Что такое песчаная стержневая форма в литье по песчаным формам

Песчаные стержневые формы являются важнейшим компонентом в процессе литья по песчаным формам. Они создают внутренние полости и сложные элементы внутри металлических отливок, которые невозможно получить, используя только двухчастную форму. Стержень формирует отрицательное пространство внутри отливки, которое иначе было бы невозможным.

Песчаные стержни достигают этого путем размещения временных заполнителей из связанного песка в полости формы, которые вытесняют жидкий металл при заливке формы. Этот песок позже удаляется через специально спроектированное отверстие в отливке, оставляя после себя полую внутреннюю геометрию.

Свойства стержней

Песчаные стержни должны удовлетворять нескольким важнейшим требованиям:

- Проницаемость - Песок для стержней должен обладать достаточной газопроницаемостью, чтобы позволить газам выходить во время заливки расплавленного металла. Это предотвращает газовые дефекты.

- Разрушаемость - После затвердевания песчаный стержень должен быть удаляемым из отливки путем физического разрушения или растворения с использованием воды или других агентов.

- Огнеупорность - Требуется термостойкость, чтобы стержень не плавился, не спекался и не вступал в химическую реакцию с расплавленным заливаемым металлом.

- Прочность - Стержни должны выдерживать силы от металлостатического давления и теплового расширения во время затвердевания.

Изготовление песчаных стержней

Существует два основных метода изготовления песчаных стержней:

Горячий ящик - Нагретый металлический модельный инструмент уплотняет и отверждает песок, покрытый термореактивной смолой, превращая его в жесткие стержни. Часто используются фенолуретановые связующие. Простые стержневые ящики позволяют осуществлять короткие сроки изготовления и изменения конструкции.

Холодный ящик - Песок покрывается газоотверждаемой смолой и задувается в стержневой ящик комнатной температуры. Отверждающий газ активирует смолу для затвердевания стержня после его формирования. Этот метод позволяет создавать сложные геометрии стержней.

В обоих случаях отвержденные песчаные стержни выдерживаются для набора прочности перед полным использованием в литье. Для крупносерийного производства используются автоматические стержневые машины. Но для мелкосерийных нестандартных песчаных стержней применяются ручные стержневые ящики.

Принципы проектирования стержней

Несколько важных правил регулируют проектирование стержней:

- Простые формы - Сложные поднутрения и глубокие выемки делают стержни склонными к поломке и дефектам. Следует использовать плавные переходы и конусность.

- Равномерная толщина стенки - Резкие изменения толщины стенки отливки из-за неоднородных размеров стержня приведут к дефектам и горячим трещинам.

- Минимальные выступы - Длинные тонкие участки стержней слабы и могут привариваться к отливке. Следует использовать короткие, массивные стержневые знаки.

- Доступные контуры - Стержень должен быть доступен через отверстие формы для разборки и удаления из затвердевшей отливки.

- Вентиляция - Для минимизации газовых дефектов в стержне должна быть предусмотрена адекватная вентиляция с использованием песчаных добавок, вентиляционных проволок и правильной литниковой системы.

- Выверка - Стержневые знаки и установочные элементы должны быть предусмотрены для точного позиционирования стержня внутри полости формы.

Применение стержней

Песчаные стержни позволяют изготавливать отливки с недостижимой геометрией с использованием простой верхней и нижней полуформ. В то же время они также могут упростить или заменить ряд позиций литьевых деталей для достижения более высокой сложности. Некоторые примеры включают:

- Внутренние каналы - Цилиндрические стержни создают полые внутренние отверстия для гидравлических клапанов и цилиндров.

- Сложные камеры - Стержни формируют впускные и выпускные каналы со сложными контурами в головках цилиндров двигателей.

- Элементы с поднутрениями - Разрушаемые песчаные стержни позволяют создавать отливки с выемками, пазами и поднутрениями.

- Полые сечения - Стержни, проходящие через всю форму, создают конструкционные отливки с полыми внутренними стенками.

- Массивные сечения - Стержни могут локально увеличивать толщину сечения отливки для повышения жесткости и прочности.

- Сложные каналы - Разветвленные охлаждающие каналы внутри отливок изготавливаются с использованием сборок из нескольких стержней.

- Снижение стоимости - Стержни сокращают механическую обработку, создавая отливаемые отверстия и бобышки вместо удаления материала. Изготовление сложных отливок с поднутрениями методом литья в песчаные формы может значительно снизить первоначальные затраты на оснастку.

Правильное применение песчаных стержней обеспечивает множество функций, критически важных для производительности и качества детали. Выбор стержней должен быть оптимизирован на основе объемов производства, сроков изготовления, стоимости, сложности конструкции и требуемых свойств отливки. С правильной стержневой технологией можно производить высококачественные отливки.

"Благодаря экспертизе Neway в области нестандартного литья по песчаным формам, мы смогли быстро создать прототип нашей прорывной конструкции электроинструмента и вывести его на рынок раньше срока. Их мастера неустанно трудились, чтобы поставить безупречные отливки и литьевые детали, которые превзошли наши строгие спецификации. И их опыт оптимизации конструкций для технологичности был бесценен. Я не уверен, где бы мы были сегодня без их партнерства в создании этого революционного продукта." - Стив Дж., AQUMMA Power Tools