для чего нужны стержни в литейной форме

Ручное изготовление литейных стержней

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

§ 1. Литейная форма и отливка

Литейная форма. Процесс получения отливок заключается в заливке расплава (расплавленного металла) в специально приготовленную литейную форму. Литейной формой называют систему элементов, образующих рабочую полость, которая по размерам и конфигурации соответствует изготовляемой отливке. Заливаемый в полость расплав принимает ее очертания и затвердевает в ней, образуя отливку.

Чтобы лучше представить литейную форму и ее составные элементы, рассмотрим (рис. 1) процесс получения отливки «втулка» наиболее распространенным способом — литьем в песчаные формы.

Сначала изготовляют модель 2 отливки, состоящую из двух половин, модель литниковой системы и стержневой ящик.

Модель 2— приспособление для получения в литейной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки.

Модель литниковой системы — приспособление для образования в литейной форме отпечатка системы каналов, подводящих расплав в рабочую полость формы.

Литейный стержень 3 — это отдельно изготовляемый элемент формы; применяется для образования в отливке отверстия или внутренней полости. Стержень изготовляют с помощью стержневого ящика 4, в который после его сборки подают стержневую смесь, обычно состоящую из кварцевого песка, связующего и специальных добавок.

Стержневой ящик — приспособление, имеющее полость для получения в ней стержня нужных размеров и очертаний. Для улучшения газоотвода из стержня в нем выполняют центральный вентиляционный канал 5. Стержень устанавливают при сборке на опорные части в соответствующие углубления (гнезда) формы, образуемые выступающими частями 6 модели. Опорные части стержней называют стержневыми знаками.

Литейная форма состоит из двух полуформ: верхней 8 и нижней 7; их изготовляют из формовочной смеси, уплотняемой в опоках 9.

Литейной опокой называют приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, транспортировке ее и заливке жидким металлом. Формовочная смесь обычно состоит из кварцевого песка, глины, воды и специальных добавок.

Процесс изготовления литейных форм и стержней из формовочных и стержневых смесей называют формовкой. Литейную форму изготовляют в такой последовательности. На модельную

плиту 10 устанавливают половину модели 2 и опоку 9, насыпают в опоку формовочную смесь и производят ее уплотнение (рис. 1, а). Излишек смеси счищают, прокалывают вентиляционные каналы 11, кантуют опоку на 180° и извлекают из полуформы модель. Аналогичным образом изготовляют верхнюю полуформу, которая наряду с отпечатком второй половины модели содержит также

элементы литниковой системы, получаемые с помощью соответствующей модельной оснастки. После этого осуществляют сборку формы, для чего устанавливают в нижней полуформе стержень и накрывают ее верхней полуформой (рис. 1, б). Для обеспечения требуемой точности сборки опоки имеют специальные втулки 12, в которые вставляют центрирующие штыри 13.

Жидкий металл при заливке формы оказывает выталкивающее давление на верхнюю стенку ее полости, в результате чего верхняя полуформа может приподняться («всплыть») с образованием зазора по плоскости разъема, через который расплав будет вытекать наружу. Для предотвращения этого верхнюю полуформу скрепля

ют с нижней скобами 14 (рис. 1, в) или устанавливают на верхнюю полуформу груз.

Подвод жидкого металла в полость формы осуществляется по литниковой системе, которая обычно состоит из литниковой чаши (или воронки) 15, стояка 16, шлакоуловителя 17 и питателя 18. К литниковой системе относят также выпор 19, служащий главным образом для вывода из рабочей полости формы 20 воздуха и газов. Питатель обычно выполняется в нижней полуформе, а остальные элементы литниковой системы в верхней.

После затвердевания и охлаждения залитого расплава форму разрушают, извлекая из нее отливку с литниковой системой (рис. 1, г). Затем осуществляют отрезку литников, очистку отливки от остатков формовочной и стержневой смеси и обрубку заливов металла. Полученную таким образом отливку 1 отправляют на склад готовой продукции.

Отливка. Для изготовления отливок обычно используют черные (чугун, сталь) или цветные (алюминиевые, магниевые, медные, цинковые) сплавы.

По назначению отливки делят на неответственные, ответственные и особо ответственные. Отливки неответственные предназначены для изготовления деталей, к прочности которых не предъявляется специальных требований. Отливки ответственные предназначены для испытываемых на прочность деталей, работающих при статических нагрузках и в условиях трения скольжения. Особо ответственные отливки производят для испытываемых на прочность деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузок.

