Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Литейный стержень — это элемент разовой или постоянной формы, который размещают внутри неё перед заливкой металла. Он занимает объём будущей полости и остаётся окружённым расплавом со всех сторон. После затвердевания отливки стержень разрушают и удаляют, получая отверстие, канал или фигурную полость заданных размеров. Без стержня создать такую геометрию внешними поверхностями формы практически невозможно.
Основная задача литейного стержня — формирование внутренних полостей отливки, недоступных для оформления разъёмными частями формы. К таким полостям относятся сквозные и глухие отверстия, изогнутые каналы, кольцевые выточки, поднутрения и сложные фигурные полости в корпусных деталях.
Помимо главной функции, стержень выполняет ряд дополнительных задач. Он формирует наружные поверхности отливки в тех зонах, где разъём формы конструктивно нецелесообразен. В кокильном литье и литье под давлением металлические стержни образуют точные поверхности с жёсткими допусками. В ряде случаев стержень используют как холодильник — для управления скоростью затвердевания отдельных участков отливки.
По ГОСТ 18169-86 «Процессы технологические литейного производства. Термины и определения», стержень — элемент литейной формы, изготовленный из стержневой смеси или металла, который образует внутренние или внешние контуры отливки. Стержень устанавливают в форму до её сборки и заливки.
Выбор стержневой смеси определяет прочность, газопроницаемость, выбиваемость и точность готового стержня. В современном производстве применяют несколько основных систем связующих, каждая из которых оптимальна для определённых условий.
ХТС — наиболее распространённый тип смесей в серийном и крупносерийном производстве. В качестве связующего используют фурановые, фенольно-уретановые или щелочные фенольные смолы с кислотными или аминными отвердителями. Твердение происходит при комнатной температуре без нагрева оснастки, что позволяет применять как металлические, так и деревянные стержневые ящики.
Основу составляет жидкое стекло (силикат натрия Na₂SiO₃) с наполнителем из кварцевого песка. Наиболее широко применяется CO₂-процесс: после заполнения ящика через смесь продувают углекислый газ. Под его действием происходит реакция карбонизации силиката натрия, смесь твердеет за 1–5 минут до прочности 1,5–3,5 МПа при сжатии. При дополнительной тепловой сушке прочность возрастает до 3,5–4,5 МПа, однако значительно ухудшается выбиваемость — спечённый силикат натрия образует прочное соединение с зёрнами песка.
ЖСС применяют преимущественно для тяжёлого литья из стали и чугуна, где термическая стойкость важнее лёгкости выбивки.
В этих системах связующее на основе фенолформальдегидных или фурановых смол активируется только при нагреве ящика до 200–260 °C. Смесь надувается в нагретую металлическую оснастку, где за 30–120 секунд происходит поликонденсация смолы с отвердителем. Прочность готового стержня при растяжении достигает 2,5–4,5 МПа; поверхность отличается высокой точностью и чистотой. Процесс требует надёжной местной вытяжной вентиляции на рабочих местах — при нагреве смолы выделяются формальдегид и другие продукты разложения.
Технология изготовления зависит от типа связующего, серийности производства и габаритов стержня.
Наиболее производительный способ для серийного производства. Смесь под давлением сжатого воздуха около 0,5–0,6 МПа (5–6 ат) выдувается из резервуара машины в полость стержневого ящика за доли секунды. Высокая скорость заполнения обеспечивает равномерную плотность смеси. Пескодувные машины применяют для стержней массой до 10–15 кг; для более крупных изделий используют пескострельный метод — с предварительным сжатием воздуха в ресивере.
Смесь с фенольно-уретановым связующим (два жидких компонента: фенольная смола и изоцианат) надувается в холодный ящик, после чего через стержень продувают газообразный третичный амин (диметилэтиламин ДМЭА или триэтиламин ТЭА) в смеси с газом-носителем. Амин катализирует реакцию полиуретанообразования между компонентами связующего. Отверждение завершается за 5–30 секунд. Метод обеспечивает высокую производительность, стабильные размеры стержней и низкие энергетические затраты. Общее содержание связующего составляет 0,7–1,6% от массы песка. Применяется на предприятиях с объёмом производства от малых до 500 кг на стержень.
Знаковые части (знаки) — это выступающие участки стержня, которые не соприкасаются с расплавом. Они входят в соответствующие гнёзда формы и выполняют две функции: фиксируют положение стержня в пространстве формы и отводят газы, образующиеся при термическом разложении связующего в процессе заливки.
Конструктивные параметры знаков регламентированы ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров»: длина горизонтальных знаков, высота вертикальных знаков, зазоры между знаком и гнездом формы, формовочные уклоны на знаке. Соблюдение этих норм исключает перекос стержня при заливке и обеспечивает заданную точность полости по ГОСТ Р 53464-2009.
Зазор между знаком и гнездом формы задаётся в зависимости от длины знака и класса точности отливки. Малый зазор повышает точность установки, но затрудняет сборку формы. Избыточный зазор ведёт к смещению стержня под давлением расплава во время заливки.
В знаковых гнёздах предусматривают газоотводные каналы — пропилы или сверлёные отверстия, соединяющие полость знака с атмосферой или вентиляционной системой формы. Если газоотвод недостаточен, газы прорываются в тело металла и образуют газовые раковины. Это один из наиболее распространённых видов дефектов, перечисленных в ГОСТ 19200-80 «Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов».
Каркас — металлическая арматура внутри стержня, повышающая его жёсткость и сохраняющая форму при транспортировке, установке и воздействии металлостатического давления расплава. Каркасы применяют в стержнях с высоким отношением длины к наименьшему поперечному сечению, а также в стержнях с тонкими выступами и консольными участками.
Каркас не должен выходить к рабочей поверхности стержня: минимальный слой смеси между арматурой и поверхностью составляет не менее 8–15 мм. Это предотвращает приварку каркаса к телу отливки и облегчает последующую выбивку стержня.
Установку стержня выполняют при сборке формы — после контроля знаковых гнёзд и перед смыканием полуформ. Последовательность операций документируется в маршрутной карте по ГОСТ 3.1401-85 «ЕСТД. Формы и правила оформления документов на технологические процессы литья».
Основной способ — опирание на знаки: стержень удерживается в знаковых гнёздах силой тяжести и давлением полуформ. Для горизонтальных стержней большой длины, а также в тех случаях, когда знаковой опоры недостаточно, применяют жеребейки — металлические подставки из того же сплава, что и отливка, либо из близкого по составу металла. При заливке жеребейка сплавляется с отливкой или остаётся залитой в её теле.
После установки стержня полуформы смыкают и скрепляют болтами или скобами. Расчёт нагрузки на знаки ведут с учётом металлостатического давления расплава, зависящего от объёма стержня, плотности сплава и высоты столба металла над знаком. Эти параметры учитываются при проектировании знаковых частей согласно рекомендациям ГОСТ 3212-92.
Литейный стержень — неотъемлемый элемент технологии получения отливок со сложной внутренней геометрией. Правильный выбор стержневой смеси, соблюдение конструктивных параметров знаковых частей по ГОСТ 3212-92, обеспечение газопроницаемости через поры смеси и вентиляционные каналы, а также надёжная фиксация в форме определяют точность и качество готовой отливки. Процессы Cold-box и ХТС занимают ведущие позиции в серийном производстве благодаря производительности, стабильности размеров и возможности работы с деревянной оснасткой. Hot-box обеспечивает высокую точность при массовом производстве тонкостенных стержней. Жидкостекольные смеси сохраняют применение в тяжёлом литье, где термическая стойкость и минимальная стоимость материалов важнее лёгкости выбивки.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.