Практикум «УралИндуктор» · технологии литейного производства · обновлено 29 сентября 2026 года

Литьё по ХТС: как приготовить форму и вернуть песок в оборот

В ХТС качество формы начинает меняться сразу после выхода смеси из смесителя. Пока связующее набирает прочность, нужно успеть заполнить опоку, уплотнить смесь и закончить поверхность. Поэтому линию рассчитывают не только в тоннах в час, но и по рабочему времени химической системы.

ХТС твердеет при комнатной температуре

Холодно-твердеющая смесь (ХТС) — это формовочный песок с химическим связующим и отвердителем. Компоненты перемешивают непосредственно перед формовкой. После этого реакция идёт без печного обжига всей формы, а смесь постепенно превращается из сыпучей в прочную.

В англоязычной практике для такого процесса используют названия no-bake, self-set или air-set. Слово «холодная» говорит о способе отверждения, а не о температуре песка: слишком горячий или слишком холодный песок заметно меняет скорость реакции.

ХТС, cold-box и ПГС — не одно и то же

Термины часто смешивают, хотя процессы различаются. В этой статье под ХТС понимается самотвердеющая смесь для форм и крупных стержней: смола и жидкий отвердитель реагируют после смешивания при температуре цеха.

Один и тот же смеситель может предлагаться для нескольких химических процессов, но это не делает их одинаковыми. Схему дозирования, материалы уплотнений, аспирацию, мойку смесительной камеры и алгоритмы управления выбирают под конкретное связующее.

Форма и песок проходят два связанных маршрута

1. Подготовка оснастки. Проверяют модель, опоку или безопочную оснастку, разделительный состав, знаки стержней и литниковую систему.
2. Подготовка песка. Свежий песок и регенерат усредняют, очищают от металла, доводят до заданной температуры и подают в расходные бункеры.
3. Дозирование и смешивание. Поток песка согласуют с расходом связующего, отвердителя и предусмотренных добавок.
4. Заполнение формы. Смесь непрерывно укладывают вокруг модели. Вибрация помогает заполнить карманы и пространство возле рёбер, но не заменяет правильный режим смесителя.
5. Отверждение и распалубка. Форму выдерживают до прочности, достаточной для снятия с модели и последующего перемещения.
6. Отделка и сборка. Устраняют непрочные кромки, наносят покрытие, сушат его по технологии, устанавливают стержни и закрывают форму.
7. Заливка и охлаждение. Режим определяют сплав, масса отливки, литниковая система и прочность формы.
8. Выбивка и регенерация. Отливку отделяют, комья разрушают, песок очищают от металла, пыли и остаточной плёнки связующего.

На механизированном участке формовщик не переносит смесь вручную, но отвечает за оснастку, состояние формы, соблюдение времени операции, установку стержней и правильную сборку.

Открыть изображение крупно

Рецептуру задаёт химическая система, а не смеситель

Основа ХТС — кварцевый или специальный огнеупорный песок. К нему добавляют связующее и отвердитель. В зависимости от задачи применяют фурановые системы с кислотным отвердителем, фенол-уретановые no-bake, щёлочно-фенольные системы с эфирным отвердителем, самотвердеющие силикаты и другие составы.

У каждой системы свои требования к влажности, кислотопотреблению песка, температуре, порядку подачи компонентов, материалам насосов и промывке. Поэтому универсальной нормы «смолы на тонну песка» нет. Рецептуру определяют поставщик химии и технолог, а оборудование должно устойчиво воспроизводить заданное соотношение.

Рабочее время короче времени распалубки

Рабочее время — период, в течение которого смесь сохраняет подвижность и нормально уплотняется. Время распалубки — период до набора прочности, достаточной для безопасного снятия формы с модели. Между ними нет знака равенства.

Если заполнять опоку после окончания рабочего времени, свежий слой уже не объединяется с ранее уложенным: появляется граница, рыхлая зона или непрочная кромка. Если распалубливать слишком рано, форма деформируется. Слишком быстрая реакция также не всегда полезна: она уменьшает время на заполнение и может снизить конечную прочность.

На скорость влияют температура песка и компонентов, концентрация отвердителя, влажность, химическое состояние регенерата, масса формы и условия цеха. Поэтому сезонные изменения нельзя компенсировать одним поворотом регулятора без контрольных образцов.

Непрерывный смеситель должен выдавать стабильный поток

В линейке оборудования ХТС «УралИндуктора» представлены одно- и двухрукавные, передвижные, подъёмные и чашечные смесители. Серия УИШС рассчитана на 3–20 т/ч, двухрукавные УИ-ХТС-МД — на 3–30 т/ч, передвижные и подъёмные УИ-ХТС-МП — на 10–60 т/ч. Это диапазоны отдельных серий, а не производительность любой комплектной линии.

Калибровка включает фактический расход песка, каждого жидкого компонента и порошковой добавки, если она предусмотрена. Проверяют не только суммарный процент связующего, но и соотношение его частей. Изменение вязкости, подсос воздуха, износ насоса, забитый фильтр или налипание на шнеке способны нарушить рецептуру даже при неизменной уставке на панели.

