5. Оборудование для изготовления литейных форм машинной формовкой

Машинная формовка по сравнению с ручной обладает более высокой производительностью, меньшей трудоемкостью, позволяет получать отливки более высокой точности, улучшает условия труда. В настоящее время это основной способ получения литейных форм.

При машинной формовке модели устанавливаются на модельных плитах, которые Т-образными болтами крепятся к столам машин.

При верхнем прессовании (рис. 3.13) опока 6 устанавливается на модельную плиту с моделью 4, прикрепленную к столу 5 фор­мовочной машины. Перед наполнением опоки смесью 3 на нее ставится наполнительная рамка 2, так как необходимый объем рыхлой смеси больше объема уплотненной в опоке смеси. Затем в цилиндр машины подается сжатый воздух, поршень поднимает стол машины 5 с плитой, опокой, рамкой. Прессующая колодка / входит в наполнительную рамку, вытесняя из нее смесь в опоку и уплотняя смесь. Плотность смеси в полуформе уменьшается по мере удаления от прессовой колодки.

Таким образом, в зоне модели плотность наименьшая. Поэтому верхнее прессование применяют для опок высотой не более 200—250 мм. Габаритные размеры опок ограничиваются усилием прессования, которое может развить машина. Уплотнение прессованием отличается малошумностью и высокой производительностью, так как вместо ударов при встряхивании требуется только один ход поршня. Применение вибрации во время прессования (вибропрессование) уменьшает потребное усилие и увеличивает равномерность уп­лотнения.

При нижнем прессовании (рис. 3.14) в роли прессующей ко­лодки выступает модельная плита 4, что обеспечивает в зоне модели наибольшую плотность смеси.

Подвижная часть 3 стола 2 поднимает плиту, которая впрессовывает смесь из углубления в столе 2 в опоку /, упирающуюся в траверсу 5. Здесь верхняя поверхность модельной плиты должна в конце хода точно совпа­дать с нижней плоскостью опоки (плоскостью разъема литейной формы).Необходимость точного регулирования длины хода стола, более сложная переналадка машины на другой размер опоки, а также попадание смеси в зазоры между подвижной частью 3 и столом 2 и связанный с этим значительный износ этих частей— основные дефекты машин с нижним прессованием. В результате на практике более распространены машины с верхним прессо­ванием.

Рекомендуемые материалы

При прессовании плоской колодкой опоки с высокой моделью столб смеси над моделью уплотняется больше, чем столб смеси вне модели. Это вполне понятно, так как слой смеси, находящийся в рамке, при уплотнении впрессовывается над моделью в низкий столб смеси в опоке, а вне модели — в более высокий столб смеси. Эти два столба смеси (над моделью и вне ее), не являются разу­меется, изолированными, и при прессовании происходит неко­торое перетекание смеси из первого столба во второй, но при обычных, малотекучих, формовочных смесях это существенного влияния на результаты уплотнения не оказывает.

Для более равномерного уплотнения участков формы над высокой моделью и вне ее рекомендуется применять профиль­ные прессовые колодки, имеющие выступы в соответствии с конфи­гурацией модели (рис. 3.15), использовать профильную засыпку смеси (рис. 3.16), прессование резиновой диафрагмой (рис. 3.17) или многоплунжерной головкой — дифференциальное прессование (рис. 3.18).

При дифференциальном прессовании каждая из колодок / находится под действием поршня 2 гидравлического цилиндра, причем цилиндры всех колодок сообщаются и, следо­вательно, давление в них одинаковое, что обеспечивает примерно одинаковое уплотнение смеси.

Основным рабочим органом пескомета является метательная головка 2 (рис. 3.19), представляющая собой закрытый кожухом ротор, вращающийся на горизонтальной оси со скоростью 1500 об/мин и имеющий одну—три лопатки (ковша) 5. Смесь в головку подается транспортером 1, попадает на лопатку 5, предварительно уплотняется на ней центробежной силой, а затем выбрасывается вниз порциями 3 в опоку 4.

Смесь из головки пескомета выбрасывается отдельными, пред­варительно уплотненными комками, или пакетами. За каждый оборот лопатки выбрасывается один комок, а в минуту — 1400…1500 комков, так что наблюдателю кажется, что смесь выходит из головки непрерывной струей. Вследствие большой скорости пакеты с силой ударяют о поверхность смеси в опоке и уплот­няют ее, действуя как своего рода трамбовка; одновременно опока наполняется смесью. Чтобы иметь возможность направлять поток смеси в разные места по всей площади опоки, формовщик может перемещать метательную головку над опокой в горизон­тальной плоскости, вручную или с помощью приводов.

