Изготовление стержней из жидкостекольных и холоднотвердеющих смесей

Стержни – это элементы литниковой формы, выполняющие те или иные ее поверхности, которые нельзя выполнить по модели. Внутренние стержни, за исключением их знаковых частей, со всех сторон обливаются металлическим расплавом, а поэтому к ним предъявляются особые требования. Они должны быть достаточно прочными, не препятствовать усадке металла, при затвердевании отливки. В процессе заливки в стержнях выгорают органические связующие и технологические добавки с выделением газов и для их отвода в стержнях делаются вентиляционные каналы, отводящие и через знаковые части. Для повышения прочности в стержнях заформовывают каркасы - металлическую арматуру. В зависимости от условий работы и сложности стержни делятся на 5 классов.

Первый класс - стержни сложные, с малыми знаками, образующие в отливке чистые поверхности. Например, стержни для отливки водяных рубашек двигатели внутреннего сгорания. В последующих классах снижается сложность стержней, требования качеству необрабатываемых поверхностей отливок и т.д. И стержни пятого класса - это массивные стержни, образующие полости в крупных отливках. На точность, получаемых с помощью стержней поверхностях отливок, влияют как точность геометрических размеров самих стержней, так и точность их установки в форме. Последнее, достигается наличием на стержнях достаточного количества знаков, обеспечивающих точность их фиксирования в форме. В зависимости от положения стержня в форме стержневые знаки подразделяют на горизонтальные и вертикальные.

Для облегчения установки стержней при сборке форм горизонтальные знаки делают цилиндрическими или трапециевидными (рис. 30, а), а вертикальные- коническими( рис. 30, б) или пирамидальными с углом наклона 5-10⁰ для нижних и 6-15⁰ для верхних знаков. При этом верхний знак по сравнению с нижним имеет не только большой уклон, но и меньшую высоту. Изготавливают стержни вручную, на машинах, стержневых автоматах и автоматических стержневых линиях.

Рис. 30. Зазоры и закругления у знаковых частей форм и стержней горизонтального (а) и вертикального (б) исполнения

Для ручного изготовления стержней применяют деревянный стержневые ящики. Различают разъемные и неразъемные стержневые ящики (рис. 31).

Рис. 31. Стержневой ящик неразъемный (а), разъемный (б) и неразъемный с вкладышами (в): 1-коробка (жакет), 2 - ручки, 3 - вкладыши, 4 - приспособление для кантовки

Стержневые ящики для машинной формовки (рис. 32) имеют универсальную конструкцию, позволяющую использовать металлический жакет1 для изготовления партии аналогичных стержней, меняя деревянные вкладыши. Эти ящики на корпусе жакета должны иметь галочные устройства для подъема и транспортировки. Уплотнение стержневой смеси в таких ящиках можно производить на пескометах, крупных пескострельных машинах, вибропрессовых машинах. Изготавливают стержни из жидкостекольных смесей, из ЖСС и ПСС, из холоднотвердеющих смесей.

Рис. 32. Вытряхной стержневой ящик машинной формовки:

1-жакет(корпус), 2-деревянные вкладши

Для изготовления мелких и средних стержней по горячим ящикам в условиях массового и крупносерийного производства следует применять пескодувные стержневые машины, схема устройства которой приведена на рис. 33. Стержневой ящик 1 устанавливается на столе машины 2. Пескодувный резервуар 4 с помощью толкателя 6 и рольганга 7 перемещается под бункер 8. Открывая шабер набирается доза смеси. Включением толкателя 7 пескодувный резервуар перемещается в рабочее положение и ходом поршня стержневой ящик плотно смыкается с ним и последний- с распределителем воздуха 5. Открывая клапан 5, производят вдув в стержневой ящик стержневой смеси. Пескодувные стержневые машины могут работать и на других стержневых смесях, а при работе на жидкостекольных смесях, на машине можно производить и продувку стержней газом СО₂.

Рис. 33. Конструкция пескодувной машины

Более перспективным является применение пескострельных машин, принцип работы которых основан на отсечке сжатого воздуха при заполнении ящика стержневой смесью(рис. 34). Сжатый воздух поступает из резервуара 1 через клапан 2 в пескострельный резервуар 3, заполненный стержневой смесью. При быстром повышении давлении сжатого воздуха и открытии клапана 2 происходит как бы удар по смеси, которая через конусную насадку 4 заполняет полость 5 стержневого ящика. Пескострельные машины имеют следующие преимущества: более высокую производительность, чем пескодувные машины; возможность применения как металлических, так и деревянных ящиков ( армированных); отсутствие необходимости в применении выдувных; вент; уменьшение износа ящика и, следовательно, повышение срока их службы.

Замковый стержень» в изготовлении стержня для отливки блоков цилиндров. В настоящее время большинство фирм-производителей блоков цилиндров перешли на процесс « замковый стержень». На этот процесс планирует переход и ВАЗ.

Рис. 34. Схема работы стержневой пескострельной машины

Процесс « замковый стержень» в основном заключается в изготовлении отдельных стержней с использованием ХТС, укладки их в сборочно-зажимное приспособление и соединения их надувом « замкового стержня» на длину всего пакета в специальной стержневой машине с использованием той же стержневой смеси, из которой изготовлены отдельные стержни.

Сборка стержней способом заливки специально предусмотренные в стержнях отверстия легкоплавкого цветного сплава (рис. 35) или использования специальных металлических стяжек- шпилек. В целях экономии дорогостоящих плакированных, смоляных стержневых смесей на ряде предприятий внедрены технологические процессы изготовления оболочковых, пустотелых стержней. В массовом производстве оболочковых цилиндрических стержней применяется центробежный способ их изготовления.

По такой технологии изготавливают стержни для отливки в кокиль грузовых барабанов мостовых кранов на предприятии « Кран» г. Узловая, при отливке чугунных труб на Липецком заводе «Свободный Сокол».

Рис. 35. Сборочный стержень, скрепленный жидким металлом:

1, 2 и 3 - собираемые стержни; 4 - залитый металл; 5 - заделка металла стержневой смесью

Точные фасонные стержни изготавливаются процессами «ЛДФ» и «Гимес». Процесс работает по следующей схеме:

– приготавливается жидкоподвижная смесь;

– нагреваются стержневые ящики до Т=170-250⁰С;

– жидкоподвижная смесь подается в стержневые ящики под давлением, и в ней отвердевает;

– стержни извлекаются из стержневых ящиков.

Область применения этой технологии- массовое и крупносерийное производство. Смеси приготавливаются из кварцевого песка и известных термореактивных связующих материалов типа поливинилацетатных полимеров, фенолоформальдегидных и карбамидоформальдегидных смол с добавкой поверхностно активных веществ и катализаторов. В качестве наполнителя могут использоваться циркон, маршалит, глинозем и т.д. Процесс является оригинальной российской разработкой.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы преимущества и недостатки использования синтетических смол в смесях для изготовления стержней?

2. Что изготовления мелких и средних стержней?

3. Что такое сборка стержней способом заливки?

4. Для чего применяются стержневые ящики?

Лекция № 11