Использование новых типов связующих материалов (синтетиче­ских смол) привело к созданию новых технологических процес­сов изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей. Эти процессы основаны на отверждении синтетических смоляных свя­зующих в присутствии катализаторов при нормальной темпера­туре. ХТС состоят из наполнителя (кварцевый песок), синтети­ческого связующего, катализатора отверждения и различных улучшающих смесь добавок. Приготовление смесей осуществля­ют последовательным перемешиванием песка, связующего, ката­лизатора отверждения и добавок. Подача, дозировка и загрузка в смеситель исходных составляющих смеси, а также выпуск го­товой смеси легко механизируются и автоматизируются приме­нением специального оборудования.

Заполнение стержневого ящика смесью и ее уплотнение про­изводят свободной засыпкой с последующим уплотнением вруч­ную, встряхиванием, вибрацией или пескодувным способом. От­верждение стержней в ящиках осуществляется выдержкой их на воздухе или продувкой сжатым воздухом, подогретым или нор­мальной температуры, а также добавлением активного катали­затора или без него. Остальные технологические операции (из­влечение стержня, отделку, окраску, сборку и др.) выполняют практически так же, как и при других процессах изготовления стержней.

Технологические процессы изготовления стержней из ХТС подразделяют в основном на три группы. К первой группе отно­сят процессы изготовления стержней из песчано-смоляных само­твердеющих смесей. Продолжительность твердения стержней в ящиках составляет 5—60 мин. Эта группа процессов широко распространена при изготовлении мелких, средних и крупных стержней в литейных цехах с единичным, мелкосерийным и се­рийным характером производства стальных и чугунных отливок, а также отливок из цветных сплавов.

Две другие группы технологических процессов применяют при массовом и крупносерийном производстве отливок. Для одной из двух последних групп характерно резкое возрастание скорости отверждения смеси в ящиках до 0,5—3 мин за счет использова­ния высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения.

Другая группа технологических процессов основана на при­менении песчано-смоляных смесей с длительной живучестью. Высокая скорость затвердевания достигается за счет продувки смеси в ящике газообразным или жидким (в виде паровоздуш­ной смеси) катализатором.

Однако последние две группы процессов по ряду причин ши­рокого распространения в СССР не получили. Первая группа процессов не нашла распространения и за рубежом, и в СССР из-за частых остановок оборудовании и повышенной трудоем­кости очистки пескодувного резервуара и насадки, а вторая группа — в связи с большой токсичностью газообразного или жидкого катализатора. Несмотря на это, за рубежом эти про­цессы развиваются очень широко.

Исходные материалы. В состав песчано-смоляных холодно­твердеющих смесей входят наполнитель, связующее, катализатор отверждения и в отдельных случаях — специальные жидкие или порошкообразные добавки, улучшающие свойства смеси.

В качестве наполнителя используют в основном пески, а так же другие высокоогнеупорные наполнители.

В качестве связующих материалов применяют карбамидно-формальдегидные, карбамидно-фурановые, фенольные, фенолофурановые, а также некоторые изоцианатные, эпоксидные и по­лиэфирные синтетические смолы.

В качестве катализаторов холодного твердения применяют неорганические кислоты (ортофосфорную, азотную) и их соли, водные и неводные растворы ароматических сульфокислот (бензосульфокислоту, паратолуолсульфокислоту, синтетические сульфокислоты).

Наряду с основными исходными материалами иногда применяют дополнительные добавки и смесь, предназначенные для улучшения некоторых технологических свойств смеси и стержней, например для увеличения живучести смеси, улучшения противо­пригарных свойств, податливости стержней, предотвращении образования подкорковой газовой пористости и просечек. В ка­честве таких добавок применяют оксид железа, древесную муку. этиловый спирт, оксид алюминия, колчедановый огарок, керо­син.

Оборудование для приготовления холоднотвердеющих сме­сей. Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без применения нагрева или другого внешнего воздей­ствия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отвержде­ния и живучестью. Это обстоятельно выдвигает определенные требования к процессу смесеприготовления. Во-первых, процесс приготовления смеси должен быть кратковременным (3—30 с), и, во-вторых, смесь должна использоваться немедленно после приготовлении.

Для приготовления холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей наиболее широко применяют шнековые смесители непре­рывного действия, обеспечивающие достаточно высокое качество перемешивания компонентов смеси. Максимальные значения прочности смеси, как правило, достигаются при продолжительности перемешивания до 0,5 мин в смесителях непрерывного действия и до 1 мин в смесителях периодического действия.

Конструкция смесителей состоит из следующих основных частей: основания, смесительной камеры с приводом, дозатора песка, дозаторов жидких компонентов и системы управления.

Смесительная камера (рис. 1) представляет собой желоб, в котором находится шнек, т. е. вал с лопастями, расположен­ными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты сме­си одновременно перемешиваются и транспортируются вдоль оси шнека, а затем выгружаются из смесительной камеры.

1 - нал, 2 - лопасти, 3 - шнек

Современные конструкции шнековых смесителей позволяют обслуживать значительные производственные площади, подавая смесь непосредственно в стержневые ящики, что существенно в связи с ограниченной живучестью холоднотвердеющих смесей,

Шнековые смесители имеют одно или два шарнирно связан­ных плеча (рукава). Смесительная камера смесителей с одним плечом закреплена консольно на основании и может поворачи­ваться вокруг вертикальной оси. Приготовленная смесь может быть выдана в любую точку, находящуюся на расстоянии, рав­ном длине от оси поворота смесительной камеры до отверстия выдачи готовой смеси, в пределах угла поворота.

Смесители с двумя шарнирно связанными плечами обеспечи­вают подачу готовой смеси в любую точку обслуживаемой зоны производственной площади. Угол поворота первого плеча сме­сителей обоих типов составляет 180—270°, угол поворота вто­рого плеча — 270—360°.

Количество поступающего в смеситель сухого кварцевого песка регулируется шибером, находящимся в основании бунке­ра или приемной воронки. Шибер приводится в действие пневмоцилиндром. Жидкие компоненты смеси подаются в смесительную камеру насосами-дозаторами. Первым вводят катализатор. Места ввода катализатора и связующего находятся на расстоянии 100—300 мм одно от другого для предотвращения образования местных повышенных концентраций быстрореагирующих компо­нентов, ухудшающих качество смеси и ведущих к нарастанию твердой корки на стенках смесительной камеры.