Отливки из черных сплавов подразделяют по массе на четыре группы: мелкие (до 100 кг), средние (100—1000 кг), крупные (1000—5000 кг) и особо крупные (свыше 5000 кг).

Кроме перечисленных признаков классификации отливок важное значение для выбора способа их изготовления (соответствующих материалов и оборудования) имеет серийность производства, т. е. годовой выпуск отливок одного наименования в штуках. Существует пять типов (табл. 1) производства отливок: единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное и массовое.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10 Ноября 2021 14:07
Самодельная щековая дробилка в работе

Источник

Стержни литьевых форм

При конструировании внутренних полостей следует придавать стержню конфигурацию, обеспечивающую свободное его извлечение из стержневого ящика.

На рис. 440 приведен пример изготовления стержня для образования в детали цилиндрической полости с внутренними ребрами. По конфигурации стержня возможен разъем только в плоскости А—А (вследствие наличия в полости кольцевого ребра m). Ребра образуют в ящике подрезки; в этих случаях приходится выполнять стержни из отдельных частей и склеивать их, что усложняет изготовление и снижает точность литья. В целесообразных конструкциях (б, в) ребра расположены в плоскости разъема или перпендикулярно к ней; стержень свободно выходит из ящика.

Особые трудности возникают при формовке стержней в конструкциях с перекрещивающимися осями. На рис. 441 изображен трубопровод, представляющий собой магистральную цилиндрическую трубу m с каплевидными цилиндрическими патрубками n, оси которых смещены относительно оси трубы.

В этой конструкции стержень не поддается формовке. При любом расположении плоскости разъема стержневого ящика: горизонтальном (плоскость А—А, вид б), вертикальном (плоскость Б—Б, вид в) или тем более наклонном, образуются подрезки (заштрихованные и зачерненные участки на рисунке).

При заформовке модели в форме с разъемом по плоскости А—А (вид г) также возникают подрезки. Форма не собирается. Соединению верхней и нижней полуформ препятствует стержень (участки о, р на виде д).

Совмещение осей грубы и патрубков (виды е, ж) позволяет отформовать стержень в ящике с разъемом в плоскости А—А или Б—Б. Модель заформовывается при разъеме формы в плоскости А—А.

Если необходимо сохранить перекрещивание осей, то нужно изменить конфигурацию трубы согласно виду 3. Тогда стержень формуется при разъеме стержневого ящика в плоскости А—А или Б—Б, а модель — при разъеме формы в плоскости А—А.

В конструкции (и) патрубкам придано прямоугольное сечение. Заформовка стержня и модели возможна при разъеме по плоскости А—А или по любой другой плоскости, проходящей вдоль патрубков и расположенной в пределах прямолинейного участка боковых стенок патрубка. Трубопровод при этом сохраняет заданную форму.

Установка стержней в форме

Конфигурация внутренних полостей должна допускать свободную установку стержней в форме. Примером несобираемости формы может служить конструкция каплевидного трубопровода (см. рис. 441 д).

На рис. 442, а изображена головка двигателя внутреннего сгорания с колодцем под свечу, образованным консольным стержнем 1. При сборке формы стержень, установленный в верхней полуформе, наталкивается (на участке m) на стержень 2 образующий водяную рубашку головки и предварительно установленный в нижней полуформе.

В правильной конструкции (вид б), колодцу придана конфигурация, допускающая беспрепятственную установку верхней полуформы.

Выход газов

При конструировании внутренних полостей следует обеспечивать выход газов, выделяющихся из стержней при заливке металла.

Пример неудовлетворительной конструкции приведен на рис. 443, а. Газы, выделяющиеся в верхней части стержня, образуют на участках m газовые раковины.

Необходимо предусмотреть отверстия n (впоследствии заглушаемые) для выхода газов (вид б). Лучше придать верхней части отливки сводчатую форму (вид в), обеспечивающую выход газов через верхний знак.

Технологический способ предупреждения газовых раковин состоит в применении стержневых смесей с малым газообразованием.

Ленточные стержни

Тонкие стержни для увеличения прочности обычно армируют проволочным каркасом. Необходимость извлечения каркаса при удалении стержня ограничивает минимальное сечение стержня и требует продуманного расположения окон под знаки.

