2858.Оборудование литейных цехов учебное пособие

сти, обтянутыми фильтровальной сеткой. Для предотвращения поломок фильтротрубок применяются ребра жесткости и ромбовидная сетка. Опоки транспортируются обычно роликовыми конвейерами.

Модели – чаще всего алюминиевые или деревянные, с вентиляционными каналами и вентами. Венты пластмассовые, диаметром 10–18 мм и щели = 0,2…0,3 мм.

13.3. Выбор конструктивно-технологических параметров вакуумной системы

Основным параметром, характеризующим вакуумную систему, является поток воздуха Q, протекающий через нее за единицу времени. Величина этого потока зависит как от разрежения, так и от сопротивления вакуумной системы, включая газопроницаемость формы, сопротивления запорных устройств, шлангов и т.д. Среднее значение потока Q, натекающего в ресивер воздуха и в полуформу за промежуток времени Δτ, определяется зависимостью:

В объем системы входит объем пустот в опоке, модельной плите и всех вакуумных трубопроводах с запорной аппаратурой

где С – сопротивление в форме, мин/м3.

Величина С характеризует способность вакуумной формы сопротивляться натеканию атмосферного воздуха: иначе, это – время, в течение которого в форму натекает извне один м3 воз-

261

духа. Чем больше сопротивление С, тем большего перепада давлений р можно достичь при одном и том же потоке (рис. 13.3). Обычно кривую (см. рис. 13.3) называют индикаторной. Сняв индикаторную характеристику вакуумной формы или системы в целом, можно судить об их эффективности.

Рис. 13.3. Индикаторная кривая Q = f (рф, рн)

При исследовании влияния технологических параметров формы на ее фильтрационную характеристику помимо параметров р = f (Q) определяют зависимости p(t), Q(t), C(t) и vф(t), где vф – скорость фильтрации воздуха через вакуумируемую форму.

где F – сечение потока, м2.

При расчете параметров вакуумной системы

1)задаются размером опок и рабочей схемой системы. Ориентировочно подсчитывают среднее значение объема системы V [м3];

2)задаются разрежением формы pф [кПа];

3)исходя из заданного значения pф определяют поток воздуха Q [м3кПа/мин] по номограмме (см. рис. 13.3) и давление вакуум-насоса рн;

4)рассчитывают необходимое значение скорости vн откачки насосом:

262

где k = 1,25 – коэффициент запаса производительности; m – количество потребителей вакуума с одинаковой характеристикой и заданным значением рф.

Преимущества вакуумно-пленочного процесса:

–не требуется для изготовления формы связующее, следовательно, отпадает необходимость в смесеприготовительном оборудовании, дорогих связующих материалах;

–нет системы регенерации смеси и отходов, экологич-

ность;

–получаемые формы – сухие, следовательно, можно изготавливать тонкостенные отливки с минимальным браком по газовым раковинам;

–незначительный расход песка (~2 %);

–высокая точность отливок, минимальные уклоны;

–допуски на размеры уменьшаются вдвое;

–постепенное и равномерное затвердевание и охлаждение отливок из-за меньшей теплопроводности сухой формы;

–увеличивается жидкотекучесть расплава на 30 %;

–возможна заливка расплава в форму при более низкой температуре;

–снижается вероятность возникновения напряжений и горячих трещин в отливках;

–низкий эффект самозакалки;

–уменьшаются затраты на термообработку (нет необходимости отжига);

– уменьшаются припуски на механическую обработку

иприближаются к припускам при литье под давлением;

–уменьшается масса отливок на 5–7 % благодаря уменьшению или полному отсутствию уклонов и повышению размерной точности;

–прямые отверстия могут быть выполнены без стержней;

263

–низкий износ модельной оснастки, так как нет контакта

итрения песка с моделью (только с пленкой), поэтому возможно использование деревянных моделей;

– отливки дешевле на 20–25 % по сравнению с литьем

впесчано-глинистые формы;

–сокращение сроков запуска производства, так как нет металлическойоснастки, особеннопри мелкосерийномпроизводстве;

–использование мелкозернистого сухого песка, так как при ВПФ не возникает проблем с газопроницаемостью, позволяет получить превосходное качество поверхности отливки, не требующее дополнительной финишной обработки, и даже обработка дробью ухудшает первоначальное качество поверхности, поэтому возможна лакировка и покрытие эмалью отливки без дополнительной обработки.

