Глава IV. Выбивка, обрубка, очистка и обдирка отливок

На выбивку, обрубку, очистку и обдирку отливок приходит­ся примерно 30—45% общей трудоемкости их изготовления. В немеханизированных цехах эти операции выполняются вруч­ную с затратой большого количества труда в сильно запылен­ной атмосфере, что вредно действует на здоровье работающих.

Вопросы механизации, а затем и автоматизации этих опера­ций литейного производства являются особенно актуальными.

Выбивка. Отливки, остывшие до заданной температуры, выбивают из форм. После дополнительного охлаждения из от­ливок выбивают стержни.

В мелких, немеханизированных цехах выбивка отливок и стержней еще до сих пор производится вручную ударами ку­валды по опоке и форме. Последняя разрушается и, таким образом, из нее выбивается отливка. Стержни выбиваются из отливок при помощи лома, зубил, в том числе пневматических и пр.

В современных литейных цехах процесс выбивки механизи­рован.

Одним из способов механизации является применение ви­брационных коромысел и подвесных вибраторов. Вибрационное коромысло за серьгу подвешивается к подъем­нику. Крюками двух вибраторов за цапфы захватывается опо­ка и поднимается вместе с коромыслом. В вибраторы подается сжатый воздух. Под действием вибрации форма разрушается. Формовочная смесь и отливка падают на неподвижную решет­ку в полу литейного цеха. Формовочная смесь проваливается через решетку на транспортер и подается им в смесепригото-вительное отделение. Вибрационные коромысла применяются для выбивки отливок из форм, близких между собой по габа­ритным размерам.

Для выбивки отливок из разнообразных по своим размерам форм применяются подвесные пневматические вибраторы, ко­торые накладываются на стенку опоки своей челюстной го­ловкой. Удары плунжера вибратора по крышке цилиндра передаются головкой вибратора опоке, что приводит к разру­шению формы.

Наибольшее применение для выбивки отливок получили ^специальные выбивные решетки: пневматические и механиче­ские (фиг. 88).

Пневматическая выбивная решетка состоит из неподвижно-

Фиг. 87. Вибрационное коромысло (а): 1 — коромысло; 2 — вибраторы; 3 — крюки; 4 — пусковая рукоятка. *

Подвесной вибратор (б): 1 — цилиндр; 2 — челюстная головка; 3 — шланг для подвода сжатого воздуха.

го каркаса, внутри которого на двух швеллерных балках уста­новлены вибраторы. На головки вибраторов опираются двэ рельса. Пространство между каркасом и рельсами закрывает­ся неподвижными решетками.

Форму с отливкой устанавливают на рельсы. Из магистрали под плунжер вибраторов подается сжатый воздух, под дей­ствием которого плунжер поднимается вверх и ударяет о ниж­ний торец головки. Этот удар передается форме. При движе­нии плунжера вверх открываются выхлопные отверстия. Давление воздуха под плунжером резко снижается, и он пада­ет в исходное положение. Вместе с ним падает и головка вибратора. Затем весь цикл повторяется. Под действием такой вибрации происходит разрушение формы — выбивка из нее отливки.

По сравнению с пневматическими более производительны и экономичными, в части расхода энергии, являются механичиские решетки, к числу которых относятся и инерционные. Основным элементом конструкции этих решеток является paма покоящаяся на пружинах. В раме на подшипниках смонтиров вал, на котором насажены неуравновешенные грузы. Вал приводится во вращательное движение от электродвигателя.

Под действием силы инерции вращающихся неуравновешенных грузов вследствие упругости пружин решетка приходит в колебательн движение. Под действием колебательного движения форма рг рушается, формовочная смесь просыпается через решетку, а с ливка остается на решетке.

Механизированная выбивка стержней из отливок произв дится на вибрационных машинах и при помощи воды высоко давления.

Вибрационная машина (фиг. 89) состоит из трех основш частей: неподвижного упора, вибратора и пневматического цылиндра, перемещающего вибратор влево и вправо.

Отливка зажимается между неподвижным упором и бойком вибратора В вибратор подается сжатый воздух, который действует на плунжер. Благодаря системе воздухораспределительных каналов плунжер совершает возвратно поступательные движение ударяет о боек, который передает удары отливке и, таким образом, происходит выбивка стержней.

Наиболее совершенным способом является гидравлическа: выбивка стержней (фиг. 90).