Толщина стержня, армированного проволокой, для отливок небольшого и среднего размеров должна быть не меньше 6—8 мм. В местных перемычках допустимо утонение стержня до 5 мм.

Ширину полостей рекомендуется делать не меньше b = S + s, где S и s — толщины стенок, образующих полость (рис. 444). Лучше придавать стержням наибольшую допускаемую габаритными размерами толщину.

Унификация стержней

При конструировании деталей с несколькими стержнями примерно одинаковой конфигурации рекомендуется унифицировать стержни, добиваясь сокращения их номенклатуры.

На рис. 445 показан пример унификации стержней для картера рядного поршневого двигателя. В конструкции (а) внутренние полости картера образуются стержнями трех видов — 1, 2, 3. Незначительное изменение конфигурации задней стенки картера (вид б) позволяет свести число видов стержней к двум (1, 2).

Можно довести число видов стержней до одного (вид в). Однако это сопряжено с уменьшением длины среднего подшипника картера, который в машинах подобного типа нагружен больше остальных подшипников и поэтому должен быть длиннее их.

В конструкции (г) унифицированы все крупные стержни. Удлинение среднего подшипника достигается введением дополнительного стержня m, придающего перегородке подшипника коробчатую форму.

Крепление стержней в форме

В отливках с открытыми нижними полостями стержни устанавливают основанием в нижней опоке (рис. 446, а). Стержни, формирующие верхние полости, подвешивают в верхней опоке за обратный конус (вид б) или с помощью проволоки (вид в), укрепляемой на брусе, опирающемся на верхнюю опоку. Целесообразнее опирать верхний стержень на нижний через окно в горизонтальной стенке отливки (вид г).

Знаки выполняют цилиндрическими (виды а, б) или коническими (вид в). Последние обеспечивают более точную установку стержня в поперечном направлении, но осевая фиксация получается менее определенной, чем при цилиндрических знаках, упирающихся в гнезда формы торцами. Нередко применяют сочетание цилиндрических и конических знаков (виц г), причем цилиндрические знаки устанавливают с упором плоского торца в направлении осевой силы, действующей на стержень при заливке.

Для упрощения изготовления рекомендуется избегать галтелей на торцах отверстий детали (рис. 448, виды а), делая знак гладким (виды б).

Обычно для крепления знаков используют имеющиеся на детали отверстия. В отливках с замкнутыми внутренними полостями стержни крепят с помощью специальных знаков, выводимых через отверстия в стенках отливки. В готовом изделии отверстия могут оставаться открытыми, если это допустимо по функциональному назначению детали. Отверстия, портящие внешний вид детали, а также отверстия полостей, которые должны быть герметичны, заглушают.

Для повышения устойчивости крепления и облегчения выбивки стержней отверстиям под знаки следует придавать максимальные размеры, допустимые без существенного ослабления детали и без ущерба для ее внешнего вида.

Расположение знака должно обеспечивать устойчивую и по возможности точную установку стержня во всех трех измерениях. Крепление должно быть достаточно прочным для того, чтобы выдержать вес стержня, а при заливке противостоять динамическому действию потока металла и гидростатических сил, вызывающих всплывание стержня вследствие различия удельных весов жидкого металла и материала стержня. Практически наибольшее значение имеет гидростатическая сила.

Гидростатическая подъемная сила, действующая на стержень, находящийся в жидком металле, равна

где V — объем стержня; ρ_м и ρ_ст — соответственно плотность металла и материала стержня; g — ускорение силы тяжести.

Пусть объем стержня 15 дм 3 ; ρ_м = 7,4 кг/дм 3 (жидкий чугун); ρ_ст = 1,4 кг/дм 3 (подсушенный стержень). Гидростатическая сила Р = 15·(7,4–1,4)·9,8 = 90 Н, т. е. превышает силу тяжести стержня (G = 15·1,4·9,8 = 21 Н) примерно в 4 раза.

Для предотвращения всплывания необходимо располагать знаки с упором в верхнюю часть формы.

Недопустимо консольное крепление стержней с большим вылетом консоли относительно точки крепления (рис. 449, виды а), так как гидростатические силы вызывают выворачивание стержня из гнезда. Такие стержни следует крепить в двух точках (виды б).

