§ Изготовление форм и стержней, отверждающихся в оснастке без нагрева

Техпроцессы основаны на использовании в качестве связующих реакционноспособных синтетических смол и пластичных песчано-смоляных смесей на их основе, а также пластичных и жидких смесей с жидким стеклом, способных отверждаться при комнатной температуре в присутствии катализаторов или химических реактивов. Продолжительность отверждения форм и стержней в оснастке зависит от их размеров, состава смесей, температуры и равна 3-45 мин. Процессы эти нашли широкое применение как в условиях крупносерийного, так и индивидуального производства. Преимущества этих процессов заключаются в значительном снижении трудоемкости изготовления форм и стержней, устранении сушки, повышении их точности, повышении качества и размерной точности отливок.

Одним из наиболее простых является процесс на основе песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей (песок и синтетические смолы, твердеющие при комнатной температуре за счет катализаторов). Изготовление форм и стержней производится засыпкой смеси в стержневой ящик или опоку с последующим уплотнением вручную или вибрацией. После того как стержень или форма приобретают необходимую прочность, их извлекают из оснастки, а затем они устанавливаются на плиты и выдерживаются на воздухе до приобретения заданной прочности (3-4 часа), зачищаются, окрашиваются и транспортируются на сборку.

Процесс на основе песчано-смоляных смесей, отверждающихся при продувке газообразным катализатором, позволяет на 50% достичь прочности форм и стержней непосредственно в оснастке, поддается полной автоматизации, позволяет изготавливать мелкие и средние стержни независимо от их сложности. Однако этот процесс ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Процесс на основе песчано-жидкостекольных смесей, отверждающихся при продувке газообразным реагентом (СО₂–процесс), основан на химической реакции, в результате которой жидкое стекло коагулирует с выделением кремнегеля и склеивает отдельные песчинки между собой, вызывая общее упрочнение смеси.

Na₂O·nSiO₂ + CO₂ + mH₂O = Na₂CO₃ + nSiO₂·mH₂O

жидкое стекло гель кремниевой

кислоты

Главное преимущество СО₂–процесса заключается в его оперативности. Длительность цикла несколько минут и, даже, несколько десятков секунд.

Литьем в формы, полученные по СО₂–процессу, изготавливают отливки массой от нескольких килограммов до 20 т и более при одиночном и серийном их производстве.

При изготовлении форм следует учитывать, что песчано-жидкостекольные смеси обладают повышенной прилипаемостью к модели. Для уменьшения прилипаемости модели окрашивают специальными эмалями, а перед формовкой покрывают защитным слоем серебристого графита, смоченного в керосине. Песчано-жидкостекольные смеси, как правило, применяют для изготовления облицовочного слоя форм толщиной до 30-50 мм. Остальной объем опоки заполняют наполнительной песчано-глинистой смесью вручную или на машинах.

Продувку формы производят после удаления модели с помощью специального колпака из жести, куда шлангом подается СО₂ под давлением 1,5-2 атм.

Стержни в зависимости от их габаритов изготовляются целиком из смеси либо с облицовкой из этой смеси толщиной 30-100 мм. Внутренняя полость после предварительной продувки заполняется смесью из 50% древесных опилок и 50% отработанной цеховой смеси. Продувка снаружи – через стенки ящика с помощью коллектора. Изготовленная форма и стержни окрашиваются противопригарными покрытиями.

Процесс на основе песчано-жидкостекольных пластинных самотвердеющихся смесей (ПСС-процесс) основывается не на воздействии газообразного реагента, а на воздействии твердого химического реагента – двухкальциевого силиката (2СаО·SiO₂), вводимого в смесь при ее изготовлении (феррохромовый шлак содержит 70% 2СаО·SiO₂). Этот процесс технологичнее, чем СО₂–процесс, применяется при ручном и машинном производстве форм и стержней.

Процесс на основе жидких самотвердеющихся смесей (ЖСС-процесс).

В отличие от обычных жидкоподвижные самотвердеющиеся смеси (ЖСС) «заливаются» в опоки и практически не требуют уплотнения. ЖСС в качестве связующих имеют жидкое стекло, сульфитно-спиртовую барду, синтетические смолы. Упрочняющая добавка – феррохромовый шлак. ЖСС используют при изготовлении, главным образом, крупных литейных форм, а также средних и крупных стержней в тех случаях, когда механизация процесса их формовки затруднена или связана с большой трудоемкостью.

При изготовлении форм применяют ЖСС двух типов: облицовочную и наполнительную. Облицовочной заполняют объем опоки примерно на 60%, остальное – наполнительной смесью. Для предупреждения налипаемости смеси на поверхность модели наносят разделительное покрытие: 50% эмульсии и 50% керосина или из смеси мазута, керосина и серебристого графита в соотношениях 1:1:0,5. При заливке смеси целесообразно применять вибрацию. Модель из формы извлекают через 30-40 минут после заливки. Из-за повышенной пористости форму тщательно окрашивают противопригарными покрытиями. Заливку металлом производят не ранее чем через 4-5 часов.

Изготовление стержней в ящиках производят после нанесения разделительного покрытия. При заливке желательна вибрация. Выем стержня через 40 минут. Стержень накрывают 3-слойным покрытием красками на водной основе. Выдержка до установки 18-24 часа.