5.3. Изготовление стержней по со2-процессу

При этом способе в состав стрежневой смеси вводят жидкое стекло (водный раствор силиката натрия) и водный раствор щелочи (NaOH), которые при нагревании или при продувке углекислым газом затвердевают и придают стержням необходимую прочность.

Состав стержневой смеси:

• кварцевый песок – основа;

• жидкое стекло 4–6%;

• водный раствор щелочи 0,5–1%;

• асбестовая крошка 3–5%.

Заполнение и уплотнение стержневой смеси в ящике – ручное, встряхиванием, пескодувным способом.

Упрочение смеси в ящике достигается тремя способами:

• воздушной сушкой втечение 2–8 часов;

• тепловой сушкой при температуре 220–250º С втечение 30–60 мин;

• продувкой углекислым газом втечение 1–2 мин.

Давление углекислого газа 1,5–2,5 ати, прочность стержневой смеси – 2,3–3 кг/см². Последний способ – наиболее приемлем для серийного и массового производства.

Достоинства процесса: повышенная точность стержней, отсутствие сушки (как правило), высокая производительность, низкая стоимость стержневой смеси.

Недостатки: низкая прочность стержневой смеси, плохая выбиваемость стержней, невозможность регенерации стержневой смеси, высокий пригар при литье чугуна, низкая живучесть стержневой смеси.

5.4. Изготовление стержней из пластичных самотвердеющих смесей (по псс-процессу)

При этом способе стержневая смесь затвердевает химическим путем за счет взаимодействия жидкого стекла с феррохромовым шлаком (побочный продукт Челябинского электрометаллургического комбината).

Состав стержневой смеси:

• песок кварцевый – основа;

• жидкое стекло 5,7%;

• водный раствор NaOH 0,4–0,6%;

• асбестовая крошка 2–3%;

• феррохромовый шлак 4–6%.

Прочность смеси 2,5–3 кг/см². По этому способу изготавливают стержни для средних и крупных отливок из черных сплавов при единичном и мелкосерийном производстве. Уплотнение стержневой смеси – ручное, пескометное, на встряхивающих и пескодувных машинах. Время отвердения стержня в ящике – 1–1,5 часа, затем на воздухе 3–5 часов.

Достоинства процесса: не требуется сушка, что очень важно при изготовлении средних и крупных стержней; повышенная точность стрежней, низкая стоимость стержневой смеси, невысокая трудоемкость уплотнения стержней.

Недостатки: низкая прочность стержневой смеси, длительность цикла затвердевания стержней (низкая производительность), плохая выбиваемость стержней, высокий пригар при литье чугуна, проблематичность регенерации отходов, сложность перемешивания и низкая живучесть стержневой смеси.

Для увеличения живучести смеси зачастую ее готовят из двух частей: в одну часть смеси вводят жидкое стекло, в другую – феррохромовый шлак, а перед использованием эти части перемешивают в специальном смесителе.

5.5. Изготовление стержней по горячим ящикам

Этот процесс основан на свойстве термореактивных смол и песчано-смоляных смесей на их основе быстро отвердевать при контакте с горячим стержневым ящиком. Процесс широко применяется в массовом и крупносерийном производстве для изготовления любых по сложности песчаных стежней массой до 25–30 кг с размерами до 1000–1200 мм. Стержневые ящики – металлические, обычно из серого чугуна, реже – стальные. Толщина стенок – 20–50 мм. Нагревают ящики до температуры 200–250º С с помощью электронагревателей, но наиболее рационален – газовый нагрев с помощью специальных коробчатых горелок.

В качестве связующего используют жидкие термореактивные смолы фенольного (фенолоспирт, смола СФ-480), фенолокарбамидного (смола ФМС, ФПР-24), фенолофуранового (смола ФФ-1С и др.), фенолокарбамидофуранового («Фуритол-107») и карбамидофуранового (смола КФ-90, КФ-40) классов.

Пример стержневой смеси:

• песок кварцевый – основа;

• смола «Фуритол-107» – 2,5%;

• катализатор ЛСФ-А (смесь ортофосфорной кислоты с сульфитно-спиртовой бардой) – 0,5%;

• окись железа – до 0,4%;

• графит серебристый – 0,1%;

• стеарат кальция – 0,1%.

Стержневая смесь вдувается в горячий стержневой ящик сжатым воздухом (пескодувным или пескострельным способом). Время отвердевания стержня – 15–45 секунд. Прочность стержневой смеси 20–25 кг/см². Стержни изготавливают на одно- и двухпозиционных стержневых автоматах, а также на карусельных машинах. Стержни зачастую – облегченные, либо облегченные (толщиной 15–25 мм) с последующей склейкой. Примеры отливок: головки и блоки двигателей автомобилей и тракторов, корпус заднего моста автомобиля, корпус коробки передач из серого или ковкого чугуна, алюминиевых сплавов, корпусные отливки из стали.

Достоинства технологического процесса: высокая производительность (30–90 циклов в час), высокая точность стержней, хорошая выбиваемость, высокая термостойкость, высокая прочность, высокая газопроникаемость стержней, высокая живучесть смеси (до 3–5 часов), хорошая податливость стержней.

Недостатки: нерешенность вопросов экологии, в том числе – и регенерации отходов; высокая стоимость смоляных связующих; высокая сложность и стоимость технологической оснастки и оборудования; высокая газотворность стержней; ограничение стержней по размерам (до 1000–1200 мм) и массе (до 30 кг); значительные затраты на нагревание стержневых ящиков.