Стержень криволинейного трубопровода (рис. 450, а) под действием гидростатических сил, приложенных к центру плавучести стержня, поворачивается вокруг знаков, как вокруг оси. Необходимо ввести дополнительную поддержку в виде знака 1, расположенного на изогнутой части трубопровода (вид б).

Иногда стержни подкрепляют против провисания, всплывания и боковых смещений с помощью жеребеек — металлических скобок или шпилек с ножками, одну из которых упирают в форму, а другую в стержень. При заливке жеребейки сплавляются с металлом.

При чугунном и стальном литье их изготовляют из стали, при цветном — из того же металла, что и отливка.

Применение жеребеек нарушает однородность металла стенок и снижает прочность отливок. Недопустимо применение жеребеек в полостях, от которых требуется герметичность.

На рис. 451 показаны варианты крепления массивного стержня, образующего полость цилиндрической корпусной детали. Расположение знаков в полости А—А разъема формы (вид а) не обеспечивает выхода газов из стержневой смеси. При расположении знаков в нижней полуформе (вид б) стержень не укреплен против всплывания; выход газов из стержня не обеспечен. В правильной конструкции (в) стержень зафиксирован знаками во всех направлениях; верхние знаки вместе с тем обеспечивают вентиляцию стержня. Для устойчивого крепления стержня следует предусматривать несколько парных знаков по периферии (лучше всего три).

Для облегчения выбивки стержневой массы целесообразно располагать знаки попарно по одной оси. В деталях со стержнями большой протяженности отверстия под знаки следует размещать в шахматном порядке (как показано на виде в).

Знаки не должны мешать сборке формы. В корпусной детали с внутренней полостью (рис. 452, а) при расположении знаков, указанном на рисунке, сборка формы практически невозможна.

В правильной конструкции (б) знаки расположены в плоскости разъема.

На видах (в, г) показан для этой же детали вывод знаков на боковые стенки. Расположение знаков под углом к плоскости разъема (вид в) делает форму несобираемой. Правильным является расположение знаков перпендикулярно к плоскости разъема (вид г).

Отверстия под знаки

Кромки отверстий под знаки, как правило, усиливают ребордами ( обливками ) для компенсации ослабления прочности стенок. В чугунных отливках реборды предупреждают отбел чугуна, вызываемый быстрым остыванием кромок отверстий.

Плоскости соединения знака со стержнем, а также перехода знака в гнездо формы нецелесообразно выполнять перпендикулярно к оси знака. На рис. 453, а, б показано неправильное, а на рис 453, в правильное расположение отверстий в наклонных стенках.

Для облегчения выполнения знаков на стержне и во избежание ослабления стенок отливки при случайных смещениях знаков отверстия под знаки следует отдалять от ближайших стенок на расстояние s = 3—5 мм (вид в).

На рис. 454 изображены способы заглушения отверстий под знаки.

Цилиндрические отверстия небольшого диаметра (до 60 мм) заглушают резьбовыми пробками (виды а—д).

Герметичность достигается с помощью конической резьбы (виды б, в) или резьбы, нарезанной «на выход», затягиваемой до врезания последней нитки в резьбовое отверстие (вид ж). Применяют также расчеканку или развальцовку заглушек (вид з). В отливках из пластичных металлов (стальное и цветное литье) завальцовывают материал детали на заглушку (вид и). Для центровки вальцующего инструмента необходимо предусматривать в заглушках центральные отверстия m.

Заглушки устанавливают на герметизирующих мазях. Для деталей, работающих при высоких температурах, применяют жаростойкие мази (силоксановые змали с алюминиевым или цинковым порошком).

Для улучшения внешнего вида элементы для завертывания выполняют впотай (виды в, г, ж, и). Наружные шестигранники и четырехгранники срезают заподлицо с кромками отверстий (вид б).

Окна большого размера или фигурной формы закрывают привертными пластинками или литыми крышками (вид е).

На виде (к) показана завальцовка тонколистовой заглушки в кольцевые канавки.

Сферические деформируемые заглушки (вид л) изготовляют из пластичной низкоуглеродистой стали. При установке заглушку расплющивают с упором на плоскую оправку, причем кромки ее заходят в предварительно проделанную в отверстии канавку, образуя прочное и герметичное соединение.

На виде (м) показана установка заглушки с расплющиваемым сферическим днищем (конструкция применима при возможности подвода изнутри отливки).

