Стержневые машины

Стержневые машины, песчаные стержни

Стержневые машины создают специальные стержни из формовочной смеси - она с помощью шнека подается в форму стержня под давлением. Этим обеспечивается неплохая точность изготовления и низкая себестоимость получения одной формы за счет автоматизации производственного процесса. На сленге профессионалов их называют "стержневые автоматы», или «стержневые комплексы». Точность отверстий получается такая же, как и для всех остальных деталей отливки. Прочность стержней практически всегда выше (кроме специфических случаев использования сырого стержня на сухом) прочности классической ПГС-формы. Качество поверхности, получаемое от стержня также выше, в т.ч. и благодаря возможности применения противопригарных красок для стержней.

Литейные песчаные стержни играют очень большую роль в получении отливок. Классическим стержнем называется часть литейной формы, оформляющая внутреннюю часть отливки. Её нельзя получить с помощью только двух полуформ, так как они оформляют преимущественно наружные части отливки. Наглядным примером применения литейных песчаных стержней является отливка «корпуса редуктора» или «коробки переключения скоростей», которые всегда имеют поднутрения и отверстия для установки шестерен, валов и т.д.

Литейные песчаные стержни изготавливают вручную, заполняя оснастку (стержневой ящик) смесью руками, механизированным способом (смесь подается из шнекового смесителя или бункера по течке), автоматическим или автоматизированным способом на стержневых машинах (автоматах).

Обычно стержневой машиной называют набор механизмов для сборки/разборки ящика, заполнения его смесью и отверждения смеси в ящике без вспомогательного оборудования: смесителя для приготовления смеси, пневмотранспорта, системы нейтрализации отходящих газов (скруббера), манипулятора замены оснастки. Автомат – машина, которая может работать (совершать движения исполнительных механизмов) по заданной программе без управления каждым движением человеком. Стержневой автомат (машину), оснащенную вышеуказанными системами (смесеприготовления, нейтрализации и т.д.) часто называют стержневыми центрами или стержневыми комплексами.

В настоящее время с распространением возможностей быстрого и недорогого проектирования и изготовления оснастки стержневой автомат (машина, центр, комплекс) является лучшим решением для изготовления стержней не только в крупносерийном и серийном производстве, но и зачастую в мелкосерийном и даже единичном.

Развитие технологий связующих материалов привело к широкому распространению и доминированию синтетических связующих материалов в производстве стержней. Они широко применяются как для технологии ручной и механизированной формовки, так и для автоматической машинной формовки, как по холодной оснастке Cold-box (Amin, Beta-set, Resol, SO2) с продувкой газообразными катализаторами и отвердителями, так и по горячим (нагреваемым) ящикам Hot-box, в т.ч. и по технологии оболочковых форм и стержней.

Технология Cold-box Amin

По оценкам специалистов, в настоящее время 80-90% мирового машинного производства стержей приходится на оборудование, работающее по технологии Cold-box. 

Технология Cold-Box заключается в отверждении стержней в холодном (специально не нагреваемом) стержневом ящике (оснастке) за счет химической реакции полимеризации связующего в стержневой смеси в результате направленного пропускания через неё (продувки) различных газов (отвердителей или катализаторов). В зависимости от типа применяемого связующего (технологического процесса) и его количества прочность стержней может достигать 3 МПа и более.

Cold-Box Amin - фенол-уретановая XTC-технология для литейного производства, разработанная в США в 1970-х годах и с тех пор стала очень популярной. 

В состав Cold-Box Amin входят:

• кварцевый песок, который выступает в качестве наполнителя.
• фенолформальдегидная смола, при застывании которой образуется рабочая поверхность формы.
• газовый катализатор-отвердитель на основе аминов (именно от него и произошло название технологии).
• изоцианат, улучшающий качество формовочной смеси.

Процесс создания формы с использованием технологии Cold Box Amin отличается простотой и высокой скоростью. Песок смешивается со смолой, после чего задувается в оснастку при помощи сжатого воздуха. Благодаря создаваемому давлению он занимает весь объем, в нем не образуются пустоты или пузыри. Далее происходит процесс формировки. Песку придают необходимую конфигурацию. Затем в бокс подается катализатор, смешанный с активатором. В результате смола быстро затвердевает по всему объему. Примечательно, что колд-бокс подходит для создания стержней и деталей сложных форм, поэтому его часто используют на машиностроительных и станкостроительных предприятиях.

Преимущества технологии Cold-box Amin

К преимуществам технологии Cold-box Amin относятся:

• возможность создания высокоточных форм - данную технологию можно использовать для разработки эталонов и образцов;
• высокая производительность и малые трудозатраты - это достигается за счет высокой скорости формовки и застывания смолы;
• универсальность - при помощи Cold-box Amin можно изготовить любые детали массой от 10 г до 500 кг. Технология подходит для работы с любыми типами металлов: чугун, сталь, цветмет, алюминий и пр.
• практичность - данная система может работать с любым типом песка; его размеры, состав, угловатость и другие характеристики не влияют на качество изготовления формы. Единственное, что для мелкой фракции или для загрязненного материала возможно увеличение количества ХТС-смолы. При формовке влажность песка не должна превышать 0,2%.
• удобство использования - готовая деталь после застывания с легкостью извлекается из формы, причем ее можно использовать несколько раз. Смола при подаче катализатора застывает максимально равномерно, поэтому в ней не образуются пустоты, трещины или другие дефекты.

Таким образом, используя стержневые машины, работающие по Cold-Box-Amin-процессу, можно повысить скорость изготовления деталей, снизить трудозатраты, увеличить энергоэффективность и рентабельность производства.