При набивке пескометом смесь уплотняется равномерно по высоте опоки. Равномерность уплотнения делает пескомет осо­бенно пригодным для набивки нижних опок с высокими моде­лями. Местной рыхлости за острыми кромками углов модели при набивке пескометом не получается. Степень уплотнения регули­руют либо переключением вращения ротора головки на другую скорость (пескомегы могут иметь, например, две скорости), либо путем быстрого и медленного вождения головки над опокой. При более медленном вождении головки уплотнение получается меньше. В этом случае струя смеси все время бьет в одно место и в опоке образуется коническая кучка смеси, причем новые порции ссыпаются с нее в стороны. При всяком же перетекании и сдвиге сыпучие зернистые материалы разрыхляются.

Пескометы благодаря большой производительности (10…50 м⁸/ч) применяются, как правило, для набивки лишь средних и крупных опок. Небольшие опоки невыгодно набивать песко­метом из-за слишком большой потери смеси, падающей мимо опоки. Широкошовный пескомет имеет ковш шириной в опоку, поэтому для уплотнения одной полуформы требуется 10…12 с. К его недостаткам относятся энергоемкость и шум.

Процесс пескодувного уплотнения заключается во вдувании сжатым воздухом смеси 'В стержневой ящик или очень редко в опоку (рис. 3.20).

Смесь 4 из питателя 2 через шибер (заслонку) 3 подается в резервуар /. Затем шибер закрывается, и через клапан 5 в резервуар подается мощный поток сжатого воздуха под давлением 0,6 МПа, выстреливающий смесь в стерж­невой ящик 6 или опоку, прижатую к дутьевой плите пескодув­ной головки. Выпуск воздуха из ящика или опоки наружу проис­ходит через вентиляционные отверстия, или венты 7. Процесс может быть выполнен в пескодувном и пескострельном (см рис. 3.20) режимах.

Пескодувно-прессовое уплотнение (рис. 3.21) применяется, например, при безопочной формовке в горизонтальную стопку.

Сначала производится вдувание смеси из резервуара / в про­странство 2 между полумоделями 5 и 4. Затем смесь прес­суется движением полумодели 4 влево под действием штока 3 гидроцилиндра, после чего полумодель 5, поворачиваясь на плите 6, поднимается вверх, а «кирпич» формы продвигается влево и прижимается к стопке ранее отформованных «кирпи­чей» 7, образуя одну литейную форму и полуформу под следую­щую. Собранные формы по мере присоединения новых «кирпичей» перемещаются влево, на заливку.

При вакуумно-пленочной формовке модель 1 (рис. 3.22) и свободная поверхность модельной плиты 2 покрываются плен­кой 5 (предварительно нагретой нагревателем 7), которая плотно облегает модель при отсосе воздуха через канал 3 из полости модели, стенки которой имеют сквозные отверстия 6.

Затем на модельную плиту ставится опока, внутренние стенки которой имеют множество сквозных отверстий, а полость 4 между внут­ренней и внешней сплошной стенками может быть присоединена к вакуумному насосу (ВН). Опока заполняется песком с уплот­нением вибрацией, сверху накрывается пленкой и подключается к ВН Атмосферное давление сжимает через пленку песок, сохра­няя конфигурацию полости полуформы. После этого полость модели отключают от ВН и открывают доступ к атмосфере, а по­луформу снимают с модельной плиты. Таким же образом полу­чают вторую полуформу. Полуформы соединяют, заливают спла­вом. Для выбивки отливки из формы достаточно отсоединить опоки от ВН.

Бесплатная лекция: "10 Классическая парадигма философии" также доступна.

Преимущества этого метода: не требуется смесеприготовительного оборудования, связующего и других материалов, входящих в состав смесей; отливка легко выбивается из песчаной формы; имеет меньшую шероховатость поверхности, чем при литье в ПГФ; уменьшается газовыделение из формы. Выпускаемые комплексы , оборудования для вакуумно-пленочной формовки 29604 ... 29607 применяются для изготовления отливок из любых сплавов в опо­ках размером до 2000x1600. Производительность комплекса 29607 составляет 4 формы в час.

При импульсном уплотнении (рис. 3.23) давление газа в ка­мере 5 над смесью повышают за 0,01…0,1 с, при этом газ с боль­шой скоростью проходит через смесь 2, создавая сжимающие напряжения, и смесь уплотняется. Хорошо уплотняются даже узкие промежутки между моделями и стенками опоки. Механизм предельно прост, шум значительно меньше, чем при других спо­собах.

Остальные обозначения: 4 — уплотнения; 3 — наполни­тельная рамка; 1 — модельная плита с центами — отверстиями для выхода газа из опоки. Принцип импульсного уплотнения реализован в формовочных машинах 20501 ... 20503; у последней размеры опоки 1000x800, продолжительность цикла 40 с.

При гравитационном уплотнении необходимая порция смеси падает на модельную плиту со скоростью 5—7 м/с, что значи­тельно выше, чем при встряхивании, поэтому смесь уплотняется за один удар, но полученная плотность недостаточна для полу­чения качественных отливок, поэтому метод используется только в сочетании с другими.

Вакуумно-прессовое уплотнение соединяет прессование с вакуумированием смеси, что приводит к большей равномерности плотности формы, повышению ее прочности, снижению влаж­ности.