Другой способ — развальцовка заглушки на конус (вид н) также требует подвода обрабатывающего и вальцующего инструмента изнутри.

В стальных отливках заглушки крепят пайкой или обваркой (вид о).

В деталях, работающих при температурах не более 100—120°С, заглушки устанавливают на эпоксидных клеях (вид п).

Из рассмотренных способов предпочтительны конструкции, требующие минимальной механической обработки, — со штампованными заглушками (виды л, м, о, п), а для резьбовых отверстий — с заглушками на конической резьбе.

Нежелательны заглушки с углублениями и карманами (виды д, з, к, о), образующими грязевые мешки и портящими внешний вид изделия. Наиболее целесообразны в этом отношении конструкции м, н, п.

Источник

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ

Стержень – это отдельно изготовляемая часть литейной формы, которая устанавливается в нее при сборке и подготовке к заливке.

1. Виды стержней.

В литейных цехах применяют большое количество разнообразных стержней, которые различаются размерами, весом, конфигурацией, назначением и другими особенностями. В зависимости от назначения стержни делят на центровые, наружные, литниковые, подкладочные и вспомогательные.

Центровые стержни 1 (рис. 1) предназначены для оформления в отливках внутренних полостей и отверстий.

Наружные стержни 2 (рис. 2) оформляют наружные очертания отливок (впадины и выступающие части – бобышки, приливы и т. п.).

Рис. 1. Центровые стержни: 1 – стержни; 2 – жеребейки

Рис. 2. Наружные стержни: 1 – центровые стержни; 2 – наружные стержни

Литниковые стержни служат для оформления в форме элементов литниковых систем. Различают несколько разновидностей стержней для оформления элементов литниковых систем: заливочные чаши 3 и выпорные чаши 4, фильтровальные сетки 5, стояки 6 и питатели 7 (рис. 6.56) и др.

Рис. 3. Литниковые стержни: 1 – центровые стержни; 2 – питатель; 3 – чаши заливочные; 4 – чаши выпорные; 5 – сетки фильтровальные; 6 – стержни, выполняющие стояки; 7 – стержни, выполняющие питатели

Подкладочные стержни 3 (рис. 4, а) служат для упрочнения отдельных мест формы, испытывающих большое давление со стороны стержней. Они также применяются для предупреждения вдавливания (под давлением веса стержня) жеребеек в поверхность формы (рис. 4, б).

Рис. 4. Подкладочные стержни: 1 – центровые стержни; 2 – жеребейки; 3 – подкладочные стержни

Вспомогательные стержни 10 применяют для заделки весок каркасов основных стержней (рис. 5, а) и выходных отверстий вентиляционных каналов (рис. 5, б), а также при использовании так называемых легкоотделимых прибылей (рис. 5, в). В эту группу входят также стержни-заглушки (рис. 5, г), служащие для прикрытия знака основного стержня при сборке формы.

Рис. 5. Вспомогательные стержни

По конструктивным особенностям литейные стержни делят на неразъемные и сборные, объемные и оболочковые.

Неразъемные стержни изготовляют целиком в одном стержневом ящике.

Сборные стержни получают путем склеивания, сборки или объединения другими способами нескольких раздельно изготовляемых частей.

Объемные стержни не имеют внутри открытых полостей.

Оболочковые стержни имеют открытые внутренние полости и равномерную толщину стенок (6–8 мм).

По конфигурации и условиям службы в форме во время ее заливки расплавленным сплавом стержни делят на пять классов (рис. 6).

Рис. 6. Классы стержней

Стержни 1-го класса имеют сложную конфигурацию, очень тонкие сечения и небольшие знаки, которые со всех сторон омываются расплавленным сплавом. Такие стержни образуют в отливках необрабатываемые ответственные внутренние полости, которые должны иметь высокую степень чистоты поверхности.

Стержни 2-го класса имеют сложную конфигурацию, в которой сравнительно массивные части сочетаются с тонкими выступами, ребрами и перемычками. Они характеризуются значительными знаками и образуют в отливках полностью или частично необрабатываемые ответственные полости.

Стержни 3-го класса имеют несложную конфигурацию и образуют в литье внутренние полости и отверстия, к чистоте которых предъявляются повышенные требования.

