеси встряхиванием (рис. 112) ящик 2, закрепленный на столе /, вместе с находящимся в нем стержнем 3 и сушильной плитой 4 (она закреплена ручными или пневматическими зажимами) переворачивается на 180° и устанавливается на приемном столе 5. Стержень 3 извлекается из ящика 2 при опускании приемного стола 5. Расталкивание стержня в ящике осуществляется вибратором, укрепленным на столе машины, что дает возможность получать стержни более точных размеров по сравнению с ручной формовкой.

157

Изготовление стержней прессованием. Прессованием изготовляют мелкие стержни. Верхнюю половину 1 металлического ящика укрепляют на траверсе машины (рис. 113), нижнюю половину 2 — на прессовом столе. Планки 3, установленные на нижней половине ящика, образуют наполнительную рамку и одновременно служат направляющими. Высоту планок рассчитывают по необходимому для стержня объему смеси. С торцов ящик закрывается задвижками. Перед формовкой ящик протирают керосином с графитом, заполняют до половины смесью, укладывают каркас и сверху на него — душник. Весь объем ящика с наполнительной рамкой заполняют стерж-

Рис. 113. Схема изготовления стержней прессованием

невой смесью (рис. 113, а). После уплотнения (рис. 113, б) стол машины с нижней половиной ящика и стержнем опускается (рис. 113, в), траверсу отводят в сторону и стержень извлекают из ящика.

Изготовление стержней на пескодувных машинах. Это наиболее высокопроизводительные машины. Пескодувный процесс широко применяют для изготовления стержней, он является высокопроизводительным методом машинной формовки мелких и средних стержней любой сложности и высокого качества.

Сжатый воздух, проходя через головку-резервуар пескодувной машины (рис. 114), наполненную стержневой смесью, увлекает смесь через отверстия в днище (пескодувной плите) головки в ящик и уплотняет ее. Сжатый воздух выходит из ящика через неплотности по плоскости разъема ящика или в зазор между ящиком и надувной плитой, а также через специально сделанные в стенках ящика щелевые или сетчатые отверстия — венты.

Ящик 1 механизмом 2 прижимается к надувной плите 3 рабочего резервуара 4, периодически наполняемого стержневой смесью.

158

Сжатый воздух, поступающий в рабочий резервуар из клапана 5, устремляется в ящик, увлекая за собой стержневую смесь, которая заполняет рабочую полость ящика, Воздух из ящика удаляется через разъем и венты 6.

Машины работают под давлением воздуха в сети не менее 6 кгс/см². Такое повышенное давление необходимо для изготовления стержней особо сложной конфигурации. Как показали исследова- ния, смесь в пескодувном процессе уплотняется за счет кинетической I Р

энергии песка, вдуваемого сжа- тым воздухом в полость ящика, и разности входного и выходного давления воздуха, проходящего и фильтрующегося через слой смеси в стержневом ящике.

Недостаток пескодувного спосо- ба—это применение стержневых сме- сей с низкой прочностью во влаж- ном состоянии (0,02—0,03 кгс/см²), что затрудняет транспортировку, извлечение стержней из ящиков и т. д.

Выбор и расположе- ние вент в стержневых ящиках. Венты устанавливают для удаления воздуха из ящика при изготовлении стержня. Кроме того, они обеспечивают направлен- ность потока смеси и воздуха. На рис. 115 приведены конструкции вент, применяющиеся для песко-

дувных стержневых ящиков. Рис. 114, Изготовление стержня, на

Выбор размеров и числа вдув- пескодувной машине

ных отверстий, а также их располо- жение в стенках стержневых ящиков имеет большое значение. Не- правильный подбор вент и мест их расположения приводит к нерав- номерному уплотнению различных участков. В ящиках простой конфигурации с горизонтальным разъемом венты следует распола- гать равномерно в нижней половине ящика. В ящиках сложной конфигурации венты устанавливают в стенках и дополнительно во всех углублениях, чем обеспечивается необходимое направление потока воздуха и смеси. В ящиках с вертикальным разъемом венты устанавливают в дне и нижней части боковых стенок ящика.

•' Так как венты часто приходится менять вследствие их быстрого "

износа (засоряются отверстия и прорези), а на это затрачивается много времени, то вместо вент можно применять универсальные пли- ты. В плите для нескольких групп стержневых ящиков имеется за-

слонка, передвигая которую, можно открывать те или иные отверстия.

Для мелких стержней массой до 0,3 кг диаметр вдувного отверстия можно принимать из конструктивных соображений 8—12 мм, а больших стержней — 16—20 мм. Число вдувных отверстий определяют опытным путем: одного отверстия указанных размеров бывает достаточно на 50—60 см² площади стержня в плане. Плотность стержня зависит от отношения суммарных площадей поперечного

а) 5) в)

Рис. 115. Конструкция вент:

а — с прорезными отверстиями; б — с проволочной сеткой;

в — с щелевыми прорезями

сечения F_Ben_т.к живому сечению вдувных отверстий F_BxmB. По данным НИИТАВТОПРОМа, для мелких стержней (массой до 0,4 кг)

р^- = 0,15-ь0,6;

''вд. ОТВ

для стержней (^прочностью во влажном состоянии 0,15—0,20 кгс/см²

₌ о,1 ч-0,9.

* ВД. ОТВ

Изготовление стержней на пескострельных машинах.. Песко- стрельный процесс является разновидностью пескодувного процесса уплотнения смесей.

