§ 7.1.5. Технологічний процес виготовлення стрижнів

Стрижні виготовляють ручним і машинним способами, по стрижневих ящиках і за допомогою шаблонів.

Для виконання технологічних процесів виготовлення стрижнів властиві основні операції, характеристика й особливості виконання яких приводяться нижче.

Підготовка стрижневого ящика до роботи. До набивання суміші перевіряють комплектність стрижневого ящика, тобто наявність від'ємних частин, легкість їхньої установки і виїмки, наявність шаблонів, оправлень, а також їхня справність.

Стрижневі ящики з ненадійним кріпленням і хитанням від’ємних частин, із тріщинами, забитими кутами, ум'ятинами, важким вилученням ребер, кронштейнів і витрахних стінок для роботи використовувати не можна.

Перед формуванням внутрішню порожнину стрижневого ящика й окремі частини очищають від пилу, а потім на них наносять розділове покриття. Як розділове покриття використовують гас чи суміш гасу з мазутом. Окремі частини, що вилученняаються важко, і ребра стрижневого ящика в місцях їхнього з'єднання з останнім натирають сріблистим графітом.

Набивання суміші в стрижневий ящик. Виготовлення середніх і великих по обсязі стрижнів починають з насипання в стрижневий ящик шару стрижневої суміші висотою 30—60 мм (у залежності від розмірів стрижня), а також установки дроту для зміцнення виступаючих частин стрижня і закріплення моделі для оформлення порожнини, призначеної для засипання пористого матеріалу (шлаку й ін.). Далі роблять ущільнення стрижневої суміші пневматичним трамбуванням з гумовим наконечником так, щоб не пошкодити стінки стрижневого ящика.

Набивання суміші ведуть шарами 80—100 мм кожний до ¾ висоти порожнини стрижневого ящика. Важко пробиваємі пневматичним трамбуванням вузькі порожнини стрижневого ящика ретельно ущільнюють ручним трамбуванням.

Потім осаджують в ущільнену суміш каркас, попередньо змочений розчином глини. Каркас повинний знаходитись від стінок ящика на відстані 20—30 мм – для стрижнів з найбільшою стороною до 50 мм, 25—45 мм для стрижнів з найбільшою стороною до 1000 мм, 40—60 мм для стрижнів з найбільшою стороною більш 1000 мм. Дріт, торці литих каркасів і петлі весок повинні знаходитись від поверхні стрижня на 10—20 мм. При висоті стрижня понад 750 мм у ньому розміщають два ряди каркасів, що з'єднують арматурою між собою.

Щільність набивання стрижня повинна відповідати 70—80 одиницям по твердоміру.

Забезпечення газопроникності стрижня. Для відводу газів зі стрижня виконують наступні технологічні операції:

• видаляють із середньої, частини стрижня модель для утворення порожнини під пористий матеріал (наповнювач);

• у стінки і дно порожнини, що утворилася, душником діаметром 6-8 мм наколюють вентиляційні канали з розрахунку не менш 8 наколів на 1 дм² поверхні;

• середню частину стрижня засипають наповнювачем (шлак, оборотна суха суміш, перемішана з тирсою чи інший пористий матеріал) і ущільнюють його. При цьому товщина ущільненого шару суміші від стінки ящика до наповнювача повинна складати: 60—80 мм для стрижнів з найбільшою стороною до 500 мм, 80—100 мм для стрижнів з найбільшою стороною до 1000 мм, 100—120 мм —для стрижнів з найбільшою стороною більш 1000 мм.

Після цього досипають стрижневу суміш до верха ящика, ущільнюють її трамбуванням, а для закріплення наповнювача і верхньої частини стрижня зміцнюють їх дротом і відігнутим дротом каркаса.

Після цього насипають суміш вище рівня ящика, ущільнюють її, а потім наколюють з боку площини набивання вентиляційні канали, зрізують надлишки суміші і розгладжують поверхню стрижня з боку площини набивання.

Слід зазначити, що в процесі виготовлення стрижня для забезпечення надійної його газопроникності між об’ємом пористого наповнювача і виступаючими частинами стрижня розміщають порожні капронові газопроникні шнури (див. мал. 7.10, д). Обсяг пористого наповнювача з'єднують з поверхнею знаків трубами з отворами на стінках (див. мал. 7.10, ж). У стрижнях, що набиваються по половинах, прорізають вентиляційні канали по розніманню (площини спарювання) з виводом їх у знакові частини чи в спеціальні вентиляційні стоянки (див. мал. 7.10, г).

Кантування стрижня в ящику із сушильною плитою. Після закінчення набивання стрижня на стрижневий ящик накладають сушильну плиту, після чого разом повертають на 180°. На ящики довжиною до 1 м і висотою до 0,5 м плити можна не накладати, а кантувати стрижень із ящиком на поруч розташовану сушильну плиту. Кантування стрижневих ящиків зі стрижнями і накладеними на них стрижневими плитами роблять за допомогою кранового устаткування або спеціальних кантувачів.

Вилучення стрижня із ящика. Спочатку роблять обстукування стрижневого ящика. При цьому відбувається відшарування стрижня від стінок стрижневих ящиків.

Потім здійснюють підйом стрижневого ящика строго вертикально вгору. При цьому стрижень (чи половина стрижня) залишається лежати на сушильній плиті. Якщо застосовують витрахний стрижневий ящик, то спочатку зі стрижня знімають коробку. Після цього роблять обстукування окремих частин і стінок, а потім їхнє відділення від стрижня. Операцію звільнення стрижня від стрижневого ящика можна робити за допомогою кантувача, мостового крана чи вручну.

Обробка стрижня. Обробку стрижня роблять відразу після його вилученняу зі стрижневого ящика. Це робиться для запобігання поверхневого обсихання й осипаємості. Основними операціями при обробці стрижня є:

ретельне закладення виявлених недоущільнених місць, підривів і отворів наскрізних наколів;

зміцнення виступаючих частин стрижня (тонкі буртики, кути, крайки і т.д.) формувальними шпильками довжиною 75—125 мм із кроком прошпилювання 25—40 мм;

накалювання вентиляційних каналів від знаків до пористого наповнювача, а також у місцях, що погано піддаються сушінню, душником діаметром 10—12мм;

відкриття весок шляхом прорізання каналів шириною 30—50мм і довжиною 70—100 мм, зручних для підйому стрижня гачками;

установка холодильників (якщо вони передбачені технологією), що виконується в такій послідовності: місце під установку холодильників засипають тонким шаром стрижневої суміші;

вдавлюють у суміш холодильник (чи холодильники) і перевіряють правильність його установки лінійкою чи шаблоном; зміцнюють у стрижні холодильник формувальними шпильками або цвяхами; зашпаровують зазори між холодильником і стрижнем сумішшю.

Фарбування стрижня протипригарною і фарбою. Підготовлений до сушіння стрижень покривають антипригарною фарбою за допомогою пензлика або пульверизатора. Фарбу наносять тільки на частині стрижня, що у процесі виготовлення виливка знаходяться в контакті з розплавом..

Сушіння і в'ялення стрижня. Сушать стрижні партіями по встановленому технологією режиму в спеціальних печах (сушилах). Великі і середні по обсязі стрижні сушать у камерних тупикових сушилах, а дрібні і частково середні в конвеєрних вертикальних і горизонтальних сушилах безупинної дії. Температуру сушіння стрижнів вибирають з обліком застосовуваного в стрижневій суміші сполучного в межах від 180° до 350° С. Наприклад, стрижні із сумішей на водяних сполучним сушать при температурі 170—190°С; із сумішей на неводних сполучних— при 200—240° С, з піщано-глинистих сумішей— при 300—350° С і т. д.

Тривалість сушіння залежить від товщини найбільш масивної його частини. Наприклад, стрижні на органічному сполучному масою до 2 кг сушать протягом 1—2 год., стрижні масою 2—30 кг—2—3 год.;. стрижні масою 30—50 кг — 3—4 год.; стрижні масою 50—100 кг— 4—5 год.; стрижні масою 100—200 кг—5—6 год. і т.д. Слід зазначити, що стрижні, виготовлені із суміші на глинистому сполучному, мають тривалість сушіння майже в два рази більше, ніж приведені на органічному сполучному.

