Стержень в литейном производстве

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.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Стержни изготовляют в специальном отделении литейного цеха, которое называется стержневым.

Стержни получают в ящиках, либо вручную, либо на машинах с помощью тех же приемов, что и при формовке. Стержни, в основном, изготовляют на пескодувных и пескострельных машинах, реже — на встряхивающих.

В зависимости от конфигурации и условий работы стержни делят на пять классов. Наиболее сложными являются стержни первого класса.

Сложные по конструкции стержни изготовляют по частям, которые после высушивания склеивают. Размеры и конфигурацию стержней проверяют специальными шаблонами.

Для увеличения прочности сырых стержней в них ставят металлические каркасы (арматуру). При установке арматуры необходимо соблюдать следующие условия: арматура не должна ухудшать податливость стержня, его вентиляцию, а также вы-биваемость. С этой целью арматуру укладывают на определенном расстоянии от поверхности стержня (в мелких стержнях 10- 15 мм, в средних — 20-30 мм; в крупных — 60-80 мм). Арматура может быть в виде проволоки или чугунных прутков и рамок.

Проволочную арматуру используют в средних стержнях, имеющих небольшие сечения (стержни I и II классов), прутки и рамки — в крупных массивных (стержни III—V классов). Вентиляционные каналы в стержнях делают для вывода образующихся при заливке газов через знаковые части стержня. С этой же целью в крупных и массивных стержнях делают внутренние полости, которые заполняют шлаком или другим газопроницаемым материалом.

Многие стержни (за исключением химически твердеющих) после их изготовления подвергаются сушке. Готовые стержни или части стержней устанавливают на сушильную плиту. Если стержень или его части не имеют плоских сторон, то его устанавливают на фасонную сушильную плиту (драйер) и подают в печь.

После сушки производят контроль стержней. Размеры стержней проверяют шаблонами или в единичном производстве кронциркулем и другими мерительными инструментами. Кроме размеров, контролируют качество поверхности стержней (наличие трещин, заусенцев и т. д.). Особое внимание уделяется состоянию знаков стержней. Трещины в стержнях и соединительные швы, образующиеся после склеивания, заделывают стержневой смесью или специальной пастой. Затем стержни окрашивают и подают на сборку форм. Стержни окрашивают с помощью пульверизатора. Краску наносят на стержни ровным слоем, не превышающим 1-1,5 мм. В противном случае краска при заливке формы отслаивается, что вызывает брак отливок.

Процессы склеивания стержней (при изготовлении их по частям) и исправления дефектов выполняют вручную с помощью специальных приспособлений.

Цикл изготовления стержня имеет значительную продолжительность, так как много времени затрачивается на высушивание стержней. Производительность процесса можно увеличить, применяя для изготовления стержней химически твердеющие смеси (без нагрева или при кратковременном нагреве), содержащие в качестве связующего жидкое стекло или искусственные смолы песчано-смоляные смеси). Стержни из жидкостекольной смеси продувают углекислым газом в течение 0,5-5 мин.

Стержни из песчано-смолянных смесей изготовляют в металлических ящиках, нагретых до 250-280° С. Связующим является смола (фурановая, феноло- или мочевиноформальдегидная). Под действием тепла смола расплавляется и равномерно обволакивает зерна песка, при дальнейшей выдержке идет процесс затвердевания смолы. В результате получается стержень, обладающий высокой прочностью. Цикл изготовления стержня составляет от 0,5 до 5 мин. Стержневой ящик обогревают либо электронагревателями, встроенными в тело ящика, либо газовыми горелками, встроенными в машину. Ящик заполняют стержневой смесью либо свободной струей, либо надувом так же, как в пескодувных машинах. Стержни из ящика удаляются специальными толкателями. Для изготовления таких стержней применяют одно — и многопозиционные машины.

Технология изготовления литейных форм и стержней

Существуют следующие способы изготовления литейных форм:

• 1 — вручную в опоках (применяют при индивидуальном и мелкосерийном производстве для мелких, средних и частично крупных отливок), по шаблону, в стержнях;
• 2 — вручную в почве (применяют в индивидуальном производстве, преимущественно для крупных отливок);
• 3 — машинный (применяют при массовом производстве для мелких и средних отливок).

Наиболее распространена формовка в парных опоках по разъемной модели (рис. 3.2). В этом случае литейную форму изготавливают в следующем порядке: на модельную плиту 3 устанавливают нижнюю половину модели 7, модель питателя 4 и опоку 5 (рис 3.2, а).