Сжатый воздух из резервуара 1 (рис. 116) через быстродействующий клапан 2 большого сечения поступает непосредственно в песко- стрельный резервуар 3 машины. Давление в нем мгновенно повышается, и воздух выталкивает столб смеси через конусный насадок 7 в стержневой ящик. Подача сжатого воздуха в рабочий резервуар прекращается после закрытия клапана, и цикл продолжается за счет расширения воздуха, находящегося в резервуаре.

Гильзу 4 устанавливают с зазором. На боковой поверхности гильзы имеются прорези, через которые действует сжатый воздух, что уменьшает трение смеси о стенки и исключает ее зависание. Благодаря этому в пескострельных машинах можно применять малотекучие стержневые смеси с большой прочностью во влажном состояло

'/.////
	7
' \-\ч\		li

Рис. 116. Изготовление стержня на песко стрельной машине

6 Титов

161

- Назначение	Составляющие смеси	Содержа	Предел прочности,. ’ кгс/см² в состоянии
смеси	Составляющие смеси	ние, % по массе	влажном при сжатии	сухом при растяжении
Стержни III класса для отливок из чугуна и стали	Песок 1К02А или Б Связующее — гидросил Раствор мазута	100 4—6 0,2—0,4	0,03—0,05	22—27
Стержни для отливок из цветных сплавов	Песок 1К02А или Б - Связующее М-56 или . УКС Катализатор ¹	100 2,5—3 2—5	0,04—0,05	20г—27
Стержни I—III классов для отливок из чугуна, стали и бронзы	Песок 1К02А или Б Связующее — фенолоспирт Мочевина	100 2—4 0,2—0,4	0,03—0,06	12—20
Стержни I—1Г1 классов для отливок из чугуна, стали,брон- ' зы '	Песок 1К02А или Б Связующее ФФ-1С	100 2,5—3,5	0,03—0,04	/ 22—27
В процентах от связующего. Для ответственных стержней рекомендуется применять пески, из которых удалены глина н пылевидные составляющие.			специально	отмытые

Стержни изготовляют в ящиках, по конструкции несколько отличающихся от обычных ящиков для пескодувных машин. Процесс твердения смеси в ящике протекает при 200—250° С, поэтому конструкция ящиков должна быть достаточно жесткой, способной про

162

тивостоять короблению вследствие периодического нагрева и охлаждения. Материал стержневых-ящиков должен обладать высокой теплопроводностью и теплоаккумулирующей способностью, малым коэффициентом теплового расширения, высокой прочностью и химической стойкостью по отношению к связующим. Этим требованиям наиболее полно отвечает серый чугун. Отливки (заготовки) стержневых ящиков подвергают многократному отжигу при 600—650° С для уменьшения их деформаций при нагреве в процессе эксплуатации. Эти ящики имеют толкатели для удаления стержней.

Ящики можно нагревать в печах, а также встроенными электрическими нагревателями или газовыми горелками. Например, стержневой ящик со встроенными нагревателями (рис. 117) состоит из половинок 7, закрепленных в двух корпусах 5, нагревательных элементов 8, плит 3 с толкателями 2 и контртолкателями, изоляционных

6.7 8 9

Рис. 117. Стержневой ящик со встроенными нагревателями

прокладок 6. Корпуса 5 соединены колонками 9. Плиты толкателей смонтированы на. направляющих 1, обеспечивающих направленное их перемещение. Температура ящика регулируется по показаниям термопары 4.

Технологические режимы изготовления стержней назначают в соответствии со свойствами применяемого связующего, размерами и конфигурацией стержця, заданными физико-механическими свойствами стержня.

Оптимальные температуры нагрева ящиков зависят от связующего и составляют дляфенолоформальдегидных смол (ВР-1, феноло- спирт) 220° С, мочевино-формальдегидных смол (М-56, М-60, УКС) 240° С и для фурановых связующих 230—240° С. Продолжительность выдержки стержня в ящике в зависимости от свойств связующего, толщины стенки и конфигурации стержня составляет от нескольких секунд до нескольких минут.

Для устранения прилипания стержневой смеси рабочую поверхность ящика покрывают разделительным составом, в качестве которого применяют 3%-ный раствор каучука марки СКТ в уайт-спирите. Его наносят при помощи пульверизатора на поверхность ящика, нагретую до 80—100° С, и подсушивают 10—15 мин. Последующие

6»

163

покрытия наносят при рабочей температуре. Стойкость покцытия 20—50 стержней.

Изготовление стержней из холоднотвердеющих смесей. Этот процесс имеет все преимущества процесса изготовления стержней в горячих ящиках. Однако твердение этих смесей не требует нагрева, что позволяет применять более простую конструкцию ящиков. В на- стоящее время этот процесс развивается в двух направлениях: 1) изготовление стержней из смесей, в которые катализатор тверде- ния вводят непосредственно при ее изготовлении (эти смеси обладают . малой живучестью); 2) продувка стержней в ящиках газообразным катализатором твердения. Наибольшее распространение получило

первое направление. Для стержней в этом случае используют связующие М19-62 с фуриловым спиртом, карбамид- но-фурановые смолы БС-40, БС-70,

КФ-40, КФ-80. В качестве катализато- ров твердения используют органические и неорганические кислоты: БСК, орто- фосфорная, азотная. Эти смеси обладают низкой живучестью и приготовляются непосредственно на месте изготовления стержней в быстродействующих лопаст- ных смесителях с автоматическими до- заторами компонентов. Компоненты

Рис. 118» Схема установки СМ6СИ ВВОДЯТСЯ В СМ6СИ гель одновременно для изготовления стержней и перемешиваются 15—20 с. Готовая из ЖСС - смесь сразу же подается в ящики, где вы-

держивается 2—15 мин (до прочности при сжатии 3—5 кгс/см²), затем стержень извлекается из ящика и выдерживается на воздухе 30—120 мин. При этом он приобретает прочность до 8—12 кгс/см². Находят применение смеси состава, % по массе: 100 песка 1К02А(Б), 1,7—2 связующего (смола М19-62 с фуриловым спиртом в отношении 1/0,7) и 0,7—1,5 катализатора.