Стержни 4 и 5-го классов имеют простую конфигурацию и образуют в крупных отливках большие неответственные внутренние полости, которые подвергаются или не подвергаются механической обработке.

В зависимости от веса и объема стержни условно делятся на несколько групп: мелкие весом до 5 кг; средние весом до 100 кг; крупные весом до 500 кг; особо крупные весом более 500 кг.

2. Требования, предъявляемые к стержням.

Вновь изготовленные сырые (до сушки) стержни во время укладки на сушильные плиты и на этажерки, а также во время транспортирования испытывают удары и сотрясения. Находясь, продолжительное время в сырой форме до ее заливки, сухие стержни могут впитывать влагу и осыпаться. Во время заливки стержни подвергаются большому силовому и тепловому воздействию со стороны расплавленного литейного сплава.

В связи с этим стержни должны удовлетворять следующим основным требованиям:

– достаточно высокая прочность в сыром состоянии (до 0,1 Н/мм 2 );

– высокая прочность в сухом состоянии (до 3,0 Н/мм 2 );

– высокая поверхностная прочность;

– непригораемость к отливке;

– хорошая выбиваемость из отливки.

Высокая прочность стержней в сыром состоянии обеспечивается применением смесей, содержащих глину или бентонит, а также водные крепители (сульфитную барду, патоку, декстрин), установкой внутрь стержней арматуры, укреплением выступающих и тонких мест шпильками или гвоздями.

Высокая прочность стержней в сухом состоянии достигается применением смесей, содержащих высокопрочные неводные крепители (П, ПТ, ПК и др.), применением арматуры, а также сушкой.

Малая гигроскопичность стержней обеспечивается применением стержневых смесей, содержащих неводные крепители (П, ПТ, ПК и т. п.).

Высокая поверхностная прочность стержней достигается покрытием их поверхности упрочнителями – водными растворами сульфитной барды, патоки и крепителем КВ.

Высокая газопроницаемость стержней достигается их сушкой, а также выполнением искусственной вентиляции.

Хорошая податливость стержней обеспечивается введением в смеси органических добавок, выгорающих при сушке (древесных опилок, торфа, навоза и др.), снижением в них содержания глины, а также применением пустотелых коробчатых или оболочковых стержней.

Непригораемость стержней к отливке достигается применением смесей на основе высокоогнеупорных материалов (магнезита, циркона и др.), покраской или натиркой их противопригарными красками или пастами.

Хорошая выбиваемость стержней из отливок обеспечивается использованием песчаных стержней, содержащих органические крепители или снижением в них глины, с этой же целью в стержневые смеси вводят дополнительные добавки.

Перечисленные выше требования обеспечиваются также соблюдением технологического процесса изготовления стержней.

3. Знаки стержней, методы крепления стержней в форме

Кроме основы, оформляющей полости и другие части отливки, стержень должен иметь дополнительные элементы – знаки. Знаки предназначены для установки стержней в форму, правильности установки и надежности их крепления в форме и легкого удаления газов из стержня.

Удобство установки стержней в форму достигается приданием знакам достаточной конусности и уклонов, изготовлением знаков сопряженных элементов модельного комплекта (модель и стержневой ящик) с учетом зазора.

Правильность установки и надежность крепления стержней в форме обеспечиваются правильным выбором размеров знаков, а также устройством в них фиксаторов.

Для предотвращения смещения стержней вокруг горизонтальной оси на их знаках делают фиксаторы в виде прямого среза (рис. 7, а) или двух косых (рис. 7, б).

Рис. 7. Фиксаторы стержней

Предотвращение продольного смещения стержня достигается устройством на конце его знака трапецеидального выступа (рис. 7, в). Такой фиксатор одновременно предупреждает осевой поворот стержня вокруг горизонтальной оси. В стержнях с вертикальными знаками фиксаторы выполняют в виде среза на нижнем знаке (рис. 7, г). Такой фиксатор предупреждает разворот стержня относительно вертикальной оси.

Недостаточные по длине знаки могут привести к сдвигу – смещению или перекосу стержней, а знаки с недостаточной площадью опоры – к разрушению знака формы.

Следует иметь в виду, что слишком большие знаки стержней вызывают излишний расход стержневых смесей и повышают трудоемкость изготовления стержней. Кроме того, при этом необоснованно увеличиваются размеры опок и стержневых ящиков.