В опоку засыпают формовочную смесь и уплотняют. После этого опоку поворачивают на 180°, на нижнюю половину модели устанавливают верхнюю половину модели 2, модели шлакоуловителя 9, стояка 8 и выпаров 7 (рис. 3.2, б). Далее с помощью центрирующих штырей закрепляют верхнюю опоку 6, засыпают ее формовочной смесью и уплотняют (трамбуют). После трамбовки из верхней опоки осторожно, чтобы не осыпалась формовочная смесь, извлекают модели стояка и выпоров и форму раскрывают. Из полуформ извлекают

Рис. 3.2. Последовательность формовки в парных опоках корпуса вентиля

половинки модели, а также модели питателей и шлакоуловителей. После этого в нижнюю полуформу устанавливают стержень 10 (рис. 3.2, в, г) и накрывают нижнюю полуформу верхней, закрепляя их с помощью центрирующих штырей. После заливки расплавленного металла и его затвердевания форму (рис. 3.2, д) разрушают и извлекают отливку (рис. 3.2, ё).

Изготовление форм по шаблону (рис. 3.3) применяют в единичном производстве крупных отливок с правильной геометрической формой, поверхность которых можно оформить вращением шаблона вокруг оси, и в случае, когда изготовление модели неэкономично. Шаблоном называется профильная доска, имеющая очертания внутренней или внешней поверхности отливки. Шаблон 1 устанавливают в шпинделе 2 при помощи серьги 3. Вращением шаблона в ту или другую сторону срезают формовочную смесь в соответствии с профилем шаблона (рис. 3.3, а—в). После этого серьгу с шаблоном снимают со шпинделя, плоскость разъема засыпают разделительным слоем песка, устанавливают модели литниковой системы, в опоку 6 засыпают формовочную смесь, уплотняют ее, удаляют шпиндель и снимают верхнюю полуформу. Далее в подпятник 7 вновь устанавливают шпиндель 2, на который с помощью серьги 3 крепится шаб-

Рис. 3.3. Шаблонная формовка

лон 4. С помощью шаблона 4 удаляют слой формовочной смеси на толщину стенки отливки (рис. 3.3, д). После этого шаблон снимают, удаляют шпиндель, устанавливают верхнюю полуформу и в образовавшуюся литейную форму заливают металл.

При изготовлении литейных форм в кессонах (бетонированных ямах) на дно ямы укладывают двутавровые балки, на которые устанавливают чугунные плиты. На них из обычного кирпича выкладывают форму из стержней-блоков, изготовленных из жидких само- твердеющих смесей. Литниковую систему изготавливают из керамических огнеупорных трубок. С наружной стороны кирпичной кладки насыпают слой шлака для увеличения газопроницаемости, к которому подводят газоотводящие трубы. После простановки модели засыпают и уплотняют формовочную смесь с помощью пескомета. Через литники заливают металл, после затвердевания и охлаждения отливки форму разрушают и вынимают отливку.

В стержнях получают тонкостенные отливки сложной конфигурации или с большим числом ребер. В этом случае форму собирают с помощью стержней для образования наружной и внутренней частей отливки.

Машинная формовка — главный способ изготовления форм в литейном производстве. Доля ручной формовки в настоящее время составляет менее 8% отливок по массе и непрерывно сокращается. Машинная формовка позволяет резко увеличить производительность труда, сократить площади литейных цехов, получить более точные отливки, уменьшить брак и значительно повысить культуру труда. Машинная формовка механизирует установку опок на машину, засыпку формовочной смеси в опоку, уплотнение смеси, удаление моделей из формы, транспортирование и сборку форм.

При машинной формовке большое значение приобретает модельная оснастка. Обычно машинную формовку выполняют по металлическим моделям, установленным на модельные плиты. Разработаны различные типы модельной оснастки, позволяющей универсальную модельную плиту быстро укреплять на машине. Применяются следующие основные типы формовочных машин:

• 1 — ручные формовочные станки, механизирующие только операции удаления модели из формы;
• 2 — прессовые формовочные машины с верхним и нижним прессованием;
• 3 — встряхивающие формовочные машины, уплотняющие формовочную смесь;
• 4 — пескометные формовочные машины, наполняющие и уплотняющие формовочную смесь.

Стержни изготавливаются ручным и машинным способами.

При ручном способе стержни изготавивают в стержневых ящиках или с помощью шаблонов; при машинном — только в стержневых ящиках. Машинный способ обеспечивает более точные размеры стержней и более высокую производительность труда.

Стержни могут быть песчано-глинистыми, песчано-масляными и металлическими. Крупные и средние стержни чаще бывают песчано-глинистыми, их изготавивают из смеси песка, глины и органических добавок; мелкие стержни — песчано-масляными и состоят из кварцевого песка и органического крепителя.