При использовании смеси для пескострельных машин катализатором служит смесь 75—85%-ной ортофосфорной кислоты и 55%- ной азотной кислоты в соотношении 4/3.

На рязанском заводе «Центролит» внедрена в производство технология изготовления стержней из смесей со связующим УКС-Л. Стержни изготовляют в деревянных или металлических ящиках, предварительно покрытых краской на основе керосина и графита. Состав смеси (% по массе): 100 песка К02А (Б); 2,2—2,3 смолы УКС-Л; 0,7—0,8 фурилового спирта; 1,2—1,4 ортофосфорной кислоты (НоРО,) плотностью 1,57—1,58 г/см³.

Эти смеси обладают резким запахом, поэтому требуется хорошая вентиляция участка.

При изготовлении стержней из холоднотвердеющих смесей, отверждаемых продувкой газообразным катализатором, также выделяется значительное количество токсичных продуктов. Поэтому

164

_эТОт способ не нашел широкого применения. Однако разработан способ интенсификации процесса твердения таких смесей продувкой стержня в ящике сжатым воздухом, что позволяет сократить время твердения в 5—7 раз. Он применяется при изготовлении стержней _на многопозиционных машинах.

Пескометы. Пескометы для уплотнения стержневой смеси применяют сравнительно ре^ко, главным образом при изготовлении крупных стержней. В процессе изготовления стержня можно регу-

Рис. 119. Сечения стержней, изготовляемых на мундштучных машинах

лировать плотность смеси изменением подачи ее в головку пескомета, а также увеличением или уменьшением угловой скорости вращения ротора. Предел прочности применяемых стержневых смесей во влажном состоянии составляет 0,3 кгс/см². При большой окружной скорости лопатки хорошие результаты получаются и в случае ₍ использования смесей с прочностью во влажном состоянии до 0,55 кгс/см².

Для поворота средних и крупных ящиков и вытяжки стержня после уплотнения пескометом применяют поворотно-вытяжные машины.

Изготовление стержней из жидких самотвердеющих смесей. Этот процесс изготовления стержней разработан в ЦНИИТМАШе. Одно

165

из важных технологических свойств смеси — ее высокая текучесть! Это позволяет заливать смесь в ящик и получать стержень без уплот-i нения. Другое важное свойство — способность смеси к самозатвер-1 деванию. Это исключает тепловую сушку. 1

Жидкие самотвердеющие смеси обладают повышенной прилипа- емостью к стержневым ящикам. Поэтому рабочие поверхности ящиков окрашивают специальными лаками, химически стойкими по отношению к компонентам смеси. Кроме того, перед заливкой смеси рабочую поверхность ящика покрывают специальными разделительными составами. Смесь из смесителя 1 (рис. 118) заливается в собранные стержневые ящики 2, установленные на транспортном устрой

стве 3 (карусели). После выдержки в течение 20—30 мин ящик раскрывают и извлекают стержень. Затем стержень отделывают, окрашивают противопригарными красками и подают на участок сборки форм.

Изготовление стержней на мундштучных машинах. Мелкие стержни различных сечений (рис. 119) изготовляют на мундштучных машинах. Форма и размеры сечения стержня определяются формой и размерами сечения выходного отверстия мундштука.

На этих машинах (рис. 120) стержневая смесь 3 выдавливается шнеком 1 (или поршнем) через сменный мундштук 2. Стержень 4 выходит из мундштука непрерывной лентой, которую разрезают на куски нужной длины. После сушки при необходимости затачивают знаковые части стержня. Эти машины просты по устройству,! надежны в эксплуатации и достаточно производительны.

§ 5. Отделка, контроль и хранение стержней

После сушки стержни до отправки на склад подвергают дополнительной обработке: зачистке заусенцев, замазке мелких дефектов и другим операциям. Заусенцы зачищают наждачным камнем, напильником, проволокой, твердой резиной и наждачной бумагой.

Зачистка стержней. Стержни в массовом и крупносерийном производстве зачищают на карусельно-шлифовальных станках

166

В специальных кондукторах. Припуск на зачистку стержней состав- ляет 1,5—2 мм.

Кондукторы изготовляют из алюминиевых сплавов, их монти- руют на столе карусельного станка. В зависимости от габаритных размеров стержня на карусели шлифовального станка (рис. 121)

устанавливают от 4 до 8 кондукторов.

После зачистки стержень имеет ровную поверхность, обеспечивающую точные размеры при спаривании половин. Мак-' симальная угловая скорость вращения камня 8 об/мин; минимальная —

4 об/мин. Производительность станка до 700 стержней в час.

