Изготовление форм ХТС и особенности литья

ХТС – это холоднотвердеющие смеси, которые становятся твердыми и прочными без воздействия высоких температур. Они принимают заданную форму просто на воздухе или при обработке газовыми реагентами.

Технология получила свое название именно из-за того, что для отверждения состава не нужно термовоздействие и дополнительная просушка, в отличие от других типов формовки на основе песка.

В состав холоднотвердеющих смесей входит песок кварцевый, смола (полимерная или органическая) и катализатор отверждения смолы. Помимо основных компонентов, в состав могут входить регуляторы скорости отверждения и другие ингредиенты, обеспечивающие достижение нужных технических характеристик материала (например, облегчающие выбивку).

Приготовление

Для приготовления ХТС используются высокопроизводительные смесители лопастного или шнекового типа. Смесь готовится очень быстро, поэтому установки для ее создания размещаются прямо на производственном участке, где осуществляется формовка.

Сначала в смешивающее устройство помещается песок, затем катализатор в жидком виде, и в последнюю очередь – смола. Состав остается в жидком состоянии не более получаса, поэтому формовку нужно выполнять как можно быстрее, пока состав не затвердел. Из смесителя состав подается прямо в опоки - специальные стержневые ящики.

Технические характеристики

Прочность на сжатие:

  • Около 180 кПа через 15 минут с момента приготовления;
  • Около 700 кПа - через 60 минут с момента приготовления.

Через 24 часа с момента приготовления прочность на сжатие составляет:

  • Для штучного и мелкосерийного производства

- от 1,96-3,92 МПа (стержни);

- от 0,196-1,47 МПа.

  • Для массового, серийного производства

- от 2,94 до 5,88 МПа (стержни);

- от 0,196 до 1,47 МПа.

Чаще всего применяются для создания форм, использующихся в штучном и мелкосерийном производстве, т.к. цена материалов довольно высока, а особенности технологии требуют очень высокой скорости и точности действий. Применение ХТС в качестве общих материалов для серийного производства целесообразно в том случае, если соотношение массы формы ХТС/массе заливки металла составляет не более 3/1.

Высокая стоимость работы с холоднотвердеющими смесями компенсируется тем, что отливки получаются точными и гладкими, они практически не нуждаются в доработке.

ХТС-процесс: изготовление литейных форм

Изготовление стержней и форм для литья из холоднотвердеющих смесей называется ХТС-процесс. Они создаются из сыпучих смесей под воздействием газовых реагентов. Чтобы сделать материал более прочным, применяются специальные химикаты, которые надежно скрепляют частицы состава; термообработка при этом не требуется.

ХТС-процесс является относительно «молодой» технологией – она получила активное распространение всего около 10 лет назад. В силу высокой стоимости и определенной сложности процесса , эта технология пока не является массовой, хотя само ее существование открывает широкие перспективы в металлургии и различных сферах промышленности.

Для формовки ХТС просто заливается в опоку и остается там до отверждения. Как правило, это не более 20-30 минут при комнатной температуре (около 20°С).

По размеру литейные ХТС меньше, если сравнивать их с литьем в песок. При этом стоимость получается выше – именно поэтому в массовом производстве ХТС используются довольно редко.

При соблюдении технологии все выполняется очень быстро и просто, не требуются никакие дополнительные манипуляции; нужно лишь использовать качественное сырье и следить за временем. Для сравнения – при литье в землю будущую заготовку нужно трамбовать, что требует определенных усилий и времени, в итоге технологический процесс усложняется.

Преимущества технологии

  • Смесь готовится просто и быстро – для этого нужно всего одно устройство (смеситель). Этот же агрегат используется для транспортировки смеси в опоки.
  • Изделия автоматически приобретают прочность еще в оснастке – это обеспечивает им высокое качество без дополнительных усилий и расходования ресурсов.
  • Важное преимущество ХТС-процесса – его экологичность и безопасность. В состав входят натуральные ингредиенты (песок, смола), которые не представляют опасности для человека и окружающей среды. Даже если в состав смеси входят полимерные смолы и отвердители, это не делает процесс более вредным.
  • Процент пригара сводится к минимуму, поверхность отливок получатся гладкой и ровной, они легко извлекаются наружу.
  • В процессе формовки существенно уменьшается число «газовых раковин» и иных недочетов, часто приводят к искажению (размыванию, обрушению, поддутию и пр.).
  • Отливки получаются точными и ровными, они практически не нуждаются в последующей механической обработке. Точность отливок соответствует 7 классу по ГОСТу 26645-85.
  • Обеспечивается экономия металла за счет того, что отливка получается максимально точной, и не требуется удалять «излишки» с полученного изделия – получается практически безотходное производство.
  • Технология может применяться для создания отливок практически любых сплавов (как черных, так и цветных).
  • Оснастка при необходимости меняется очень быстро – это обеспечивает оперативное изготовление разной продукции, что актуально при широкой номенклатуре.
  • От оснастки опоками вообще можно отказаться – это обеспечит экономию места.

Литье в формы ХТС

Литье в ХТС – оптимальный способ создания сложных отливок, с углублениями под поверхностью. Главные преимущества литья в ХТС – высокая точность и гладкость поверхности изделий.

Еще одно огромное преимущество процесса литья в холоднотвердеющие смеси - полученные формы многоразовые, их можно использовать для отливок повторно. В масштабах серийного производства это дает существенную экономию средств и трудозатрат.

Изделие сразу приобретает нужную конфигурацию с гладкой поверхностью и без дефектов. В большинстве случаев получается практически готовое изделие, которому не нужна постобработка.

Особенности литья в ХТС

Припуски на доработку закладываются минимальные – всего 1-3 мм. Для сравнения: при литье в песок приходится закладывать на припуски от 5 до 40 мм – в итоге требуется серьезная доработка, а также остается значительное количество металла в отходах. В масштабах большого производства все эти доработки отливок и отходы металлов превращаются в значительные статьи расходов – так что и ХТС процесс уже не выглядит чересчур дорогим.

Припуски нужны только там, где доработка точно потребуется; а в данном случае она может вообще не понадобиться. В итоге, масса изделия получается минимальной, и стоимость его производства может оказаться вполне сопоставима с литьем в песок.

Формовка холоднотвердеющими смесями чаще всего применяется для отливок из следующих металлов:

  • Медь;
  • Сталь углеродистая, нержавеющая, жаропрочная;
  • Алюминий;
  • Чугун легированный.

Эти материалы отличаются высокой стоимостью и сложностью обработки, поэтому при создании изделий из них очень важно сразу создавать качественные отливки и свести к минимуму риск появления брака.