В большинстве случаев знаки обеспечивают не только точную фиксацию, но и надежное крепление стержней в форме (рис. 8).

Рис. 8. Способы надежной фиксации стержней в форме на знаках: а – при помощи двух горизонтальных знаков; б – при помощи двух вертикальных знаков; в – при помощи одного вертикального и одного горизонтального знака; г – при помощи знака «грибка»

Иногда при использовании же отдельных конструкций стержней требуется их дополнительное крепление в форме, которое осуществляется различными способами, главнейшие из которых приводятся ниже.

1. Устройство развитых нижних опорных знаков 1 (рис. 9, а) у стержней, не имеющих верхних опорных знаков.

2. Прикрепление вески каркаса стержня, подвешиваемого в верхней полуформе, к крестовинам опоки (рис. 9, б).

3. Применение опорных (рис. 9, в) или распорных (рис. 9, г) жеребеек.

4. Замена одного опорного знака консольного стержня (рис. 9, д) системой, при которой один стержень одновременно оформляет отверстие или внутреннюю полость двух отливок (рис. 9, е).

5. Устройство в так называемых накладных стержнях знаков и обратных конусов (рис. 10, а стержень 3). Такие стержни накладывают на модель или вкладывают в ее полость перед заполнением опок смесью и заформовывают вместе с моделью. При извлечении модели накладные стержни благодаря обратной конусности их знаков остаются в форме.

Рис. 9. Специальные способы крепления стержней в форме

Для снижения себестоимости отливок необходимо по возможности стержни 1 (рис. 10, а) заменять частью литейной формы – песчаными болванами 2 (рис. 10, б).

Рис. 10. Замена частей стержня сырым болваном: а – отливка с цельным стержнем; б – часть стержня заменена сырым болваном 2

4. Арматура для стержней

При изготовлении литейных стержней применяется металлическая арматура в виде металлических прутков, планок или фасонных каркасов.

Арматура предназначена для повышения прочности стержня, обеспечения удобства поворота (кантовки) и транспортировки стержней, а также для установки крупных стержней в формы. Последнее достигается наличием в каркасах весок, позволяющих с помощью крючков поднимать и транспортировать стержни различными грузоподъемными средствами. Каркасы, повышая прочность стержня, позволяют применять более дешевые стержневые смеси с использованием недефицитных дешевых крепителей, а в отдельных случаях — сырые стержни, что снижает себестоимость отливок. Важной операцией при изготовлении стержней является их армирование металлическими каркасами для увеличения сырой прочности. Тип и размер каркаса выбирают в зависимости от сложности стержня, его габаритных размеров, конфигурации, расположения в форме.

Каркас должен отвечать определенным требованиям: обеспечивать достаточную прочность и жесткость стержня, не препятствовать усадке отливки при затвердевании, не мешать устройству в стержнях вентиляционных каналов, быть легкоустанавливаемым в стержневом ящике и легкоудаляемым из отливки при выбивке. Варианты каркасов показаны на рис. 6.64.

Рис. 11. Стержневые каркасы: а – проволочные; б – сварные планки; в – рамочные литые чугунные; г – комбинированные; д – коробчатые; е – трубчатые; 1 – подъемы; 2 – основания; 3 — шпильки; 4 – проволока

Каркасы отличаются большим разнообразием и классифицируются по ряду признаков. По применяемым материалам различают каркасы проволочные, литые и комбинированные.

Для тонких простых стержней применяют проволоку диаметром 3…10 мм, для более сложных стержней используют проволочные каркасы (рис. 11, а). Для изготовления крупных стержней применяют сварные (рис. 11, б), литые чугунные (рис. 11, в) и комбинированные (рис. 11, г) каркасы. Соединением в общую конструкцию литых чугунных и стальных проволочных элементов с помощью вязальной проволоки либо заливки чугуна получают комбинированный каркас. Рациональным является применение каркасов из разборных и нормализованных элементов (рис. 11, е). В большие каркасы заливают «вески» (подъемы), с помощью которых стержни транспортируют и устанавливают(рис. 11, д).

Комбинированные каркасы представляют собой сочетание литого основания в виде рамки или рамки с литыми торцами, в которое залиты стальные проволочные элементы, изогнутые по форме стержня. Их также изготовляют путем сочетания нескольких каркасов (рис. 12).