При этом способе отливка помещается на поворотный стол специальной камеры. Рабочий, находящийся вне камеры при помощи гидромонитора направляет на отливку струю воды вы­сокого давления 50—100 или 25—35 ати (490 • 10⁴ — 981 • 10' или 245-10⁴ — 343 • 10⁴ н/м²), которая вымывает из отливки стержни. Загрязненная вода протекает через решетку пола камеры, собирается в отстойниках и после осветления исполь­зуется вновь. Вновь для изготовления форм используется и пе­сок, осевший на дно отстойника.

В литейных цехах используются также песко-гидравлические установки, в которых отливки подвергаются действию струи воды высокого давления 80—100 ати (785- 10⁴ — ¹—921 • 10⁴ н/м²), содержащей до 20% песка. На этих установках производится одновременно выбивка стержней и очистка от­ливок.

Гидравлическая выбивка стержней по сравнению с прочи­ми способами имеет целый ряд преимуществ, к числу которых в первую очередь относится улучшение санитарно-гигиеничес­ких условий труда, так как исключается возможность образо­вания пыли, крайне вредной для здоровья работающих. Боль­шим преимуществом является и снижение трудоемкости вы­бивных работ.

Обрубка. Вслед за выбивкой производится обрубка отли­вок, т. е. отделение от них литников, выпоров, прибылей и за­ливов. В небольших литейных цехах эти операции выполняются вручную при помощи молотков, кувалд и зубил, в том числе и пневматических. Вручную об­рубаются мелкие и средние чу­гунные отливки.

Для отделения литников, вы­поров и прибылей от крупных чу­гунных отливок применяют дис­ковые пилы, чаще всего с уни­версальной осью вращения (фиг. 92), позволяющей сооб­щать диску пилы любой наклон к горизонтальной плоскости. От­резка литников, выпоров и при­былей от отливок из алюминие­вых и магниевых сплавов произ­водится на ленточных пилах (фиг. 92).

Литники отливок из медных сплавов обычно обрубаются на прессах-кусачках (фиг. 93). От­ливку кладут литником, выпором или прибылью на нижнее зубило как можно ближе к телу отлив­ки. После нажатия педали верх­нее зубило, закрепленное в пол­зуне пресса, опускается вниз и отрубает литник, выпор или прибыль.

Обрубку стальных отливок производят дисковыми беззу­быми пилами. Диск такой пилы по окружности имеет не зубья, а небольшую насечку. При высокой окружной скорости (при­мерно 140 м/сек) диск своим трением разогревает подведенный к нему металл и выбрасывает его в виде длинного пучка искр.

Литники и прибыли от крупных, тяжелых отливок, которые трудно передвигать с места на место, отделяются при помощи газовой и электродуговой резки. Наибольшее применение по­лучила газовая резка, которая осуществляется специальным резаком.

При отсутствии необходимого газа и при наличии электро­сварочного аппарата небольшие прибыли отрезают электрической дутой. Этот способ резки по сравнению с газовой менее производителен.

Очистка. Ответственной и трудоемкой операцией является очистка отливок, т. е. удаление с их наружных и внутренних— поверхностей пригара — корочки пригоревшей формовочной смеси.

Недостаточно тща­тельная очистка отли­вок удлиняет и удорожа­ет их последующую ме­ханическую обработку, так как наличие на них слоя пригоревшей формо­вочной смеси приводит к повышенному износу режущего инструмента.

В мелких полукустарных, ремонтных мастерских очистка отливок еще до сих пор производится вручную при помощи проволочных стальных щеток и зубил. Основное количество отли­вок подвергается механической очистке при помощи простых вра­щающихся барабанов, пескоструйных, дробеструйных и дро-беметных аппаратов, а также пескогидравлических установок.

В простых барабанах круглого или квадратного сечения производится очистка отливок массой до 50 кг, а в отдельных случаях и до 100—120 кг. Отливки, загруженные в барабан, при его вращении перекатываются по его внутренней поверх­ности, ударяются, трутся друг о друга и, таким образом, очи­щаются от пригара.

Мелкие, простые по своей конфигурации отливки очищают­ся в барабанах круглого сечения (фиг. 94). Такие барабаны со­стоят из толстостенной стальной обечайки и двух массивных литых боковин, к которым строго по центру прикреплены пустотелые цапфы.