Заусенцы на стержнях зачищают вручную на столах, а в механизирован- ных цехах — на конвейерах.

Сборка стержней. При склеивании нескольких стержней один из них дол- жен быть основанием, базой для осталь- ных. Положение стержней проверяют шаблонами, щупом или инструментом.

Чтобы предупредить сдвиг одного стержня относительно другого, ,

их закрепляют прокладками, которые вынимают после высыхания клея или затвердевания легкоплавкого сплава.

Сложные стержни целесообразно изготовлять по частям в ящи- ках, а затем собирать в одно целое. Обычно каждый стержень ' устанавливают в форму отдельно, но укладка нескольких стержней

занимает много времени, а слож- ные стержни зачастую вообще нельзя установить в форму по- одиночке. В таких случаях стержни предварительно соби- рают в узлы, склеивают их и. уже в собранном виде устанав- ливают в форму. Стержни склеи- вают декстриновым или сульфит- ным клеем, жидким стеклом и 'др. Клей наносят кистью или

Рис. 122. Склеивание цилиндрического специальным шприцем.

стержня . Пример наиболее простой

сборки—это склеивание половин Цилиндрического стержня (рис. 122). Половину стержня 1 укладывают в приспособление 2 плоской стороной вверх. Затем на нее накладывают другую половину, и их притирают друг к другу. Стержневой ящик делают с припуском 0,5—1 мм на притирку. Во время Притирки половины стержня двигают одну по другой в продольном направлении. После притирки и проверки шаблоном точности диаметра сгержня верхнюю половину снимают.

"Ъ?

Рис. 121. Схема заточки стержней:

1 — шлифовальный круг; 2 — припуск; 3 — стержень; 4 — кондуктор; 5 — стол шлифовального станка

167

- Масса стержня, кг	Режим подсушки
	Продолжи тельность, мин	Температура, °0 ,
До 5		10	МО—220
. 5—20 20—50		12
50—100 100—200		12—15 15—20	220—250

Рис. 123. Соединение стержней Рис. 124. Блок стержней шпиндельной бабки

цинковым сплавом; расточного станка:

1 — нижний стержень; 2 — кондук- 1 — кондуктор-кантователь; 2 — упорный уголь-

тор; 3 — залитое цинком отверстие; ник; 3 — контрольная планка; 4 — клии;

4 — замазка; 5 — верхний стержень 5 — стальная стяжка; 6 — шайба; 7 — части

Стержня

В массовом производстве части ответственных стержней скрепляют заливкой легкоплавкого сплава в каналы, специально предусмотренные в знаках стержня (рис, 123). Сплав после заливки в каналы не должен выступать на рабочей поверхности стержня,

168

а оставшееся углубление во входном отверстии каналов заделывают стержневой смесью или пастой.

При машинном изготовлении отдельных частей (простых стержней) сложного стержня для обеспечения наибольшей точности отливки их собирают в блоки, при этом пользуются шаблонами и кондукторами. Перед сборкой в кондукторах плоскости стержней зачищают специальными ножами или на шлифовальных станках абразивным кругом. На рис. 124 показан блок стержней шпиндельной

1575

Рис. 125. Блок стержней для тонкостенной отлнвкн:

I и 2 — жакеты; 3 — контрольный штырь

бабки расточного станка, собранный в кондукторе перед установкой его в форму. -

Главное, на что надо обращать внимание при сборке сложных стержней, — на правильное устройство вентиляционных каналов, Предупреждение сдвига (смещения) стержней и попадания в вентиляционные каналы клея и мусора.

Формы для особенно тонкостенных и сложных отливок собирают Целиком из стержней в специальных металлических ящиках, так Называемых жакетах.- В этом случае стержни можно не склеивать (рис. 125).

Приемка стержней. После изготовления стержни осматривают и проверяют по размерам. При внешнем осмотре стержней обращают внимание на плотность стержня, состояние поверхности, взаимное Положение частей, образованных верхней и нижней половинами

- ' 169

Ящика, на точность спаривания стержней, заделку швов, окраск

и сушку.

При проверке геометрических размеров, оговоренных в опера- ционных технологических картах на данные стержни, применяют измерительный инструмент, различные шаблоны, скобы и приспособ- ления. Размеры стержней контролируют по шаблону, величину за-

зора между стержнем и шаблоном определяют при помощи щупа. Контроль размеров стержней мож- но осуществлять и по двум шаб- лонам (рис. 126): проходному и непроходному. Стержень считают годным, если проходной шаблон, определяющий максимальный раз- мер сте; жня, проходит, а непро- ходной не проходит.

Хранение стержней. После окончательной приемки стержней ОТК цеха они поступают на склад, где их укладывают на обитые вой- локом стеллажи. Мелкие стержни складывают в специальную тару, которую затем устанавливают на подвесной конвейер для подачи их на рабочие места. Стержни ак-

куратно ставят на дно металлического ящика; иногда между ними делают прокладки из тонкого войлока.

Стержни, находящиеся на складе, нельзя подавать горячими в формовочное отделение, так как они быстро впитывают влагу и в отливках образуются газовые раковины. Помещение склада Должно быть сухим. Стержни необходимо держать там определенное время, так как при длительном хранении они разрушаются. Срок хранения стержней, изготовленных из смесей на безмасляных свя- зующих, не должен превышать 5—7 дней.

Стержни в формовочное отделение можно подавать на тележках, I

подвесных конвейерах, краном или электрокарами и другими сред-

Рис. 126. Шаблоны для проверки стержней:

/ — стержень; 2 — шаблон

ствами.

