5. Стержни, применяемые при литье в кокиль

5.1. Виды стержней

Полости, впадины и сквозные отверстия в отливке образуются при помощи стержней. Конструкция стержня должна обеспечивать удобство установки его в форму без перекосов и смещений во время заливки, а также легкую удаляемость из отливки.

Выбор конструкции машины во многом зависит от типа применяемого стержня.

Песчаные стержни наиболее часто применяют для крупных и сложных полостей отливок из алюминиевых сплавов.

При конструировании стержневого знака необходимо стремиться к хорошему центрированию стержня, предупреждению его перекоса и всплывания в период заливки формы металлом. Кроме того, необходимо обеспечить надежную легкую установку стержней в форму и создать свободный отвод газов из формы через стержень.

Основное положительное свойство песчаных стержней состоит в том, что с их помощью можно изготовить сложную полость отливки, и они легко выбиваются из отливки. Однако песчаные стержни не могут обеспечить большую точность литья, служат источником газовой пористости, усадочных дефектов, а также снижают производительность труда при изготовлении отливок в кокиле.

Отливки из алюминиевых сплавов преимущественно изготовляются с применением металлических стержней. Металлические стержни чаще всего изготовляются из стали (сталь 45, У8А, 5ХНМ, ХВС и др.) и реже из чугуна.

Стержни сложной конфигурации с тонкими сечениями делаются из высоколегированных сталей или из углеродистой стали с последующей цементацией.

Стержни диаметром от 100 мм и более изготовляются полыми; при этом толщина стенок стержня колеблется в пределах 15…20 мм.

Комбинированные стержни применяются для отливок со сложными по конструкции полостями, образованными металлическими стержнями в сочетании с песчаными. Песчаные стержни служат для образования сложных полостей, а металлические – более простых частей полости. Как правило, для таких отливок применяют металлические стержни в местах большого скопления металла (ступицы, втулки и т. п.).

При совместной установке металлического и песчаного стержней необходимо предусмотреть отвод газа из песчаного стержня.

5.2. Фиксация стержней в кокиле

Получение качественной отливки с равномерной толщиной стенок зависит от точности изготовления знаков стержней, предусмотренных зазоров между стержнем и формой, а также от фиксации стержня в определенном направлении [4] (табл. 1.6, рис. 1.1, табл. 1.7, табл. 1.8).

Таблица 1.6

Зазоры между направляющими частями металлических стержней

и отверстиями для них в кокиле при литье легких сплавов

или D, мм	Зазор s, мм	или D, мм	Зазор s, мм
До 25 25–40 40–60	До 0,08 0,08–0,13 0,13–0,21	60–100 100–160 160–250	0,21–0,33 0,33–0,53 0,53–0,82

Рис. 1.1. Схемы исполнения зазоров

для круглых и прямоугольных стержней:

а – металлических; б – песчаных; 1 – кокиль; 2 – стержень

Таблица 1.7

Зазоры между знаками песчаных стержней

и отверстиями для них в кокиле при литье легких сплавов

Высота знака h, мм	S при длине или диаметре стержня, мм
	До 50	50–150	150–300	300–500	500–750
До 25 25–50 50–100 100–300	0,15 0,25 0,50 1,00	0,15 0,25 0,50 1,00	0,25 0,50 1,00 1,00	– 1,0 1,0 1,5	– 1,0 1,5 2,0

Таблица 1.8

Высота h знаков вертикальных стержней

или D, мм	При длине стержня, мм
	до 50	св. 50 до 150	св. 150 до 300	св. 300 до 500	св. 500 до 750
До 25 Св. 25 до 50 » 50 » 100 » 100 » 200 » 200 » 300 » 300 » 400	20 20 25 30 35 40	25 25 30 35 35 40	– 60 50 40 40 40	– 70 70 60 50 50	– – 100 90 80 70

Для предупреждения поворота стержня при его установке в форму предусматривают фиксирующие приспособления (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Фиксация стержня в кокиле

при помощи среза направляющей стержня

Наиболее простая и надежная фиксация производится при помощи среза с одной стороны направляющей стержня. Если требуется более точная фиксация стержня, ставят шпонку 1. Шпонка в зависимости от размеров стержня делается диаметром 13-32 мм и длиной 28-60 мм. Фиксация круглых стержней производится при помощи штифта 1 (рис. 1.3), размеры которого в зависимости от диаметра стержня 2 принимаются толщиной 10-20 мм, длиной 40-60 мм.

Рис. 1.3. Фиксация стержня в кокиле при помощи штифта