Совершенной конструкцией стержня является оболочковый стержень, показанный на фиг. 65. Как видно на фотоснимке, все элементы, имеющиеся в сыром стержне, здесь заменены одной монолитной системой высокой точности, высокой прочности и высокой газопроницаемости. Чистота поверхности отливки повышается на один класс.
Оболочковые или корковые стержни по сравнению с другими имеют ряд существенных преимуществ.
1. Повышается размерная точность отливаемых деталей, так как оболочковый стержень сохраняет размеры рабочей полости стержневого ящика, в котором он изготовлялся (с учетом теплового расширения материала стержневого ящика).
2. Улучшается качество поверхностей в отливке, так как отсутствуют выкрашивание, осыпаемость и трещины на стержнях, и сам внешний вид поверхностей отливки при этом значительно чище и однороднее.
3. Снижается газотворная способность, и резко повышается газопроницаемость стержня.
4. Сокращается количество оборотного песка и соответствующего оборудования.
5. Механизируется производство стержней, что помимо повышения общей культуры производства существенно увеличивает и производительность.
Практически трудоемкость изготовления оболочковых стержней размером до 400 мм не превышала 5—7 мин. на один стержень, тогда как изготовление аналогичного сырого стержня из формовочной смеси с применением той же оснастки занимало от 30 до 40 мин.
6. Открывается перспектива полной автоматизации производства стержней и встраивания стержневой машины линию производства литых деталей.
До того как применить оболочковые стержни, необходимо было найти ответ на следующие вопросы.
1. Обеспечат ли оболочковые стержни, обладающие значительно большей поверхностной твердостью, свободное сокращение линейных размеров отливки при ее затвердевании. Не вызовет ли затрудненная усадка появления трещин в отливках, особенно получаемых из широкоинтервальных сплавов.
2. Какую практически размерную точность отливок можно получить с применением оболочковых стержней. Какую величину линейной усадки следует принимать в расчет при конструировании стержневых ящиков.
3. Каким способом наиболее целесообразно удалять из тонкостенных отливок оболочковые стержни без опасения деформации отливок. Если сырые стержни легко удалялись при помощи вибрации, то оболочковые стержни этим путем удалять невозможно, так как они значительно прочнее.
4. Не возникнут ли деформации в тонкостенной отливке, если оболочковый стержень будет иметь металлические холодильники.
Исследования отливок, полученных из легких сплавов и с применением оболочковых стержней, позволили сделать следующие предварительные выводы.
1. Оболочковые стержни могут быть применены при производстве тонкостенных литых деталей, получаемых из легких сплавов способом литья под низким давлением.
При отливке деталей диаметром 250Х250 мм со стенками толщиной 2 мм горячих трещин не наблюдалось, поверхность деталей была чистой и гладкой; линейная усадка по сравнению с сырыми стержнями была меньше на 0,3—0,4% (по диаметру отливки).
2. Удаление оболочковых стержней из отливок следует производить после термической обработки, так как иначе отливку можно повредить.
3. Существенно повышается размерная точность и, что очень важно, сохраняется стабильность размеров на партии литья.
4. Металлические холодильники, устанавливаемые в стержневой ящик и подогреваемые вместе с ним, надежно, без малейшей качки укрепляются в оболочковом стержне.
5. Обмер отливок, полученных с применением холодильников, установленных в оболочковых стержнях, не показал явно выраженной деформации; однако этот вопрос еще надлежит тщательно исследовать.
На фиг. 66 показан оболочковый стержень с заформированными алюминиевыми холодильниками А, которые устанавливались в стержневой ящик и укреплялись шпильками. Оболочковые стержни имели светло-коричневый цвет с равномерной тол шиной стенок 4—6 мм.