Стержневые смеси в литейном производстве. Какие бывают, в каких случаях применяются
Современное литейное производство всё чаще сталкивается с задачами, где точность, стабильность и воспроизводимость результатов критически важны.
При этом не менее, чем поверхностные характеристики, важны конфигурация и качество внутренних полостей отливок. Именно для их формирования применяются стержни, и от того, какая стержневая смесь используется, зависит получаемый результат.
Понимание технологии изготовления стержней необходимо не только при непосредственном их получении, но и при подборе оборудования для модернизируемого или строящегося цеха, при внедрении новых процессов. В связи с этим компания СЛТ не только поставляет проверенное литейное оборудование, но и обеспечивает технологическое сопровождение, включая подбор стержневого участка под конкретные производственные нужды.
Что такое стержень и зачем он нужен
Стержень — это элемент литейной формы, предназначенный для формирования внутренних полостей и отверстий в отливке, особенно тех, которые не могут быть получены за счёт конфигурации внешней формы. Например, это сквозные и глухие отверстия, каналы, поднутрения.Различают два типа стержней:
Разовые, изготавливаемые из песчаных смесей и разрушаемые после заливки и остывания отливки;
Постоянные, металлические, применяемые в серийных и массовых процессах с использованием металлических форм.
В этой статье основной акцент сделан на разовых стержнях, которые формируются из специальных смесей, отличающихся от формовочных более высокими требованиями к прочности, термостойкости, газопроницаемости и противопригарным свойствам. Это связано с тем, что при заливке металла стержень оказывается со всех сторон окружён раскалённым сплавом и испытывает значительные тепловые и газодинамические нагрузки.
Основные компоненты стержневых смесей
Стержневая смесь состоит из:
Наполнителя — это формовочные пески (кварц, хромит, оливин и др.) различных фракций, иногда с добавлением регенерата.
Связующего вещества, обеспечивающего прочность и термическую стабильность смеси до момента разрушения стержня после заливки и остывания отливки.
Качество и параметры наполнителя подбираются в зависимости от требований к отливке:
поверхность (чистота, точность);
термостойкость (для жаропрочных сплавов);
теплопроводность (влияет на кристаллизацию);
газовыделение (важно для снижения пористости).
Связующие делятся на органические и неорганические, и, в зависимости от технологии, используются в системах с различным способом отверждения.
Классификация стержневых смесей по технологии отверждения
1. Холоднотвердеющие смеси (без нагрева):
Самотвердеющие смеси (отверждение на воздухе):
Органические связующие:
Фурановые: высокая прочность, но значительное газовыделение, требуют активной вентиляции.
Альфасет: баланс между прочностью и экологичностью.
Пепсет: быстрый набор прочности, применим в условиях скоростного производства.
Неорганические связующие:
Жидкостекольные смеси (ЖС): экологичны, дешевы, но требуют специальной обработки и сушки.
АБФК-смеси (альфа-бета-фосфатные): термостойкие, но технологически сложны в применении.
Газотвердеющие смеси (отверждение газообразным катализатором):
На органической основе:
Cold-box amin (на полиуретановой основе): высокая скорость отверждения и стабильность, широко применяются в автоматических линиях.
Betaset, Resol-CO₂: специализированные системы с низким газовыделением.
На неорганической основе:
ЖС-CO₂: дешёвая и простая в применении технология, но с ограниченной прочностью.
Солевые системы: дорогие, но экологически чистые, применимы в алюминиевом литье.
2. Смеси, твердеющие при нагреве:
С последующей сушкой вне формы:
Требуют двойной системы связующих: одно для манипуляционной прочности, другое — для прочности после термообработки.
Органические компоненты: льняное масло, олифа, декстрин, карбоксиметилцеллюлоза.
Неорганические: жидкое стекло, глина, каустическая сода.
Горячее отверждение (в оснастке):
Сухие плакированные смеси: песок с сухим связующим, отверждаются при нагреве в пресс-формах.
Влажные смеси: требуют точной дозировки влаги, применимы в условиях серийного производства с наличием печей.
Что влияет на выбор стержневой смеси
Выбор смеси зависит от трёх ключевых факторов:
Технологическая необходимость:
Сложность геометрии, материал отливки, допуски на размеры и качество поверхности требуют различного подхода. Для алюминиевых сплавов — одни смеси, для жаропрочной стали — совершенно иные.Экономическая целесообразность:
Использование дорогих смол оправдано в автоматизированных линиях с высокой производительностью. В условиях опытного или мелкосерийного производства экономически выгоднее самотвердеющие или жидкостекольные технологии.Производственные реалии:
Возможности оборудования, уровень автоматизации, наличие печей или газогенераторов ограничивают выбор. Например, при отсутствии сушильной камеры невозможно использовать смеси, требующие термоотверждения.
Инжиниринг стержневого участка: подход компании СЛТ
Комплексный подход к проектированию литейного производства включает в себя не только выбор оборудования, но и глубокое понимание технологического процесса. Компания СЛТ, работая с ведущими поставщиками оборудования, разрабатывает проекты переоснащения литейных цехов, включая стержневые участки.
Специалисты СЛТ:
проводят аудит текущей технологии;
подбирают оптимальные стержневые смеси под нужды заказчика;
выбирают оборудование с учётом конкретных производственных условий;
интегрируют процессы в общую цепочку литейного производства.
Именно технологическое сопровождение позволяет избежать ошибок при выборе дорогостоящего оборудования и гарантировать стабильность процесса, особенно на этапе перехода к современным методам литья. В этом случае очень важно, чтобы поставщик оборудования — такой, как ООО «СЛТ» — был не просто продавцом, а полноценным технологическим партнёром, способным спроектировать и внедрить современную систему изготовления стержней, полностью соответствующую задачам заказчика.