Рис. 12. Стержень с комбинированным каркасом

По методу изготовления каркасы бывают слесарные, литые и сварные.

Слесарные каркасы получают путем отрезки проволочных и прутковых заготовок от мотка проволоки с последующим их изгибанием и связыванием концов вязальной проволокой.

Литые и комбинированные проволочно-литые каркасы отливают в почвенных литейных песчано-глиннистых формах, которые изготовляют с помощью деревянных моделей и модельных щитков (рис. 13). Последние представляют собой приспособление, в котором алюминиевая модель каркаса 1 жестко закреплена на деревянном щитке 2.

Рис. 13. Модельный щиток

Сварные каркасы получают путем отрезки стальных проволочных, прутковых, листовых, трубчатых и полосовых заготовок и сваривания их между собой.

Сборные каркасы (рис. 14) собирают в стержневом ящике во время изготовления стержня из отдельных литых или стальных планок и планок с весками.

Рис. 14. Стержень со сборным каркасом

Для получения отливок высокого качества и необходимых технологических свойств стержней каркасы должны удовлетворять определенным требованиям, главнейшими из которых являются: прочность, жесткость, отсутствие торможения усадке сплава, обеспечение вентиляции стержней, легкость удаления или разрушения при выбивке стержней и очистке отливок.

Отсутствие торможения усадке затвердевающего сплава достигается правильным выбором зазоров между каркасом и поверхностью стержня (табл. 1).

Таблица 1 Расстояния между литым каркасом и поверхностью стержней

L, мм

Размеры, мм
l	h	h1	h2
200–630	25–30	20–25	20–25	20–25
630–1000	35–40		25–30
1000–1600	40—45	25–30	30–35	30–35
1600–2000	50—65	30–35	35–40
2000–3150	60–65	35–40	40–45	40–45

Прочность каркасов обеспечивается выбором размеров элементов, отсутствием в них дефектов (трещин, раковин и т. п.), а также надежностью весок и соединения отдельных частей каркаса.

Жесткость каркаса достигается применением отожженной проволоки, которая отличается отсутствием упругих свойств. Элементы, сделанные из вязкой проволоки, не пружинят, т. е. не деформируют стержень, предупреждая образование в нем трещин и поломок.

Вентиляция стержней достигается устройством в каркасах отверстий (рис. 11, д, е).

Легкость разрушения каркасов (при невозможности их извлечения из полости отливки при ее очистке) обеспечивается устройством в литых планках пережимов, уменьшающих живое сечение тела каркаса, который при ударе разрушается в этом месте.

5. Вентиляция стержней

Стержень во время заливки формы соприкасается с расплавленным сплавом, что затрудняет выход из него газов. Для хорошего газоотвода дополнительно к газопроницаемости стержневого материала в стержне устраивают искусственную вентиляцию (рис. 15).

Рис. 15. Способы выполнения газоотводных каналов в стержне: а – вентиляционной иглой; б – шомполом; в – установкой выплавляемых и удаляемых после сушки фитилей; г – прорезанием каналов по плоскости разъема стержня; д – жгутом (веревочным или резиновым); е, ж – заполнение пустотелого стержня пористым материалом; 1 – игла; 2 – шомпол; 3 – фитиль; 4– канал; 5 – жгут; 6 – шлак

В зависимости от характера стержня (конфигурации, размеров и т. п.), а также способа его установки в форме применяют различные методы искусственного вентилирования стержней – вывода газов из стержней в атмосферу, главнейшими из которых являются:

– устройство газоотводных каналов 1 путем их накола душником (рис. 15, а) или шомполом 2 (рис. 15, б);

– оформление криволинейных газоотводных каналов в тонких и ленточных стержнях с помощью выплавляемых фитилей 3 (рис. 15, в);

– прорезание вентиляционных каналов 4 на разъеме сборных стержней (рис. 15, г);

– оформление криволинейных газоотводных каналов в тонких и ленточных стержнях выдергивающимися после набивки стержня веревочными шнурами 5, (Ø 3–5 мм) или резиновыми жгутами (Ø 8–10 мм) (рис. 15, д);

– устройство внутри крупных массивных стержней полостей 6, заполняемых пористым материалом (рис. 15, е, ж), такие полости могут оформляться трубчатыми и коробчатыми каркасами с выполненными в них отверстиями (рис. 15, д, е).

Источник