Вибростол УИВС помогает смеси заполнить сложный рельеф. Амплитуду и время выбирают по оснастке и смеси: чрезмерная вибрация может вызвать сегрегацию, смещение модели или стержневых элементов.

Контролируют песок, дозирование и набор прочности

Контрольный образец должен быть приготовлен из представительной пробы и по одинаковой методике. Иначе результаты смен нельзя сравнивать. Частоту контроля задают по стабильности процесса, объёму производства и требованиям отливки.

Как выглядит форма ХТС на разных стадиях

Фотографии показывают типичные операции no-bake: заполнение опоки, отделку полости, установку стержня и сборку. Для каждой формы технолог отдельно задаёт рабочее время, момент распалубки, допустимый ремонт и способ нанесения противопригарного покрытия.

Регенерация снимает плёнку связующего, но не делает песок новым

После выбивки песок содержит комья, металл, пыль и остатки химического связующего. Простого дробления недостаточно: материал нужно просеять, отделить металлические включения, очистить поверхность зерна, удалить мелочь и привести температуру к рабочему диапазону.

1. Разрушение комьев. Виброоттирочная машина или дробилка освобождает отливку и возвращает песку сыпучесть.
2. Сепарация. Сито и магнитный узел удаляют крупные и металлические включения.
3. Механическая очистка. Трение и контролируемый удар отделяют хрупкую плёнку связующего с поверхности зерна.
4. Воздушная классификация. Аспирация выводит пыль и лёгкие частицы, но не должна уносить полезную фракцию.
5. Охлаждение и усреднение. Регенерат доводят до температуры, при которой дозирование и реакция повторяются от замеса к замесу.
6. Возврат в расходный бункер. Долю регенерата назначают по анализу, химической системе, сплаву и назначению формы.

Линии УИ-ЛР объединяют выбивку, охлаждение, пневмотранспорт, пылеулавливание и управление. Для более глубокой механической очистки в каталоге есть фрикционные, центробежно-вихревые и вибрационные регенераторы.

Механическая регенерация не удаляет все химические остатки. Иногда требуется термическая стадия или ограничение доли возврата. Решение принимают после лабораторных испытаний, а не по одному показателю производительности оборудования.

Дефект формы обычно имеет несколько возможных причин

Как и в ПГС, внешний вид дефекта не доказывает одну причину. Для разбора нужны место дефекта, история формы, параметры песка, дозирование, прочность, данные расплава и заливки. Подготовку металла рассматривают отдельно в материале об индукционной плавке.

Линию ХТС подбирают по такту формы и балансу песка

Тонны в час смесителя — только одна строка расчёта. Нужно убедиться, что опоку успевают заполнить в пределах рабочего времени, форма набирает прочность к моменту распалубки, а регенерация принимает пиковый поток после выбивки.

• Отливки: сплавы, масса и габариты, толщина стенки, сложность геометрии, требования к поверхности.
• Программа: форм в смену, масса песка на форму, пиковая и средняя потребность, сменность.
• Оснастка: размеры опок и моделей, способ формовки, число стержней, кантование и закрытие форм.
• Химия: тип связующего, число жидких компонентов, рабочее время, распалубка, требования поставщика.
• Песок: свежий и оборотный состав, зерновой анализ, температура, влажность, мелочь, остаточное связующее.
• Регенерация: тип выбивки, температура возврата, требуемая доля регенерата, разделение разных систем и сплавов.
• Площадка: высоты, маршруты кранов, бункеры, транспорт, места обслуживания, электроснабжение, сжатый воздух и аспирация.
• Контроль: лабораторное оборудование, точки отбора проб, журнал рецептур и прослеживаемость формы.

Пыль и химические компоненты требуют закрытой системы

На участке действуют две группы рисков: респирабельная пыль песка и химические вещества связующей системы. Приоритет имеют закрытые точки пересыпки, местная аспирация, герметичные ёмкости и трубопроводы, автоматическое дозирование, исправная вентиляция и уборка без сухого подметания и сдува пыли.

Средства защиты, материалы уплотнений, порядок перелива и действия при проливе выбирают по паспортам безопасности конкретной химии. Перед очисткой смесителя, дробилки, регенератора, транспортёра или пылеуловителя оборудование отключают от всех источников энергии по процедуре предприятия.

Ответы инженера на частые вопросы

ХТС и cold-box — это одно и то же?

Нет. Оба процесса идут без печного обжига, но no-bake ХТС твердеет после смешивания с жидким отвердителем, а cold-box обычно набирает прочность в закрытом стержневом ящике при продувке реакционным газом.

Можно ли назвать универсальный процент связующего?

Нет. Расход зависит от химической системы, поверхности и чистоты песка, доли регенерата, требуемой прочности, способа нанесения покрытия и условий цеха. Значение подтверждают испытаниями.

Чем больше регенерата, тем выгоднее?

Только пока песок остаётся пригодным для конкретной формы. Накопление мелочи и остаточного связующего может увеличить расход химии, газовыделение и брак. Экономику считают вместе с лабораторными показателями.

Можно ли заменить только смеситель?

Можно, если песок стабилен, дозирование совместимо с химией, опоку успевают заполнить, а выбивка и регенерация принимают возвратный поток. Перед заменой проверяют весь маршрут.