Литейные стержни( 552)

Литейные стержни, образуя в отливках внутренние простые и сложные по конфигурации полости, при заливке формы почти со всех сторон (кроме знаковых и др. частей) омываются расплавом. Поскольку стержни испытывают более сильное, чем формы, термодинамическое воздействие расплава, их изготовляют из смесей, обладающих повышенной огнеупорностью, газопроницаемостью, прочностью, податливостью и хорошей выбиваемостью.

В связи с большим разнообразием стержней и технологических процессов производства отливок все стержневые смеси подразделяются на типовые, быстрозатвердевающие, самозатвердевающие и специальные.

Типовые стержневые смеси объединяют смеси песчано-масляные, песчано-глинистые и т. п. В эту группу входят все смеси, приготовляемые на основе кварцевого песка, содержащие в качестве связующих глину, бентонит и различные органические крепители.

Стержни, изготовляемые из смесей, содержащих быстросохнущие крепители СП, СБ (эмульсии сульфитно-спиртовой барды), подвергаются тепловой сушке. Стержни, изготовленные из смесей, содержащих жидкое стекло, имеют непродолжительный цикл химического затвердевания при продувке их углекислым газом.

Самозатвердевающие жидкоподвижные смеси применяются для изготовления средних и крупных стержней. Приготовленную смесь заливают в стержневой ящик, в котором она затвердевает, образуя стержень. Жидкоподвижность смеси позволяет получать стержни без уплотнения смеси в стержневых ящиках, что значительно снижает трудоемкость изготовления стержней.

Окрашивают стержни два раза с интервалом 45 мин. Противопригарная краска содержит самовысыхающий растворитель 646, технический спирт, черный и серебристый графиты с добавкой древесного пека. Более высокое качество стержней получается при окраске их водными противопригарными красками с последующей тепловой подсушкой.

Специальные стержневые смеси содержат высокоогнеупорные или специальные формовочные материалы (хромомагнезит, графит, термореактивные смолы, чугунную стружку или дробь и др.), которые вводятся в смесь для повышения противопригарных свойств и теплопроводности. К специальным стержневым смесям относятся также и смеси для изготовления стержней в горячих ящиках. Эти смеси приготовляют из чистого кварцевого песка с добавлением 1,5-2% (сверх 100%) фенольно-формальдегидной (термореактивной) смолы. При температуре 260-300° С смесь спекается в течение 2-3 мин и прочно соединяет смолой зерна песка, образуя качественные стержни.

Свойства типовых стержневых смесей

В зависимости от сечений, конфигурации, размеров знаковых частей и условий воздействия расплава стержни подразделяются на пять классов. Стержни сложной конфигурации с тонкими сечениями, образующие в отливках труднодоступные ответственные и необрабатываемые поверхности, имеющие тонкие знаковые части, относятся к 1 классу. Стержни менее сложной конфигурации соответственно подразделяются на II, III, IV и V классы.

Класс стержней Свойства

газопроницаемость прочность, кг /см3 влажность %

в сыром состоянии в сухом состоянии

I Более 120 0, 02-0, 03 12 2, 5-3, 0

II Более 100 До 0, 15 7-11 2, 5-3,5

III Более 80 0, 25-0, 35 5-7 До 5, 5

IV и V Более 60 0, 45-0, 55 2 5-6

Стержни изготовляют в стержневых ящиках набивкой в них стержневой смеси. Чтобы стержни имели необходимую прочность, их извлекают из ящика и сушат в печах. После заливки формы расплавом и охлаждения отливки форму разрушают и извлекают отливку, из которой затем выбивают стержень. Поверхность полученной отливки очищают от пригоревших формовочной и стержневой смесей.

Разнообразие выпускаемого литья вызывает необходимость применения различных форм, отличающихся технологией изготовления и исходными материалами. В зависимости от количества раз использования формы подразделяются на разовые, полупостоянные и постоянные.

Разовые формы служат для получения одной или нескольких отливок, если в форме одновременно формируется несколько отливок. После заливки расплава и затвердевания отливок формы разрушают. Для изготовления разовых форм применяют песчано-глинистые, песчано-смоляные смеси или смеси, состоящие из песка, глины и специальных добавок и крепителей.

Разовые формы могут быть сырыми, сухими, подсушенными, химически твердеющими, полупостоянными и постоянными. Основная масса литья изготовляется в разовых литейных формах. По толщине стенок песчаные формы делятся на толстостенные (с толщиной стенок до 300 мм и более) и оболочковые (с толщиной стенок от 5 до 15 мм). К разовым литейным формам относятся неразъемные формы, изготовляемые по выплавляемым моделям.

Сырые формы благодаря отсутствию процесса сушки и, следовательно, более быстрому и экономичному изготовлению широко применяются для производства стального, чугунного и цветного литья весом до 3000 кг.

Сухие формы применяются в основном для производства крупных, сложных ответственных стальных и чугунных отливок весом более 500 кг. Сухие формы предварительно окрашиваются, а затем сушатся в сушильных печах в течение 8—12 ч; такой процесс трудоемок и дорог, поэтому там, где возможно, применяют более совершенные способы получения отливок в химически твердеющих и подсушенных формах.

Подсушенные формы используются для получения из чугуна или стали ответственных отливок весом до 5000 кГ. Как правило, эти отливки имеют сложную конфигурацию, значительную площадь плоских поверхностей (станины станков, стойки, столы, передние и задние бабки и др.).

Отливки изготовляются в подсушенных формах и в том случае, когда в сырых формах они получаются недостаточно хорошего качества. Рабочий слой подсушенной формы изготовляется из смеси, содержащей в своем составе быстросохнущий крепитель.

Подсушка производится в проходных или переносных сушильных установках, что позволяет организовать поточное изготовление форм со сравнительно небольшой затратой времени на подсушку (от 15 до 45 мин).

Химически затвердевающие формы изготовляются из смесей, содержащих в качестве крепителя жидкое стекло. С помощью таких форм получают разнообразные отливки из черных и цветных сплавов весом до 50 000 кг при незначительном времени упрочнения смеси.

К химически затвердевающим формам относятся также формы, изготовленные из песчано-цементных смесей, затвердевающих на воздухе, и из наливных смесей, быстро затвердевающих без дополнительной тепловой сушки.

Самозатвердевающие формыизготовляют из смесей, содержащих в качестве крепителя жидкое стекло с добавкой мелкоизмельченных феррохромного шлака или 75% ферросилиция. Изготовленные формы из таких смесей твердеют в атмосфере цеха в течение нескольких часов. Самозатвердевающие формы изготовляют также с применением подвижных пенообразных (наливных) смесей.

Полупостоянные формы изготовляются из высокоогнеупорных материалов (шамота, графита, асбеста и др.). Их применяют для изготовления несложных по форме (изложницы, поддоны, плиты и т. д.) крупных стальных и чугунных отливок. Охлажденную отливку извлекают из формы, при этом форма не разрушается. После небольшого ремонта форму молено использовать для многократной заливки (несколько десятков раз).

Постоянные формы выдерживают заливку от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч раз. Они изготовляются из стали и чугуна, а в отдельных случаях — из меди и алюминия. Металлические постоянные формы применяются в массовом и крупносерийном производствах для получения отливок центробежным или кокильным способами, а также для литья под давлением.