Технология изготовления стержней в холодной оснастке

Основные принципы
Полиуретановая технология изготовления стержней в холодной оснастке заключается в реакции двух элементов с полиуретаном. Полиприсоединение первого элемента (фенольно¬формальдегидная смола) и второго элемента (изоцианат) происходит при содействии катализа, как правило, за счет продувки третичным амином.

Рабочие параметры
Реакция отверждения протекает очень быстро, что делает технологию изготовления стержней в холодных ящиках с использованием полиуретана особенно привлекательной для высокопродуктивного применения в серийном производстве. Высокая прочность обеспечивает быстрое автоматизированное изготовление стержней в сочетании с технологической надежностью. Стержни готовы к заливке уже вскоре после их изготовления. Стержни отличаются высокой термической устойчивостью, которая обеспечивает точность размеров с использованием, например, стержней рубашки водяного охлаждения или масляных каналов. Благодаря практически нейтральному pH повторно можно использовать большое количество отработанного при изготовлении стержней песка, после его механической или термической регенерации.

Свойства и преимущества

  • Возможность быстрой смены модели (холодная стержневая оснастка)
  • Превосходная термическая стойкость
  • Меньшая продолжительность цикла благодаря быстрому отверждению
  • Безопасное извлечение стержня, низкая склонность к поломке стержней за счет высокой начальной прочности
  • Высокая размерная точность
  • Гладкая поверхность стержней
  • Низкие затраты на оснастку и энергоносители

Основной причиной успеха, которым пользуется технология изготовления стержней в холодных ящиках, является то, что она позволяет изготавливать стержни сложной формы с высокой размерной точностью и производительностью. По сравнению со всеми другими технологиями изготовления стержней данная технология отличается тем, что изготовленные стержни можно собирать в стержневые пакеты и наносить на них покрытие непосредственно сразу после изготовления. Таким образом, можно обеспечить малую длительность цикла от изготовления стержня до его готовности к применению. Среди других преимуществ следует указать легкую разрушаемость после заливки и широкие возможности регенерации смеси с высоким уровнем их повторного использования.

Основы технологии
Компоненты, фенол-формальдегидная смола и изоцианат, смешиваются с формовочным песком, уплотняются настрелом в стержневом ящике и затвердевают под воздействием катализатора. Количество добавки компонентов зависит от сферы применения и формовочного песка и составляет обычно от 0,4 до 1,2 % каждого компонента. Мостики связующего, которые образуются в ходе реакции (см. фотографию, полученную посредством сканирующего электронного микроскопа), обеспечивают устойчивость формовочного материала. После заливки тепло ослабляет мостики связующего до такой степени, что песок извлекается из отливки механическим способом.

Преимущества
Экономичное и автоматизированное изготовление стержней, прекрасные возможности для оперативного изготовления стержней. Стержни устанавливаются в формы практически сразу после изготовления, а затем заливаются расплавленным металлом. Производительность при этом приблизительно в два раза выше, чем при использовании Кронинг-технологии.

Требования к стержневой оснастке
Самым важным предварительным условием для успешной конкуренции на международном уровне является изготовление отливок высокого качества и сложной формы по приемлемой цене. Основными рыночными требованиями к полиуретановой системе связующих являются следующие:

  • Высокая реакционная способность
  • Пониженный уровень выбросов и неприятного запаха либо низкое содержание мономеров (свободный фенол или свободный формальдегид))
  • Уменьшение потребления амина
  • Более длительная живучесть смеси
  • Высокая чистота стержневого ящика
  • Высокая прочность
  • Превосходная термостойкость
  • Высокая устойчивость к покрытиям на водной основе (влагостойкость)