Изготовление стержней

Стержни применяют в основном для выполнения в отливках отверстий и полостей, а также наружных поверхностей отливок сложной конфигурации. Стержни при заливке формы со всех сторон окружены жидким металлом, поэтому они должны обладать высокой газопроницаемостью, а также прочностью, податливостью, выбиваемостью, что обеспечивается выбором состава соответствующей стержневой смеси и конструкцией стержня. Для обеспечения устойчивого положения в форме и точной конфигурации отливки стержни должны иметь достаточное число знаков (выступов).

При заливке формы металлом ее стенки и особенно стержни быстро нагреваются и выделяют большое количество газов. Для отвода газов из внутренних полостей формы на поверхность служат газоотводные вентиляционные каналы.

В условиях единичного и мелкосерийного производства отливок стержни изготовляют ручным способом по стержневым ящикам и шаблонам. В массовом и крупносерийном производстве стержни изготовляют на различного типа машинах: встряхивающих, прессовых, пескометных, пескодувных, импульсных, мундштучных и др.

Для изготовления стержней широко применяют пескодувные машины, обеспечивающие высокопроизводительную формовку мелких  и средних стержней любой сложности при высоком качестве (рис. 4.5). Сжатый воздух, проходя через головку (резервуар) пескодувной машины, наполненную стержневой смесью, через отверстия в днище головки и в пескодувной плите увлекает смесь в стержневой ящик и уплотняет ее. Воздух выходит из ящика через неплотности по плоскости разъема между ящиком и пескодувной плитой, а также через сделанные в стенках ящика щелевые или сетчатые отверстия — венты. В настоящее время применяется технологический процесс изготовления стержней из жидких самотвердеющих смесей. Способность смеси к самозатвердеванию исключает тепловую сушку стержня. Важным технологическим свойством жидких самотвердеющих смесей является высокая текучесть, что позволяет заливать их в ящик и получать стержень без уплотнения. Смесь состоит из кварцевого песка, жидкого стекла и пенообразователя, придающего ей текучесть. Из смесителя смесь заливают непосредственно в стержневые ящики. После выдержки в течение 20— 30 мин смесь затвердевает, стержень извлекают из ящика, отделывают, окрашивают и подают на сборку.


Рис. 4.5. Принцип пескодувного метода изготовления стержней 1 — бункер для приема смеси; 2 — задвижка; 3 — резервуар; 4 — стержневая смесь; 5 — пескодувная плита; 6 — венты; 7 — стержневой ящик

После изготовления стержни и крупные формы из обычных смесей сушат с целью увеличения их газопроницаемости, прочности и уменьшения газотворной способности. Продолжительность сушки зависит от температуры, толщины стержней и форм, условий передачи тепла в сушиле и колеблется от нескольких минут до нескольких часов. Для эффективной сушки и подсушки форм и стержней необходимы постепенный подъем температуры в камере сушила, а затем поддержание равномерной максимально допустимой температуры в течение всего периода сушки, а также обеспечение равномерного движения газов во всем объеме сушила. При сушке стержней, изготовленных на масляных связующих и их заменителях, помимо испарения влаги происходят процессы окисления и полимеризации. Процесс окисления заключается в нарушении связи между атомами углерода, входящего в состав масла, и присоединении к ним кислорода. В результате химических изменений, а также удаления из масла некоторых составляющих при нагреве оно превращается в густую клейкую массу и образует прочную пленку, соединяющую зерна песка. В процессе окисления, происходящего при 150—220 °С, масло поглощает 20—30 % кислорода. Кроме того, выделяется тепло, повышающее температуру стержней, что ускоряет окисление масла.

После нагрева при сушке стержней, изготовленных на искусственных термореактивных смолах, и выделения воды смолы становятся неплавкими и нерастворимыми в воде. Температура сушки стержней на этих связующих 150—160 °С.

Смеси, содержащие патоку и крахмал, рекомендуется сушить при 165—190 °С, в результате чего после удаления воды образуется сахароза, а в смесях, содержащих сульфитную барду,— смола. И та, и другая обладают склеивающей способностью.

Смеси, изготовленные на глине, гипсе или цементе, сушат при 350—400 °С, а при использовании бентонитовых глин — при 200 °С. Продолжительность сушки песчано-глинистых форм при 350—400 °С в зависимости от их размеров составляет от 5 до 36 ч.