§ 6. Сушка стержней и форм

Формы и стержни сушат с целью увеличения их газопроницае- ^: мости, прочности и уменьшения газотворной способности. Режим^ сушки стержней и форм устанавливают для различных групп стерж- « ней и форм исходя из опыта. J

Процесс сушки форм и стержней условно можно разделить,на три ^ этапа. На первом этапе прогревается вся толща формы или стержня, i Влажная смесь значительно теплопроводнее сухой, поэтому на пер- J вом этапе сушки необходимо по возможности стремиться удержи- * вать влагу в стержнях и не давать ей быстро испаряться. Темпера-j

170

tvpa в сушиле не должна повышаться слишком быстро. Присутствие влаги в атмосфере печи и умеренная температура уменьшают скорость испарения влаги с поверхности формы и способствуют ее прогреву.

На втором этапе сушки необходимо быстро повысить температуру до максимальной и при этой температуре выдерживать стержни в течение некоторого времени. Быстрое повышение температуры после предварительного прогрева стержней способствует интенсивному испарению влаги с поверхности и притоку ее из внутренних слоев стержней к наружным. В этот период сушки вместо уходящих газов, содержащих испарившуюся из форм и стержней влагу, в сушило должны интенсивно поступать свежие более сухие печные газы.

На третьем этапе сушки формы и стержни охлаждаются при выключенной топке и полуоткрытом дымовом шибере до температуры разгрузки. Стержни в этот период не только охлаждаются, но и досушиваются за счет аккумулированного в них тепла.

Продолжительность сушки зависит от многих факторов: температуры сушки, толщины стержней и форм, у словий -передачи тепла в сушиле и т. д. и колеблется от нескольких минут до нескольких часов. Продолжительность сушки устанавливают экспериментально.

Продолжительность подсушки форм и стержней также колеблется ..от нескольких минут до 1 ч и более в зависимости от габаритных их размеров.

Для хорошей сушки и подсушки форм и стержней необходимы следующие условия: 1) постепенный подъем температуры в камере сушила, а затем поддержание равномерной максимально допустимой температуры в течение сушки; 2) колебания температуры в различных зонах рабочего объема сушила не должны превышать при сушке 10—15° С; 3) обеспечение равномерного движения газов во всем объеме сушила со скоростью 1,8—2,2 м/с.

' При сушке стержней, изготовленных на масляных связующих и их заменителях, помимо испарения, влаги происходят процессы окисления и полимеризации. Процесс окисления заключается в нарушении связи между атомами углерода, входящими в состав масла, и в присоединении кислорода. В процессе - полимеризации укрупняются молекулы. В результате химических изменений, а также удаления при нагреве некоторых составляющих, выделяющих газ, масло превращается в густую клейкую массу (линоксин), образуется прочная пленка, соединяющая зерна песка.

Окисляемость масла улучшается при добавке солей марганца и свинца. Масло начинает окисляться при 110—140° С, а при 170— 230° С окисление происходит очень быстро. В процессе окисления масло поглощает 20—30% (по массе) кислорода. Кроме того, выде^: ляется теплота, повышающая температуру стержней, что способствует ускорению окисления масла.

После нагрева стержней, изготовленных на искусственных термореактивных смолах, и выделения воды

171

смолы становятся неплавкими и нерастворимыми в воде. Термореак- тивные смолы при сушке стержней образуют пленки на песчинках. Сухие стержни отличаются незначительной гигроскопичностью. Температура сушки стержней на этих связующих 150—160° С.

При сушке стержней, изготовленных на сульфитной барде, декстрине, патйке, пектиновом клее и др., частицы связующего сближаются, в результате чего между молекулами возникают силы молекулярного сцепления. В стержнях, изготовленных на связующем, содержащем крахмал, помимо удаления влаги при 60—80° С происходит процесс клейстеризации. При дальнейшем нагревании зерна крахмала переходят в коллоидальный раствор. Смеси, содержащие крахмал, рекомендуется сушить при 165—190° С. В смесях, содержащих патоку, после удаления воды образуется сахароза, а в смесях, содержащих сульфитную барду, — смола, которая обладает склеивающей способностью.

Стержни, изготовленные на глине, гипсе, цементе и др., сушат при 350—400° С, а при использовании бентонитовых глин при 200° С.

Кроме обычной сушки еще применяют провяливание форм и стержней при 40—100° С с подогревом и без подогрева воздуха. Провяливанием можно получить на поверхности форм и стержней прочную корочку. Хорошие результаты достигаются при применении песчано-цементных смесей, смесей с жидким стеклом, а также пес- ,чано-глинистых смесей с небольшими добавками (0,5—0,8%) патоки или сульфитной барды.

Твердение стержней из смесей на жидком стекле. При приготовлении стержневой или формовочной смеси на жидком стекле зерна песка в результате их перемешивания в бегунах покрываются тонкой пленкой раствора жидкого стекла (силиката натрия). В процессе продувки стержневой смеси углекислым газом последний растворяется в воде и частично реагирует с ней, образуя угольную кислоту.

В результате взаимодействия с кислотой и водой жидкое стекло разлагается и образуется гель кремниевой кислоты, который связывает зерна (песчинки) смеси. Общая химическая формула крем-^; ниевой кислоты mSi0₂ -nll f).