К недостаткам можно отнести:

–повышенный пригар отливок, что ведет к обязательной покраске формы; образование газовых раковин и засора при изготовлении плоских отливок;

–повышенный расход энергии;

–повышенную запыленность рабочего места при засыпке песком опоки и при выбивке форм;

–необходимость контроля характеристик пленки и краски;

–падение вакуума в опоках при их отключении от вакуумной системы машины.

13.4. Тенденции в развитии ВПФ

Одна из главнейших тенденций развития ВПФ, как и в изготовлении песчано-глинистых форм, – переход от опочной формовки ВПФ к безопочной. В ряде стран создано оборудование, позволяющее получать отливки способом ВПФ в безопочных вертикальных (и реже в горизонтальных) формах. Это позволяет существенно снизить стоимость модельно-опочной оснастки, которая при ВПФ соизмерима со стоимостью самой линии.

264

За последние годы в ряде стран широкое развитие получают новые способы ВПФ не только фасонных, но и непрерывнолитых безопочных заготовок из черных и цветных сплавов. Эта тенденция объясняется тем, что известные методы получения непрерывно-литой заготовки имеют свои недостатки (повышенный расход металла на кристаллизаторы и трудоемкость их изготовления).

Известно, что метод ВПФ в силу своей природы отличается большой продолжительностью затвердевания и охлаждения, что негативно отражается как на структуре отливки (крупное зерно), так и на продолжительности процесса производства. С целью снижения продолжительности затвердевания и охлаждения

вВПФ вводят газообразный или жидкий теплоноситель, который отбирает тепло от нагретых слоев формы и откачивается затем вакуумной системой. Таким образом, благодаря введению

вформу теплоносителя скорость затвердевания и охлаждения отливок при ВПФ существенно увеличивается (до 2–3 раз).

Рис. 13.4. Линия вакуумно-пленочной формовки, установленная на ОАО «Кировский завод». Размер форм 2000×1250×750/200; производительность 45 форм в час

265

ВПФ дает точное воспроизведение контура модели при ее облицовке синтетической пленкой и высокую чистоту поверхности отливок. В последние годы все шире используют метод ВПФ для высококачественных художественных отливок из чугуна, бронзы, латуни как более экономичный и позволяющий отказаться от дорогостоящей операции чеканки каждой отливки.

Вопросы для повторения

1.Сущность процесса ВПФ.

2.Преимущества и недостатки процесса ВПФ.

3.Каковы тенденции развития ВПФ?

14.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫБИВКИ ОТЛИВОК ИЗ ФОРМ

ИУДАЛЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ОТЛИВОК

Выбивка форм из опок и выбивка отливок из форм – наиболее тяжелые операции из всего цикла изготовления отливок по своим санитарно-гигиеническим условиям, так как сопровождаются большим пыле-, газо- и тепловыделением и высоким уровнем шума.

Ввиду большого разнообразия конструкций и технологических процессов изготовления форм, подвергаемых выбивке, в литейных цехах применяют различные типы оборудования для выбивки форм удаления отливок из них и стержней из отливок.

Основным узлом любой установки для выбивки форм является выбивное устройство, в котором разрушается набивка опок и происходит освобождение отливки от смеси.

Наиболее распространенными способами выбивки являются вибрационный и инерционный, а также способ выпрессовки кома смеси с отливкой, работающие методом «выдавливания».

Вибрационный способ разрушения форм заключается в сообщении вибраций стенкам опоки или ее крестовинам, от кото-

266

рых колебания передаются набивке. При колебании набивки разрушаются связи между частицами смеси, уменьшается трение между смесью и стенками опоки, в результате чего весь ком разрушается и выпадает из опоки. Особенностью вибрационного способа является неравномерность действия вибрации по объему формы. Наибольший эффект достигается в местах, близких к источнику вибрации, т.е. у стенок опоки. Поэтому для разрушения набивки требуется в 8–9 раз больше энергии, чем при инерционном способе.