Стержневую смесь уплотняют в стержневых ящиках вручную или машинным способом с помощью стержневых, встряхивающих, пескодувных и пескоструйных машин, пескометов и т.д. Конструкция этих машин мало отличается от конструкции машин для формовки.

Стержни должны обладать высокой прочностью, газопроницаемостью и огнеупорностью, а также достаточной податливостью. Это достигается подбором специальных стержневых смесей. Для создания необходимой прочности в крупные стержни заформовывают арматурные каркасы, изготовленные из стальной проволоки или отлитые из чугуна. Каркасы сложного очертания выполняют из отожженной стальной проволоки. Она не пружинит при изготовлении стержня, не отстает от стержневой смеси.

Сложные и крупные стержни изготавливают по частям, а затем эти части склеивают и собирают в узлы, после чего ставят в форму. Отделка и контроль сухих стержней являются обязательными операциями перед простановкой их в форму. Составные стержни перед склейкой или сборкой калибруют. При сборке тщательно контролируют размеры стержня.

Часто стержни окрашивают противопригарной краской, улучшающей поверхность отливки.

Сушка форм и стержней. Значительное количество форм и почти все стержни подвергают сушке для увеличения газопроницаемости и прочности и уменьшения газоотводной способности. Температура и продолжительность сушки зависят от размера форм и стержней, массы и химического состава материалов. Оптимальная температура для сушки форм чугунного и цветного литья составляет 350—400 °С, а для стального — 400—450 °С. Стержни, в которых в качестве красителя применен декстрин, сушат при 160—180 °С, стержни на масле — при 200—220 °С, на глине — 300—350°С.

Литейный стержень

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Литейный стержень» в других словарях:

литейный стержень — стержень Элемент литейной формы, предназначенный для образования отверстия, полости или иного сложного контура в отливке. Примечание Стержень может быть неразъемным и разъемным, цельным и полым, полым с засыпкой из пористого материала,… … Справочник технического переводчика

ЛИТЕЙНЫЙ СТЕРЖЕНЬ — отъёмный элемент литейной (см.), служащий для образования отверстия или полости любой конфигурации в (см.) как внутри неё, так и в наружных её частях. Изготовляется вручную или на стержневых машинах из специальных жаропрочных стержневых смесей в… … Большая политехническая энциклопедия

литейный стержень — [casting rod] элемент литейной формы для образования отверстия, внутренней полости или сложного контура в отливке. Литейный стержень состоит из рабочей и опорной частей. Рабочая часть воспроизводит контур отливки, поэтому геометрия ее зеркальное… … Энциклопедический словарь по металлургии

ЛИТЕЙНЫЙ СТЕРЖЕНЬ — отъёмная часть литейной формы, оформляющая внутр. полости отливки. В тех случаях, когда конфигурация литейной модели затрудняет её извлечение из литейной формы, Л. с. используют и для формирования нар. частей отливки. Л. с. устанавливают на… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Песчаный литейный стержень — Core sand Песчаный литейный стержень. В литье песок для изготовления внутренних стержней, к которому добавляется связующий материал, чтобы получить хорошее сцепление и проницаемость после сушки; обычно клей или глина. (Источник: «Металлы и сплавы … Словарь металлургических терминов

песчаный литейный стержень — В литье — песок для изготовления внутренних стержней, к которому добавляется связующий материал, чтобы получить хорошее сцепление и проницаемость после сушки; обычно клей или глина. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики… … Справочник технического переводчика

стержень оправки — [mandrel bar] вспомогательный инструмент трубопрокатного стана для крепления и фиксации короткой оправки в очаге деформации. Стержень оправки полая толстостенная цилиндрическая штанга, внутри которой размещена, как правило, трубка для подвода к… … Энциклопедический словарь по металлургии

Стержень — [rod]: Смотри также: стержень оправки выплавляемый стержень литейный стержень … Энциклопедический словарь по металлургии

СТЕРЖЕНЬ (литейный) — СТЕРЖЕНЬ литейный, отъемная часть литейной формы, предназначенная для образования внутренних, а иногда наружных поверхностей отливки. Стержень устанавливают на опорные поверхности (знаки) литейной формы. Изготовляют из т. н. стержневых смесей… … Энциклопедический словарь

СТЕРЖЕНЬ — литейный отъемная часть литейной формы, предназначенная для образования внутренних, а иногда наружных поверхностей отливки. Стержень устанавливают на опорные поверхности (знаки) литейной формы. Изготовляют из т. н. стержневых смесей (песчано… … Большой Энциклопедический словарь