Чем больше удаляется воды из геля, тем выше прочность стержня.

Стержни из смесей на жидком стекле сушат при 200—250° С. Прочность высушенных стержней выше прочности стержней, про- 'дутых углекислым газом.

Сушка форм. Формы сушат полностью или только с поверхности. Для большинства форм крупных отливок с целью сокращения процесса применяют только поверхностную сушку. Полную сушку форм производят при изготовлении особо ответственных отливок. Мелкие, средние и крупные формы тонкостенных и сложных отливок также сушат полностью.

Поверхностную сушку форм производят на глубину от 10 мм и более различными способами: 1) использованием загорающихся

172

					Режим подсушки форм
Отливки	Масса отливок, KF	Формовочная смесь	Краска	Прйспособ* лення		Температура, °С	Продолжительность, _ч j ■МИН	Глубина высушенного слоя, мм
Мелкие	До 100	Песчано- глинистая	*Графитовая до подсуши ваиия**	Горелки		-	2—3	1-3
Средние	100—1000,	Облицовочная со связующими КТ. СП и СБ				260—290	20—30	8—10
Крупные	1000—5000	Лесчано- глинистая	Упрочняющая до подсушивания, графитовая после подсушивания	\ Перенос ные		280—320	40—60 70—80	15—20* 18—25**
		На жидком стекле	Графитовая до и после подсушивания	сушила		270—300	20—35* 45—70**	18—20* 20—25**
* При глубине полости формы до 400 мм. ** При глубине полости формы до 1000 мм.

Габаритные размеры форм (опок), мм	Отливки
Габаритные размеры форм (опок), мм	из чугуна и цветных сплавов	из стали
До 500 X 400X 250 » 1000 X 800X400 » 3000X2000X500 » 5000 X 3000X700- Св. 5000x3000x700	4—6 6—8 8—12 12—24 ' 24—36	6—8 8—12 ' 12-16 16—24 24—36

Крупные стержни для толстостенных отливок окрашивают 2 раза с последующей подсушкой при 120—150° С. Вторичное, окрашивание рекомендуется производить при температуре не выше 50—70° С, так как при более высокой температуре краска неровно распреде

174

Связующие

Темпера

тура

сушки.

°С

Продолжительность сушки, ч при толщине стенок стержней, мм

До 100

100—200

Св. 200

Органические

Глина .

Жидкое стекло ... .

Термореактивиые смолы ....

160—240

300—350

200—250

300—400

0,75—1,5 1,0—2,0, 0,75—1,0 -0,3—а,75

1,5—3,0

5,0

2,0 0,75—1,5

7,0

24,0

5,0

175

На рис. 128 приведена схема горизонтального четырехходового сушила конструкции ЗИЛ для сушки мелких и средних стержней. Сушило представляет собой кожух 1 коридорного типа, установленный на стойках. Внутри сушила под потолком проходит замкнутый цепной конвейер 2 с подвешенными этажерками 3 для размещения стержней. Скорость конвейера 0,52—2,43 м/мин. Длина конвейера в сушиле 154 м, число этажерок 146. Полезная площадь этажерки для укладки стержней 4 м².

Рие. 128. Схема горизонтального конвейера четырехходового сушила для стержней

Сушило делят на три зоны (/, II и III): подогрева, сушки и охлаждения; соответственно этому сушило имеет три самостоятельных коридора. В зоне подогрева проходит одна ветвь конвейера, в зоне сушки — две, в зоне охлаждения — одна. Длина зоны по-^ догрева 37 м, температура 40—80° С. Длина зоны сушки 83 м, температура сушки колеблется от 200 до 235° С в зависимости от связующего. Продолжительность сушки 110—120 мин при скорости конвейера 1—1,5 м/мин. Производительность сушила до 3000 кг сухих стержней в 1 ч.

Вертикальное сушило применяют для сушки небольших стержней после склеивания, ремонта и окраски. В вертикальном кожухе, стоящем на фундаменте, перемещается вертикально-замкнутый конвейер с подвешенными этажерками. Загрузку. сырых стержней на этажерки производят через окно: Стержни на. этажерках поднимаются, попадают в зону более высоких темпера^ тур, затем опускаются к разгрузочному окну. При этом стержни

176

охлаждаются потоком холодного воздуха. Топка находится внутри сушила несколько выше загрузочного и разгрузочного окон. Сушило отапливается газом или мазутом. Производительность сушила ■ 0,8—2,5 т сухих стержней в 1 ч.

Токами высокой частоты (т. в. ч.) сушат стержни, изготовленные на связующих, не требующих окислительного процесса. Особенностью сушки стержней т. в. ч. является то, что выделение тепловой энергии происходит в самой массе нагреваемого материала, т. е. в стержне. Для этого стержень помещают между двумя параллельными электродами — металлическими пластинками, присоединенными к высокочастотному генератору. Такой способ сушки исключает пережог стержней, так как температура стержня сначала резко повышается, а затем, достигнув наибольшей величины, падает по мере удаления влаги и уменьшения диэлектрических потерь.

В печь следует загружать стержни одинаковых размеров и без каркасов, чтобы исключить местный перегрев стержней. При сушке стержней в высокочастотном поле необходимо соблюдать следующие условия: 1) сушильная камера должна иметь тепловую изоляцию и быть проходного типа (для создания потока); 2) сушка должна быть комбинированная, т. е. стержни нагреваются т. в. ч. и в камеру подается воздух, подогретый до 120—180° С; 3) сушильные плиты должны иметь температуру 30—50° С; 4) газы, выделяющиеся из стержней, должны удаляться из печи с помощью вентиляционного устройства.