Этими цапфами барабан опирается на под­шипники в стойках станины. Изнутри литые боковины защи­щены плитами с большим числом отверстий. По всей длине ци­линдрической части барабана имеется отверстие, закрываемое крышкой, для загрузки и выгрузки отливок. Барабан загру­жается отливками примерно на 75% своего объема. Одновре­менно в барабан загружаются звездочки из белого чугуна в ко­личестве 20—25% от массы отливок. Эти звездочки царапают поверхность отливок и тем самым ускоряют процесс очистки примерно в 1,5 раза. Кроме этого, мелкие звездочки проникают в полости отливок и очищают их. В барабанах в процессе очистки из отливок удаляются и несложные стержни. Очистка средних и среднекрупных отливок, приближающихся по форме к параллелепипеду, производится в барабанах квадратного-сечения. При этом отливки аккуратно укладываются в бара­бан, заполняя всю его полость. При такой укладке отливки при вращении барабана практически не перемещаются, а очистка их производится в основном звездочками. Произво­дительность барабанов и качество очистки в большой степени определяются правильно выбранным числом их оборотов. Для простых круглых барабанов оптимальное число оборотов мо­жет быть определено по эмпирической формуле:

где п — число оборотов барабана в мин; R — внутренний радиус барабана в м;

k — коэффициент, принимаемый равным 21 для барабанов с внутренним диаметром больше 700 мм и 23 для меньших барабанов.

Отсос пыли, образующейся в процессе очистки отливок, производится через одну из пустотелых цапф, подключенную к экскаустеру — вентилятору; через вторую цапфу в барабан засасывается воздух из атмосферы.

Пескоструйный и дробеструйный способы очистки основаны на разрушающем действии песка или дроби, которые с боль­шой скоростью (до 200 м/сек) воздухом под давлением 2 — 3 или 5—6 ати (49 • 10⁴— 59 • 10⁴ .к/ж²) подаются на поверх­ность отливок и отбивают пригар. Эти способы сопровожда­ются образованием большого количества пыли, которая через неплотности в очистных устройствах, несмотря на усиленный местный отсос, разносится по цеху, увеличивая его запылен­ность. Поэтому заводы отказываются от применения этих спо­собов очистки отливок.

На отечественных заводах с успехом применяются очист­ные устройства дробеметного типа. К числу таких устройств относятся дробеметные барабаны, столы и камеры, основным рабочим органом которых является дробеметное колесо (дробеметная турбинка).

Дробеметное колесо состоит из рабочего колеса, крыльчат­ки (питающего колеса), распределительного цилиндра, загру­зочной воронки с патрубком и кожуха.

Р абочее колесо состоит из двух стальных дисков с восемью вставными, радиально расположенными, литыми из белого хромистого чугуна лопастями. Рабочее колесо насажено на вал, вращающийся от электродвигателя со скоростью 2450 об/мин. На том же валу закреплена и крыльчатка, пред­ставляющая собой литой чугунный цилиндр с восемью сквоз­ными пазами. Крыльчатка (питающее колесо) вращается внут­ри неподвижно закрепленного на кожухе чугунного распреде­лительного цилиндра с одним регулируемым отверстием. Дробь (в основном из белого чугуна) из загрузочной ворон­ки поступает в крыльчатку, а затем через отверстие в распре­делительном цилиндре на лопасти рабочего колеса. Под действием центробежной силы дробь со скоростью 80 м/сек веерообразной труей выбрасывается на поверхность отливок и очищает их.

Обдирка. Окончательная об­работка отливок для удаления с их поверхности различных неров­ностей, остатков литников, остат­ков прибылей, заливов по разъе­му форм и других производится шлифовальными кругами, кото­рые состоят из очень твердых зе­рен абразивного материала (кар­борунда и корунда), связанных между собой особым цементи­рующим веществом — связкой. Шлифовальные круги устанавли­ваются на станках трех типов: стационарных, маятниковых под­весных и переносных (фиг. 97). Стационарные станки применяют­ся для обдирки небольших отли­вок, которые легко удерживают­ся руками; маятниковые подвес­ные — для обдирки крупных от­ливок и ручные переносные — для обработки сложных фасон­ных отливок.

Производительность шлифо­вальных станков зависит от ма­териала, массы и конфигурации отливок и колеблется в следую­щих пределах: . стационарных станков 100—300 кг/ч подвесных и ручных переносных — 300—600 кг/ч.