Тривалість і температура сушіння стрижнів зв'язані між собою: чим вище температура, тим менше потрібно часу на сушіння стрижня. Процес сушіння стрижня в будь-якому сушилі складається з трьох періодів: нагрівання, витримки й охолодження.

Сушіння стрижня в сушилі зв'язано з циркуляцією гарячих газів – чим інтенсивніше рух газів, тим швидше передається стрижням теплота, яка виділяється продуктами горіння або електронагрівниками, і тим швидше протікає процес сушіння. Топкові гази, що рухаються, також захоплюють із собою вологу, що випаровується, зі стрижнів, що виключає створення в сушильній камері перенасичення пари.

Слід зазначити, що різниця між температурою верха і низу в сушильній камері середніх розмірів складає 25—30°, а в крупних – досягає 80—100°. Менше, ніж в інших частинах камери, температура буває біля зовнішніх дверей. Тому найбільш крупні і масивні стрижні в сушилі розміщають у верхній і тупиковій частинах камери. Відповідно більш дрібні стрижня для сушки розміщають поблизу дверей та у нижній частині сушильної камери. З огляду на ці особливості, створюють умови одночасного й однакового по тривалості сушіння різних по обсязі стрижнів.

Після охолодження стрижнів (у тупикових сушильних камерах охолодження стрижнів виконується разом з камерою) перевіряють ступінь їх просушеності: при перевитраті стрижні відбраковуються, а при недосушуванні (залишкова вологість більш 0,5%) —направляють на повторне сушіння. Правильно висушені стрижні відправляють на комплектовку чи зборку.

У практиці виготовлення стрижнів іноді застосовують їхнє поверхневе сушіння, що називають підсушуванням або в'яленням.

Комплектація і спарювання стрижнів. Висушені стрижні чи їхні частини при необхідності піддають виправленню. При цьому тріщини в сухому стрижні зашпаровують спеціальною замазкою або стрижневою сумішшю на рідкому склі (у випадку виготовлення стрижнів із сумішей на рідкому склі). Виправлені місця покривають антипригарною фарбою і підсушують газовим пальником. Після цього цільні стрижні комплектують (комплект – набір стрижнів, необхідних для виготовлення одного виливка) і передають на склад чи на зборку форм.

Частини стрижнів спаровують – з'єднують для одержання цільного стрижня. При цьому забезпечують виведення газів зі стрижня по його розніманню, а місце стикування і шви промащують спеціальною замазкою з клеєм.

При об'єднанні окремих частин стрижня в блоки іноді застосовують легкоплавкі сплави і пластмаси (мал. 7.12).

Х імічне зміцнення стрижнів. Виготовлення стрижнів з хімічно твердіючих сумішей засновано на використанні в піщаній суміші від 4 до 6% рідкого скла і зміцненні заформованного стрижня шляхом продувки його в стрижневому ящику вуглекислим газом. Таке зміцнення відбувається в результаті розкладання рідкого скла з утворенням гелю кремнієвої кислоти, що цементує зерна піску суміші. При цьому волога в стрижневій суміші не випаровується, а хімічно зв'язується з продуктами розкладання рідкого скла.

Застосовують наступні методи продувки стрижнів вуглекислим газом:

уведенням газу у вентиляційні канали стрижня;

уведенням газу у внутрішню порожнину стрижня;

розміщенням стрижня в заповненій газом камері;

обдуванням газом поверхні дрібних стрижнів і ін.

Контрольні питання

1. По яких ознаках класифікуються стрижні?

2. Перелічите вимоги, пропоновані до стрижнів.

3. Перелічите конструктивні елементи стрижнів і вкажіть їхнє призначення.

4. Укажіть різновиди і призначення каркасів для стрижнів.

5. Перелічите способи штучної вентиляції стрижнів і вкажіть область їхнього застосування.

6. Перелічите пристосування, застосовувані при виготовленні стрижнів, і вкажіть їхнє призначення.

7. Які основні технологічні операції застосовуються при виготовленні стрижнів? Вкажіть особливості виконання цих операцій.