Особенности и преимущества метода литья в ХТС

Кварцевый песок, который содержит минимальное количество глины, смешивали с жидким стеклом и заполняли этой смесью стержневой ящик. Для более быстрого затвердевания стержень продували углекислым газом. В результате образовывалась достаточно прочная масса, что важно при манипуляциях с простановкой стержней, а также при воздействии заливаемого расплава в форму.

Со временем в жидкостекольные смеси стали добавлять различные поверхностно-активные вещества (ПАВы). Они делали смеси жидкотекучими для более лёгкого заполнения полости формы стержней, добавки ПАВ снижали их прочность после затвердевания стержней и облегчали выбивку. Однако повышенное содержание органических добавок ограничивало спектр их применения и могло вести к повышенному браку отливок, в частности, к газовым дефектам, вызванным большой газотворной способностью смеси.

При этом отечественная литейная промышленность, несмотря на недостатки, многие годы работала с применением этих способов.

С использованием жидкого стекла пробовали изготавливать и формы. Ведь самой распространённой технологией получения отливок было литьё в песчано-глинистые формы (ПГС). При всех своих преимуществах, это трудоёмкий способ. Для него необходимо мощное и габаритное оборудование — смесители, формовочные машины. Кроме того, ПГС — это многокомпонентная система, управлять которой непросто.

В случае же применения холоднотвердеющих смесей отпадает необходимость в громоздком оборудовании, процесс получается прозрачным и управляемым.

Однако стабильно и массово получать формы ХТС, используя в качестве связующего жидкое стекло, так и не получилось. ХТС на жидком стекле отлично показали себя для изготовления стержней в стальном литье. Однако живучесть данных смесей очень низкая, а регенерировать их трудно, кроме того, возникали сложности с выбиваемостью отливок.

Современные ХТС

Наука не стоит на месте, развивается и литейное производство. Так в жизни литейщиков появились современные ХТС. В зависимости от набора химических веществ, которые используются для их получения, смеси разделяются на способ использования.

Если в качестве связующего применяют различные химические смолы, смешанные с отвердителями, это называется, No-bake процесс. Он используется чаще для изготовления форм.

Когда же готовая форма из смеси песка со смолой продувается газообразным отвердителем, это называется Cold-Box процесс, и таким способом чаще получают стержни.

За счёт стабильности используемых компонентов и доступности широкого спектра химических веществ можно подобрать состав ХТС, подходящий для номенклатуры конкретного производства и стабильно получать качественные отливки.

Современные связующие работают практически с любыми видами песка, меняется только расход связующего.

В качестве модельной оснастки может применяться любой материал — дерево, металл, пластик. Формовочная смесь обладает хорошей жидкотекучестью, чтобы даже при небольшом уплотнении на вибростоле повторить конфигурацию модели. После затвердевания формы, которая происходит за 10 – 15 мин., заливка возможна даже без опоки.

Регенерация осуществляется механическим или термическим способами.

Основные виды современных ХТС

Для No-bake процесса:

- Альфа-сет процесс.

Основан на использовании в качестве связующего щелочной фенольной смолы, отверждаемой сложным эфиром. В составе химии, которая используется в этом процессе, нет фосфорных и серных соединений, что положительно влияет на качество отливок из стали.

- Pep-set процесс.

Используются смолы на полиуретановой основе. Процесс отверждения катализаторами очень хорошо контролируется и управляется. Это позволяет получать отливки с минимальными дефектами, зависящими от качества формы.

- Furanпроцесс.

В качестве связующего используется фурановая смола и кислотное отверждение растворами органических сульфокислот. Формовочная смесь на основе этого процесса может состоять в основном из регенерированного песка, что экономно для производства, а отливки при этом получаются качественные, с хорошей поверхностью и легко выбиваются.

Для  Cold-Box процесса:

- amin-процесс

Кварцевый песок, смешанный с фенолформальдегидной смолой и изоцианатом продувается катализатором — газообразным амином. Метод «некапризен» к качеству песка, процесс отверждения идёт очень быстро, что позволяет сократить время производственного цикла.

- resol CO2 процесс

В этой технологии используются щелочные фенолформальдегидные смолы, продуваемые углекислым газом. Смеси, приготовленные по этой технологии, отличаются простотой изготовления, хорошейтекучестью и прочностью.

Чем хорошо литьё в ХТС

- высокая геометрическая точность получаемых отливок — в среднем класс точности 8-10 по ГОСТ 26645-85, при этом точность отливок, полученных, например, по ПГС -- 12-14.

- высокое качество поверхности — минимальный пригар, отсутствие пор и газовых раковин

- снижение массы отливки, потому что увеличенная размерная точность и качество поверхности позволяет уменьшить припуски на механическую обработку

- получение тонкостенного литья

- чистовые поверхности можно получать даже без дополнительной обработки

- возможность получения форм сложной геометрии

- отсутствие ограничений по используемому сплаву — можно заливать чугун, а можно алюминий

- отличная регенерируемость смесей — до 95 % песка, например, можно восстановить термомеханической регенерацией и вторично использовать

Таким образом, применение литья в ХТС даёт очевидные экономические преимущества:

- выход годного выше, за счет увеличения точности, что потом также отразится и на снижении расходов по дальнейшей механообработке 

- экономия производственных площадей, потому что уходит необходимость в создании смесеприготовительного отделения в цеху

- снижение объёмов перемещения смеси внутри цеха

- получение более гибкого производства, которое легко подстраивается под новую номенклатуру

- снижение объёма капитальных вложений, необходимых для внедрения этой технологии, по сравнению с ПГС.

Основное оборудование для получения форм ХТС

 1. ХТС готовят в шнековых или лопастных смесителях, установленных прямо на участках формовки. Смесители бывают постоянного или периодического действия в зависимости от нужд производства.

Сначала в смеситель засыпается песок и вводится жидкий катализатор. Затем добавляется смола.

Вся подача компонентов осуществляется насосами в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой.

2. Для равномерного распределения смеси по опоке и предварительного уплотнения используется вибростол. Он состоит из подвижной и статической рамы, на которой установлены электромоторы, работающие с дисбалансом, при этом возбуждая вибрации. В результате этих вибрации и достаточной жидкотекучести смеси отлично заполняют даже полости сложных форм.

3. Пневмотранспорт, который транспортируют песок и отработанную смесь от накопительного к расходному бункеру и на регенерацию.

4. Выбивная решётка разрушает форму, отделяя отливку, дробит, отсеивает и даже предварительно регенерирует отработанную формовочную смесь.

5. Для механической регенерации отработанной смеси в индивидуальном, мелкосерийном и серийном производстве используют виброоттирочную машину. Связующая смола удаляется с песчинок за счёт интенсивного перетирания смеси. Она превращается в пыль, которая удаляется системой аспирации.

6.  Для увеличения выхода годного регенерата к комплексу механической регенерации зачастую добавляют термическую регенерацию, где идет процесс выгорания связующего.

7.  Отдельные единицы оборудования для получения отливок с использованием ХТС могут быть соединены в автоматические формовочные линии для серийного и массового  производства литейных форм.

Специалисты компании СЛТ помогут подобрать оборудование для приготовления ХТС и форм на их основе для вашего предприятия. Проведём модернизацию или оснастим производство с нуля и «под ключ».