В небольших литейных цехах единичного и мелкосерийного производства применяют простейшие выбивные устройства – подвесные вибраторы (вибрационные скобы) и вибрационные траверсы.

Подвесной вибратор (рис. 14.1) представляет собой литую скобу 1, к которой с помощью стяжек 13 и фланцев 3 прижат пневматический плунжерный вибратор 12. Подвесной вибратор можно переносить краном за кольца 4 и 2. При выбивке форм вибратор с помощью крана скобой накладывается на стенку опоки или отливку. Форма или отливка подвешивается на поперечине, установленной на стойке. Через систему подвода воздуха, включающую вентиль 7, лубрикатор 8, манометр 6, систему шлангов 11 и 9, тройник 5 и пусковой клапан 10, осуществляется привод вибратора. Под действием вибрации, передаваемой через скобку на стенку опорки, форма разрушается, и отливка со смесью выпадает из опоки.

Рис. 14.1. Подвесной вибратор (вибрационная скоба)

267

Вибрационная траверса (рис. 14.2) представляет собой коромысло 1, на которое в различных положениях, в зависимости от размеров опок, подвешиваются скобы с крюками 3. Опока за цапфы навешивается на крюки-скобы. На каждой скобе установлен пневмовибратор 2, включаемый с помощью пусковой рукоятки 4. Применяют также траверсы, имеющие электромеханический привод, установленный непосредственно на балке коромысла. При выбивке траверсу подвешивают на крюк подъемника на пружинных подвесках. С помощью траверсы выбивают формы массой до 3 т.

Рис. 14.2. Вибрационная траверса

Суть инерционного способа заключается в том, что разрушение кома и выпадение его из опоки происходит в результате действия сил инерции, возникающих при ударе формы о решетку или выбивную раму.

Наличие отливки в форме ускоряет процесс выбивки, так как плотность металла больше плотности смеси.

При ударе формы о решетку возникающие инерционные силы переходят в работу деформации (разрушения) кома, пропорциональную ускорению формы. Энергия удара (Дж), отне-

268

сенная к 1 Н силы тяжести кома смеси, может быть выражена следующей формулой:

e0 = 1 (v1 − v2 )2 ,

g 2

где v1 и v2 – абсолютные скорости формы соответственно до и после удара, м/с; g – ускорение силы тяжести, м/с2.

Приняв коэффициент восстановления скорости формы R, а v2= –Rv1, выражение для е0 можно переписать так:

Величина e0 определяет число ударов, необходимое для выбивки форм, т.е. скорость разрушения набивки, и зависит главным образом от физико-механической характеристики последней и размеровопок (е0 рекомендуется принимать (25–35)10–3 Дж/Н).

К наиболее распространенному выбивному оборудованию, применяемому практически для выбивки форм любой массы в цехах с различным характером производства, относятся электромеханические вибрационные решетки эксцентрикового, инерционного и инерционно-ударного типа. По сравнению с пневматическими вибрационными устройствами механические решетки более производительны и расходуют меньше энергии.

Выбивная эксцентриковая решетка (рис. 14.3) представля-

ет собой корпус 1, имеющий сверху рабочее полотно, на которое устанавливаются опоки 2 с выбиваемой формой. Эксцентриковый вал 3, вращающийся в подшипниках 5 рамы 4, поднимает корпус решетки на величину эксцентриситета а. Вращение валу передается непосредственно от электродвигателя через муфту 8 или через клиноременную передачу. Амплитуда и частота колебаний корпуса определяются эксцентриситетом и угловой скоростью приводного вала. Амплитуда является постоянной величиной, равной двойному эксцентриситету.

269

Дебаланс 7, устанавливаемый на эксцентриковом валу, служит для динамической балансировки и уменьшения нагрузки на подшипники рамы. При движении корпуса решетки вверх опока отрывается от него, а затем падает, соударяясь с рабочим полотном.

Рис. 14.3. Принципиальная схема выбивной эксцентриковой решетки

Рис. 14.4. Конструкция выбивной эксцентриковой решетки

В результате соударения форма разрушается, и смесь просыпается сквозь отверстия в рабочем полотне, а отливка и опока

270