Лекция 5.

Технологический процесс литья

В песчано-глинистую форму (продолжение).

Процессы изготовления стержней

5.1. Общие сведения о стержнях

Литейные стержни работают, как правило, в более сложных термических и силовых условиях, чем форма, в связи с чем к ним (и к стержневым смесям) предъявляются более высокие технологические требования:

• более высокая механическая прочность (до 25 кг/см² при растяжении);

• высокая термостойкость;

• высокая газопроницаемость;

• хорошая податливость;

• низкая гигроскопичность;

• минимальная газотворность;

• хорошая выбиваемость.

По конструкции стержни бывают (рис. 5.1.):

• цельные (неразъемные),

• цельные сборные (склеиваемые),

• облегченные (цельные или склеиваемые),

• оболочковые (тонкостенные).

При изготовлении цельных стержней особое внимание уделяется вентиляции стрежней (наколы, каналы, хлопчатобумажные жгуты, жгуты из соломы, древесной стружки, трубчатая арматура).

По физическому состоянию стержневые смеси бывают:

• сухие;

• влажные (песчано-глинистые);

• пластичные (песчаные с органическими или смоляными связующими);

• жидкие.

В зависимости от вида связующего стрежневые смеси подразделяются на:

• песчано-глинистые;

• песчано-масляные;

• песчано-жидкостекольные;

• песчано-смоляные.

Составы стержневых смесей приведены при рассмотрении конкретных способов изготовления.

Геометрическую форму стержным придают в основном с помощью стержневых ящиков (деревянных, металлических), более редко (для изготовления узкой номенклатуры стержней) – с помощью шаблонов (с вертикальной или горизонтальной осью вращения, по протяжным шаблонам).

Основные способы уплотнения стержневой смеси в ящиках – ручное, встряхиванием, пескодувное (пескострельное) уплотнение.

Технологический процесс изготовления стержней включает такие операции, как заполнение стержневого ящика стержневой смесью, последующее или одновременное уплотнение смеси, придание стержневой смеси необходимой прочности (сушка, отвердевание связующего), извлечение стержня из ящика.

Наименование способа изготовления стержней определяется, как правило, способом упрочнения стержней. По этому признаку различают следующие способы изготовления стержней:

• с тепловой сушкой;

• по СО₂-процессу;

• по ПСС- процессу;

• по горячим ящикам;

• по ХТС-процессу;

• по ЖСС-процессу (холодный и горячий способы);

• с продувкой газообразным катализатором;

• прочие способы (или варианты).

По геометрической сложности стержни подразделяются на 5 классов. Наиболее сложные стержни – это стержни 1-го класса.

Габаритные размеры песчаных стержней составляют от десятков миллиметров до 2–3 метров, масса – от десятков грамм до нескольких тонн.

Рассмотрим основные способы изготовления стержней в машиностроении.

5.2. Изготовление стержней с тепловой сушкой

При этом способе используют песчано-глинистые и песчано-масляные стержневые смеси (табл. 5.1.). Для песчано-масляных стержневых смесей в качестве связующего применяют растительные масла, олифу, креспитель П, ССБ, декстрин, ДП, ГТФ, ЧГУ.

Стержневые смеси приготавливают в бегунах или в шнековых и лопаточных смесителях (рис. 5.2.)

При изготовлении стержней в мелкосерийном и индивидуальном производстве стержни изготавливают в деревянных стержневых ящиках – цельных или разъемных. Внутренние очертания ящика соответствуют конфигурации стержня, но размеры – больше на величину линейной усадки отливки. Все поверхности стержневого ящика, перперндикулярные его плоскости разъема, снабжаются литейными уплонами. В массовом производстве стержневые ящики изготавливают из металла (обычно – из алюминиевых сплавов). После уплотнения стрежневой смеси в ящике стержень перекладывают на специальныые сушильные плиты (драйеры) и высушивают. Сушила для стержней бывают горизонтальные тупиковые (периодического действия) или проходные (непрерывного действия). В массовом производстве широко использовались вертикальные конвейерные сушила.

Таблица 5.1.

Составы стержневых смесей* и режимы сушки

	Составляющие и режимы сушки	Стержневая смесь (% по массе)
		Песчано-глинистая		Песчано-масляная для стержней 1-го класса	Песчано-масляная для стержней 3-го класса
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Песок кварцевый Глина огнеупорная Вода Сульфитный щелок Льняное масло (или олифа натуральная) Связующее ГТФ Связующее ССБ Древесные опилки Температура сушки, ºС Время сушки, час	основа 7–15 4–7 1–1,5 – – – 2–3 350–400 2–10	основа – – – 1,2–1,5 – – – 170–180 1–3			основа 3–4 – – – 2–3 2–3 – 200–220 1–3

* составы – для стального и чугунного литья.

Очень редко для сушки стержней применяют лампы инфракрасного излучения, а также сушку ТВЧ.

После сушки стержни охлаждают, шлифуют, склеивают, сушат, шпатлюют, окрашивают, снова высушивают, охлаждают, контролируют размеры, исправляют дефекты. Чем больше стержней, тем дороже производство отливок.

Для изготовления особо крупных стержней применяют пескометное уплотнение.

Для изготовления прямых стержней постоянного сечения (круг, квадрат, шестигранник) применяют мундштучные стержневые машины (рис. 5.3.).

Технология изготовления стержней с тепловой сушкой будет рассмотрена также на лабораторной работе.

К достоинствам процесса можно отнести: универсальность, относительно низкую стоимость, высокую производительность, возможность регенерации стержневой смеси.

Недостатки процесса – недостаточная точность стержней (отвердевание стержня вне ящика), высокая трудоемкость, длительность технологического цикла, значительные энергозатраты.

Главное направление в развитии технологии изготовления стержней – это отверждение стержней непосредственно в ящике. Рассмотрим современные технологии изготовления песчаных стержней.