5. Проектирование стержня

Для оформления внутренней поверхности отливки изготавливается один стержень. Положение стержня в форме фиксируется его знаками, т. е. опорными выступающими частями стержня, не омываемыми жидким металлом. От геометрической формы знаков, расположения и размеров зависит возможность обеспечения конструктивной прочности стержней, удержания последних в заданном положении и вывода газов из них непосредственно после заливки формы, когда стенки отливки не успели еще затвердеть.

Размеры и конфигурация знаков должны быть такими, чтобы еще в сыром состоянии получить необходимую прочность знаковых частей. При этом знаковые части стержня должны выдержать усилие от собственной массы стержня, а после установки его в форму и давление, возникающее от сил, стремящихся поднять стержень при заливке формы металлом и последующем пребывании стержня в форме. Размеры знаков стержней зависят от нагрузки, воспринимаемой каждым знаком, и от прочностных свойств стенок формы и стержня. Конструкция и размеры знаков должны обеспечить возможность вывода газов через знаки, то есть иметь необходимое поперечное сечение и длину для устройства газоотводящих каналов. В соответствии с [3] размеры стержневых знаков составят: 75 и 65 мм. Формовочный уклон на стержневом знаке для формовки на автоматических линиях при таком диаметре составляет 8º.

6. Назначение плоскости разъема стержневого ящика и направления набивки стержня

Направление набивки стержня назначают исходя из того, чтобы обеспечить возможность удобного уплотнения и доступности всех полостей ящика. Поэтому набивка должна осуществляться через наиболее открытую часть, т. е. со стороны наибольшего знака. Исходя из этого, выполним стержневой ящик с вертикальным разъемом матриц. Стержень будет располагаться таким образом, чтобы знак, имеющий диаметр 220 мм (т.е. наибольший знак), располагался в верхней части ящика. Нижний знак расположим в поддоне, что обеспечит более устойчивую фиксацию стержня в ящике и исключит возможность прилипания стержня к стенкам формообразующих матриц.

7. Выбор стержневой смеси

Прочность стержня в сухом состоянии и поверхностная твердость должны быть выше, чем у формы. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость, небольшую гигроскопичность при формовке по-сырому.

Вследствие небольших габаритных размеров стержня и простоты конструкции его изготовление будем осуществлять с помощью Carbophen-процесса (ФС-СО₂). Исходя из этого, стержневая смесь будет иметь следующий состав:

– кварцевый песок 97 - 98 мас. ч.

– гидроокись калия фенольной смолы 2,8 – 3,0 мас. ч.

Свойства смеси:

– живучесть – 4 – 6 ч;

– текучесть >75%;

– прочность на растяжение после отверждения – 0,9 – 1,2 Мпа;

– газотворная способность – 10 – 14см³/г.

8. Изготовление стержней

Как было указано выше изготовления стержней производится по помощью Carbophen-процессу (ФС-СО2). Данный процесс заключается в том, что при продувке смеси СО₂ происходит переход рН смеси из щелочной в кислую область, что интенсифицирует поликонденсацию связующего материала. Расход СО₂ составляет 5...6 л/мин при избыточном давлении 0,3...0,5 атм. Процесс упрочнения завершается при выдержке на воздухе за счет СО₂ воздуха.

Смола обеспечивает высокую подвижность смеси. Стержни, изготовленные с применением данной смолы, имеют высокую резестивность к влаге и хорошо разрушаются после заливки.

ФС-СО2 процесс обладает следующими преимуществами [4]:

– короткий суммарный цикл технологических операций;

– чистая поверхность отливок;

– приемлемая прочность для сложных стержней;

– отсутствие токсичных выделений;

– возможность регенерации смеси;

– экономичность.

Связующее, применяемое при данном процессе не содержит азота, серы и фосфора, содержание свободного фенола и формальдегида – менее 0,1 – 0,2%, что позволяет получать отливки без дефектов.