Опоки и вспомогательная оснастка
Опоки представляют собой жесткие рамки (квадратные, прямоугольные, круглые), предохраняющие литейные формы от разрушения в процессе их сборки, транспортировки и заливки сплава.
Опоки (см. 4.1) имеют по всему периметру буртики, внутренние ребра, которые удерживают уплотненную формовочную смесь при подъеме частей формы. Фиксация опок относительно друг друга осуществляется штырями, которые вставляют в отверстия на приливах. Для транспортировки, кантовки крупные опоки имеют грузовые цапфы. Изготавливают опоки из литейных сплавов (алюминиевые, чугун, сталь) или сваркой из листового проката.
Внутренние размеры опок стандартизированы. Длину и ширину опок следует выбирать из ряда размеров: 300, 360, 400, 450, 500, 560, 600, 750, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2500, 2800, 3000, 3600, 4000 и т.д. Высота опок составляет 100, 120, 150, 175, 200, 250, 300, 360, 400, 450, 500, 560, 600 мм. Очень крупные опоки (длиной более 2500 мм) имеют высоту 1000 мм.
Размеры опок выбирают из условия наименьших затрат формовочной смеси, но при обеспечении требуемой прочности формы и исключении прорыва металла при заливке.
Наименьшая толщина слоя формовочной смеси составляет:
Между низом модели и низом формы 50—90;
100—200мм Между верхом модели и верхом формы 40—70;
90—150мм Между моделью, моделью стояка,
шлакоуловителя и опоками 20—50;
60—90 мм Между моделью и шлакоуловителем 30—40;
50— 120мм
Первый интервал размеров соответствует массе отливок до50 кг, а второй от 50 до 1000 кг. Рассчитывают размеры опок путем сложения размеров моделей и требуемой толщины формовочной смеси раздельно по длине, ширине высоте и выбирают ближайшие большие из стандартного ряда.
Для изготовления песчаных форм используют дополнительную оснастку - модели питателей, шлакоуловителей, стояков, прибылей и выпоров.
Уплотнение формовочной смеси в опоках производят на формовочных машинах прессового или встряхивающего типа, а также ручными и пневматическими трамбовками.
Для отделения элементов литниковой системы, зачистки отливок и очистки их от остатков стержневой и формовочной смеси в литейных цехах применяют газокислородную резку, пневматические зубила, шлифовальные машины для абразивной зачистки, галтовочные барабаны, дробеметные установки.
1.6. Проектирование и расчет литниковой системы и прибылей
Литниковая система - система каналов для подвода металла в литейную форму. Литниковая система должна обеспечить непрерывную заливку в форму очищенного металла с определенной скоростью. При этом не должно быть разрушения (размывания) формы потоком металла, а отходы металла на литниковую систему должны быть минимальными.
Литниковая система состоит из следующих элементов (рис. 1.14): стояк 2 — вертикальный канал, соединяющий литниковую чашу (воронку) / со шлакоуловителем 4; шлакоуловители 3, 4 -горизонтальные трапецеидальные каналы, соединяющие стояк с питателями 5 и задерживающие шлак и неметаллические включения из потока заливаемого металла; питатели -горизонтальные каналы 5, соединяющие шлакоуловитель с полостью формы; прибыль б - элемент для питания отливки жидким сплавом, в период затвердевания и усадки; выпор -вертикальный канал для отвода газов из верхней точки полости и контроля за ходом заливки, выполняемый при отсутствии открытой прибыли.
Шлакоуловители и питатели располагают в плоскости разъема формы соответственно в верхней и нижней ее частях.
В зависимости от размеров отливки металл может быть подведен к полости сбоку (через шлакоуловитель 4, см рис. 1.14); снизу (сифоном), когда h=0; сверху (через шлакоуловитель 3) и комбинированным (этажным) способом, представленным на рис. 1. 14.
При выборе способа подвода металла следует помнить, что высота свободного падения металла (h) не должна превышать 100~~150 мм, высота свободного подъема металла до верха формы или ближайшего уровня подвода металл (Н)- не более 600 — 800 мм. Кроме того, питатели предпочтительно располагать так, чтобы струя металла была направлена вдоль полости, вдоль стержней с целью уменьшения вероятности размыва формы.
Металл литниковой системы после охлаждения отливки отрезают, а остатки подвергают зачистке или механической обработке.
Для выбранного способа подвода металла необходимо рассчитать размеры поперечных сечений системы, чтобы обеспечить оптимальную скорость заливки или оптимальное время заполнения формы:
Прибыли служат для компенсации уменьшения объема сплава в процессе кристаллизации вследствие усадки. При наличии прибыли усадочные раковины образуются не в отливке, а в прибыли. После охлаждения металла прибыли отрезают от отливок. Прибыли устанавливают на стальных отливках, а также на отливках из высокопрочного и ковкого чугуна и некоторых цветных сплавов. На отливках из серого чугуна, у которого усадка невелика, прибыли не предусматривают, за исключением крупных толстостенных отливок.
Прибыли устанавливают на верхних массивных участках отливок в соответствии с принципом направленного затвердевания, который проверяют методом вписанных окружностей: окружность, вписанная в самый тонкий нижний элемент отливки, должна
«выкатываться» в прибыль. При этом диаметр окружности при направлении снизу вверх может оставаться постоянным или только увеличиваться. Если окружность не «выкатывается», то в этих зонах образуются усадочные раковины.
Прибыли бывают открытыми (выходят на верхнюю поверхность формы) и закрытыми (находятся внутри литейной формы). Располагаться прибыли могут на горизонтальных участках отливки (рис. 1.15, а) и на вертикальных (рис. 1.15, б). Размеры прибылей зависят от диаметра окружности d1,d2 вписанной в подприбыльную часть отливки, при этом диаметр окружности может быть больше или равен толщине стенки отливки I.
Толщина прибыли tпр стальных отливок с толщиной стенки до 100 мм должна превышать диаметр вписанной окружности:
