Розділ 3.2 машинне формування і виготовлення стрижнів

3.2.1. Машини для виготовлення ливарних форм

Машинне формування застосовують для виготовлення ли­варних форм у парних опоках, використовуючи металеві моде­льні плити і моделі підвищеної точності порівняно з точністю моделей і плит для ручного формування. Верхню півформу ви­готовляють на одній машині, а нижню — на іншій. За допомо­гою формових машин механізують здебільшого дві операції:

• ущільнення формової суміші в опоці,

• виймання моделі з півформи.

Щоб отримати якісні виливки, необхідно досягти відносної щільності формової суміші в межах 80 ...90 % максимально мо­жливої для даного складу [3].

За способом ущільнення формові машини поділяють на:

• пресувальні (верхнього й нижнього пресування),

• струшувальні,

• імпульсної дії,

• піскомети.

Залежно від напрямку руху формової суміші в опоці під час ущільнення розрізняють машини верхнього та нижнього пресу­вання.

Формова машина верхнього пресування створює тиск на фер­мову суміш зверху. Суміш в опоці переміщається зверху вниз. Машина складається з циліндра 1 (рис. 3.2.1) поршня 2, стола З, колони 5, довкола якої може обертатися траверса 4 з колод­кою 6. На столі машини закріплюють модельну плиту 11 разом з моделлю 7. Потім за допомогою штифтів 10 базують опоку 9, на яку кладуть наповнювальну рамку 8. В опоку і в рамку насипають формову суміш із бункера, що знаходиться над ма­шиною. Траверсу ставлять у робоче положення (зображене на рис. 3.2.1), обертаючи її навколо колони. У циліндр подають повітря під тиском 0,5...(),8 МПа, внаслідок чого поршень ра­зом з усією рухомою системою піднімається, поки колодка не витіснить формову суміш із наповнювальної рамки в опоку. На цьому ущільнення формової суміші закінчується. Повітря з-під поршня випускають в атмосферу й знімають готову півформу. Ступінь ущільнення суміші залежить від відношення висот рам­ки та опоки. Очевидно, що найбільша відносна щільність сумі­ші буде у верхній частині опоки й значно менша — біля моделі.

Формова машина нижнього пресування створює тиск на фор­мову суміш знизу. Вона має циліндр 1 (рис. 3.2.2), поршень 2, стіл 4, змонтовану на ньому накладку 5, колону 6 і траверсу 7. Верхня частина накладки входить в отвір корпуса 3, закріпле­ного на циліндрі. На поверхні накладки зафіксована модель 8. Штифти 10 базують опоку, яку наповнюють фермовою суміш­шю, після чого ставлять траверсу в робоче положення (рис. 3.2.2).

Під тиском повітря поршень разом зі столом^-, накладкою і моделлю рухається вгору, поки верхня поверхня накладки не порівняється з опорною поверхнею опоки. Внаслідок цього вся суміш із порожнини корпуса витісняється в опоку. Машина цього типу найкраще ущільнює суміш біля моделі й найгірше — вгорі

Рис. 3.2.2. Схема фермової машини нижнього пресування: / — циліндр; 2 — поршень; 3 — корпус; 4 — стіл; 5 — накладка; 6 — колона; 7 — траверса; 8 — модель; 9 — опока; 10 — штифт

опоки, що є позитивним показником. Водночас машини ниж­нього пресування складніші й вимагають кваліфікованішого обслуговування порівняно з машинами верхнього пресування.

Спільним недоліком пресувальних машин обох типів є нерів­номірне ущільнення суміші по висоті опоки, через що висоту опоки обмежують розміром 200 мм.

Нерівномірність ущільнення можна значно зменшити, замінюючи суцільну жорстку колодку багатьма пресувальними елементами, яким надають руху окремі гідроциліндри. Перспе­ктивним є метод пресування еластичною профільною мембра­ною, що закріплена на герметичній камері, куди підводиться стиснуте повітря.

Пресування під високим тиском успішно застосовують для виготовлення ливарних форм підвищеної міцності й точності. Щоб не допустити відчутного зниження газопроникності, до фермової суміші вводять грубозернистий пісок і додають обме­жену кількість (до 2 %) води. Тиск на формову суміш не пови­нен перевищувати 2...2,5 МПа [3].

Струшувальна фермова машина ущільнює формову суміш в опоці під дією сил інерції, що виникають в момент удару.

Поршень 2 (рис.3.2.3) машини жорстко з'єднаний зі столом З, на якому є модельна плита 7 з моделлю 5. В опоку 4, встановлену

Рис. 3.2.3. Схема струшувальної формової машини:

1 — циліндр; 2 — поршень; 3 — стіл; 4 — опока; 5 — модель;

6 — штифт; 7 — модельна плита

на штифти 6, насипають формову суміш. Після цього циліндр 1 через нижній отвір наповнюють повітрям, яке піднімає поршень і всю рухому систему машини. Коли поршень досягне верхньо­го отвору в стінці циліндра, стиснуте повітря вийде в атмосфе­ру» ^а рухома система під дією власної маси падатиме вниз, поки стіл не вдариться до торця циліндра. Тоді раптово зупиниться вся система, за винятком формової суміші, яка за інерцією про­довжуватиме рухатися у напрямку моделі. Тим часом, напов­нення циліндра повітрям триватиме й удари будуть повторюва­тися. Внаслідок цього ущільнення суміші зростатиме, набли­жаючись до заданої величини. Звісно, що найгірше ущільнення суміші буде вгорі опоки. Недоліками способу є порівняно низь­ка продуктивність і значний шум.

Імпульсне ущільнення відбувається під дією раптового вдуван­ня повітря в опоку, попередньо наповнену фермовою сумішшю.

На машині імпульсної дії змонтована модельна плита з мо­деллю. Вгорі є імпульсна головка, що має камеру відповідного об'єму з повітряним клапаном і великою кількістю отворів у нижній частині. Наповнивши опоку фермовою сумішшю, на неї щільно накладають імпульсну головку й відкривають повітря­ний клапан. Повітря під тиском 5...8 МПа [4] з великою швидкіс­тю спрямовується на формову суміш, ущільнює її й виходить

Рис. 3.2.4. Схема метальної головки піскомета: 1 — лопатка; 2 — відцентрове колесо; З — вікио; 4 — стрічковий транспортер;

5 — вал; в — кожух

крізь пори в атмосферу. Іноді замість стисненого повітря вико­ристовують газоповітряну суміш, яка під час запалювання ви­бухає, створюючи необхідний тиск [18].

Імпульсний метод забезпечує рівномірне ущільнення по ви­соті опоки, значний ступінь ущільнення і високу продуктив­ність праці. Він характеризується низькою витратою енергії та відсутністю шуму. У світовій практиці спостерігається стійка тенденція до витіснення цим методом інших методів ущільнен­ня і в першу чергу струшувальних машин [3].

Піскомет (рис. 3.2.4) викидає з великою швидкістю окремі порції формової суміші в опоку, де вони ущільнюються під дією сил інерції, водночас наповнюючи опоку.

Піскомет складається із двох стрічкових транспортерів і метальної головки, в кожусі 6 (рис. 3.2.4) якої обертається вал 5 з відцентровим колесом 2 і лопаткою і. Остання підхоплює порцію формової суміші, що подається транспортером 4 через вікно З всередину кожуха, розганяє її вздовж лопатки до швидкості v_r і викидає в опоку зі швидкістю v_e = ЗО...40 м/с. Швидкість v_s отримують внаслідок геометричного підсумову­вання радіальної v_r і лінійної Vo її складових. Піскомет конс­труюють так, щоб вектор v_s збігався з вертикаллю.

Рис. 3.2.5. Схеми відокремлювання моделі та півформи:

підніманням півформи (а); опусканням моделі (б);

повертанням і підніманням моделі (в);

/ — модель; 2 — півформа; З — штифт; 4 — модельна плита;

5 — стіл; 6' — плита; 7 — поворотна плита

Піскомети доцільно застосовувати для виготовлення вели­ких форм переважно в одиничному виробництві. Вони високо­продуктивні, а ступінь ущільнення формової суміші в усьому об'ємі опоки однаковий.

Виготовлену будь-яким із описаних вище способів півформу треба відокремити від моделі, піднімаючи півформу або опуска­ючи модель.

На рис. 3.2.5, а зображене знімання півформи з моделі вна­слідок прямолінійного руху чотирьох штифтів 3. Під час цього модель / разом з модельною плитою 4 залишаються на столі машини 5. При складній конфігурації моделі або за наявності ребер у виливку модель 1 (рис. 3.2.5, б) виймають з півформи через отвори у плиті 6, яка усуває часткове руйнування півфор­ми. Нижню півформу доцільно спочатку повернути на 180° за допомогою поворотної плити 7 (рис. 3.2.5, в), а потім відокре­мити модель, піднімаючи плиту.