Глава VII сборка и нагрузка форм

§ I. Сборка форм

Сборка формы является ответственным процессом, требующим ■внимания и аккуратности. Сборка включает операции: подготовки полуформ и стержней, установки стержней (обычно в нижнюю полуформу), контроля положения стержней, накрытия нижней полуформы верхней, установки выпорных и литниковых чаш, скрепления полуформ или их нагружения.

Полуформы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осматривают; к сборке не допускаются стержни и полуформы, имеющие .какие-либо повреждения или дефекты. Перед сборкой полость формы продувают сжатым воздухом, для того чтобы удалить из нее частицы смеси или инородные тела.

Стержни устанавливают в форму в последовательности, указанной на сборочном чертеже или в технологической карте. При этом необходимо следить за тем, чтобы знаки стержней точно становились в отпечатки знаков модели. Если знак стержня почему-либо не подходит к своему гнезду в форме, то подгонка его опиливанием

177

не допускается. Только в исключительных случаях', в условиях единичного или мелкосерийного производства, допускается подгонка знаков стержня по специальным контрольным шаблонам. Положение каждого стержня относительно формы и других стержней проверяют контрольными шаблонами, а в поточно-массовом производстве — кондукторами.

Размеры тела отливки, образованные стержнями и формой или только стержнями, проверяют толщиномерами. В условиях единичного производства при сборке сложных форм используют контрольное перекрытие формы, если толщину тела отливки, образуемую формой и стержнями, нельзя проверить контрольным или измерительным инструментом. Перед контрольным перекрытием на поверхность формы и стержней в необходимых местах устанавливают куски

глины — «мушки». Затем делают контрольное перекрытие форм в процессе которого куски глины сжимаются до толщины просвет между формой и стержнем, что должно соответствовать толщине тела отливки. После раскрытия формы «мушки» вынимают, измеряют их толщину и таким образом определяют возможную толщину ,стенки отливки.

Обычно стержни устанавливают в нижнюю полуформу на знаках, однако иногда, в условиях единичного производства, стержень крепят в верхней полуформе. Эта операция должна быть выполнена особенно тщательно, так как недостаточно надежное крепление стержня может привести к отрыву его от формы при сборке, поломке формы и стержня и даже к несчастным случаям.

В отдельных случаях для большей устойчивости стержня в форме при ее заливке металлом стержень устанавливают на жеребейки (рис. 129) — жесткие металлические опоры. Высота жере

Рис. 129. Конструкции жеребеек

178

бейки соответствует толщине тела отливки. Сплав для изготовления жеребейки обычно выбирают в соответствии с заливаемым в форму сплавом. При литье чугуна или стали жеребейки изготовляют из белой жести, низкоуглеродистой стали.

Поверхность жеребеек должна быть чистой, без' следов ржавчины, влаги и масла. При подготовке жеребейки пескоструят, часто окрашивают алюминиевой краской, иногда лудят. Чистые жеребейки хорошо свариваются с основным металлом отливки и не вызывают образования раковин или других несплошностей. Однако для отливок, работающих под давлением жидкости или газа, применять жеребейки нежелательно, а иногда недопустимо.

При заполнении формы жидкий металл создает давление на стенки формы, пропорциональное плотности жидкого металла и высоте его столба. Под давлением жидкого металла верхняя опока может приподняться, в результате па разъему формы образуется

щель, через которую металл может вытечь. Чтобы исключить это, скрепляют верхнюю и нижнюю полуформы болтами, скобами, струбцинами, клиньями или на собранную форму кладут груз (рис. 130). Иногда давление жидкого металла может быть весьма значительным, тогда форму устанавливают в кессон и уплотняют с боков формовочной смесью, а сверху кладут грузы.

Для того чтобы рассчитать крепление или вес груза, необходимо знать силу, с которой металл действует на верхнюю опоку.

Сила, с которой жидкий металл действует на верхнюю опоку, равна весу воображаемого столба жидкого металла над частью отливки (находящейся в верхней опоке), имеющего высоту до уровня

§ 2. Крепление опок и расчет груза

Рис. 130. Способы крепления форм

179

металла в литниковой чаше. На рис. 131, 132 эти воображаемые столбы жидкости заштрихованы в клетку.

' Например, рассчитаем груз для формы, приведенной на рис. 131.

Расчет груза и крепления форм. Для определения груза или усилия, по которому должно быть выбрано крепление формы, необходимо подсчитать силу действия жидкого металла на верхнюю опоку. Так, для чугунной плиты (рис. 131) сила действия металла на верхнюю опоку при удельном весе его у — 7,0 кгс/дм³ составит

Р_к — Fhy = 20 • 20 • 3 • 7 = 8400 кгс, где F — площадь проекции отливки. .

Рис. 132. К расчету силы действия жидкого металла на верхнюю опоку

Полученное значение Р_ш необходимо несколько увеличить для предотвращения раскрытия формы от динамического воздействия металла на форму при заливке и неравномерности распределения действия металла по площади опоки. ^v

Рассчитаем силу воздействия жидкого металла на верхнюю опоку формы цилиндра при горизонтальной заливке (см. рис. 132). Примем удельный вес жидкого чугуна у = 7 кгс/дм³.

180

Сила действия жидкого чугуна на внутреннюю поверхность формы соответствует весу чугуна.. Внешний диаметр трубы d = = 1400 мм, длина / = 2000 мм, высота уровня металла h = 1000 мм:

Так как стержень со всех сторон окружен жидким металлом и испытывает действие металла снизу вверх, то сила этого действия равна весу жидкости, вытесненной стержнем, например:

где d — внутренний диаметр трубы (d = 13 дм).

Действие стержня передается верхней опоке; Поэтому сила, с которой жидкий металл стремится поднять верхнюю опоку,

Для ^определения усилия, которое должно выдержать крепление опок, из полученной величины Р нужно вычесть вес верхней опоки. Найденное усилие следует увеличить на 30—40%, так как необходимо учитывать гидравлический удар металла при заливке формы.

Глава VIII проектирование литейной технологии

§ 1. Конструирование отливок

При конструировании литых деталей необходимо стремиться к максимальному уменьшению их массы, размеров и упрощению конфигурации исходя из требуемой расчетной прочности. При этом следует учитывать: 1) литейные свойства сплава (усадку, жидкотекучесть, склонность к горячим трещинам, ликвацию и т. д.);

удобство механической обработки; 3) удобство и простоту формовки; 4) удобство обрубки и очистки отливки.

При конструировании литых деталей необходимо предусматривать минимальное число разъемов модели или_формы, причем поверхность разъема рекомендуется делать плоской; ограничивать число выступающих частей, особенно тех, которые на моделях выполняют отъемными. Полости деталей рекомендуется конструировать так, чтобы их можно было оформить без стержней или с минимальным их числом.

Смежные полости детали необходимо соединять окнами для обеспечения устойчивого положения стержня в форме, а следовательно, и точности размеров литой детали.

14-20- =8820 кгс.

/>-=Р_м +/>„ = 8820+18 590 = 27 410 кгс.

181

В отливках необходимо предусматривать отверстия, под знаки стержней (рис. 133, а) и по возможности избегать установки подвесных стержней на жеребейках (рис. 133, б). Вообще применять

Жеребейки

а)

Жеребейки.

б)

Рис. 133. Положение стержйей в отливках

жеребейки не рекомендуется, так как иногда они не свариваются с металлом отливки.

Конструкция отливки должна обеспечить простоту формовки. Например при формовке отливок, приведенных на рис. 134, б, при-.

а) {)

Рис. 134. Примеры конструкций отливок

дется выполнять сложный разъем подрезкой или применением фальшивой опоки или фасонной модельной плиты. Но разъем формы упростится, если изменить конструкцию отливок так, как показано на рис. 134, а.

Особо сложные детали целесообразно упрощать делением на части простой конфигурации, изготовляемые отдельно и соединяе-

182

h	1
h		^ Се
	N	V ч	V

шц а)
У Л
/ с		Ц
1 ч	> с У N

5) Рис. 137. Варианты выполнения бобышек на отливках 183

мые сваркой (сварно-литые конструкции) или болтами (сборные конструкции). '

Отливка значительных размеров не должна иметь тонких стенок, так как металл полностью не заполнит форму. .Отливка не должна иметь острых углов и резких переходов от толстых стенок к тонким, так как в этих местах образуются внутренние напряжения, вызывающие появление трещин. Сопряжения стенок необходимо выполнять галтелями (рис. 135). Стенки отливки должны быть равномерной толщины и не иметь местных утолщений, так как в последних появляется рыхлота усадочного происхождения.

При большом числе пересекающихся ребер в отливке (рис. 136) их следует объединять кольцевым ребром. Бобышки, платики, приливы необходимо выполнять так, чтобы не затруднять извлечения модели из формы. Например, бобышки, приведенные на рис. 137, а, будут препятствовать извлечению модели из формы. Их придется выполнять отъемными частями или с помощью стержней. Более технологична конструкция бобышек, приведенных на рис. 137, б.

§ 2. Проектирование технологии формовки

Основной задачей при проектировании литейной технологии является выбор способов производства, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и необходимые эксплуатационные качества литых деталей. При оценке того или иного технологического процесса следует учитывать затраты на получение отливок в литейном цехе и механическую обработку. Поэтому необходимо максимально уменьшать припуски на механическую обработку, упрощать технологический процесс формовки, использовать существующее производственное и вспомогательное оборудование.

При разработке технологического процесса изготовления литейной формы для той или иной конкретной отливки необходимо определить следующее: 1) способ формовки; 2) поверхность разъема формы; 3) способы установки стержней в форму; 4) конструкцию литниковой системы; 5) способ сборки формы; 6) положение формы ^; при заливке ее металлом; 7) габаритные размеры опок; 8) положение модели на модельной плите при машинной формовке и в опоке при ручной формовке. Кроме этого, необходимо разработать чертеж отливки.

Технолог-литейщик совместно с конструктором должен изучить конструкцию детали с целью улучшения ее технологичности. В случае необходимости следует увеличить галтели, выравнять толщину стенок и устранить резкие переходы от толстой части отливки к тонкой.

При выборе положения отливки в форме следует наиболее ответственные части располагать в нижней части формы, так как металл в них получается более плотным. Кроме того, необходимо соблюдать правила:

184

положение отливки в форме при заливке и затвердевании должно обеспечивать направленное затвердевание металла;

обрабатываемые поверхности отливки следует располагать в нижних частях формы, вертикально или наклонно;