ТКМ раздаточный материал / Лекции раздаточный материал / 2 Раздаточный материал лекции Литье / 2 Формовка

ФОРМОВКА

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Формовка — наиболее сложная и трудоемкая операция производства отливок в разовых песчаных формах. Трудоемкость изготовления литейных форм составляет 40...60 % от общей трудоемкости получения отливок.

Основными операциями изготовления литейных форм являются: уплотнение формовочной смеси для получения точного отпечатка модели в форме и придание форме достаточной прочности; устройство вентиляционных каналов для вывода газов из полости формы; извлечение модели из формы; отделка и сборка формы. Формы изготавливаются вручную, на формовочных машинах и на автоматических линиях.

1.Ручная формовка применяется в условиях единичного производства, в ремонтном производстве, для крупных отливок массой 200…300тонн Рис. 37Л Ручная формовка для отливки детали типа втулки

На модельную плиту 3 (рис. 37Л, а) укладывается половина модели 2 и устанавливается нижняя опока, затем сквозь сито 4 на поверхность модели наносится противопригарный припыл — древесно-угольная пыль, графитовый порошок (рис. 37Л, б). Лопатой 5 засыпают опоку наполнительной формовочной смесью (рис. 37Л, в). Ручной или пневматической трамбовкой 6 уплотняют смесь (рис. 37Л, г), сгребают ее остатки и накалывают душником (шилом) 7 отверстия для лучшего выхода газов (рис. 37Л, д). Затем нижнюю опоку с заформованной моделью переворачивают на 180° устанавливают вторую половину модели 8 и верхнюю опоку 9 (рис. 37Л, е). После установки моделей литниковой системы 10 в той же последовательности заформовывают верхнюю опоку (рис. 37Л, ж). По окончании формовки опоки разнимают, осторожно удаляют модели, поправляют обрушившиеся места формы и, уложив в нижнюю полуформу на место знаков 11 стержень 12 (рис. 37Л, з), вновь устанавливают верхнюю полуформу на нижнюю и скрепляют их при помощи болтов, струбцин или просто придавливают грузом, чтобы предотвратить прорыв металла по плоскости разъема формы. В таком виде литейная форма готова для заливки металла.

Для получения крупных отливок полуформы перед сборкой сушат при температуре 350 °С в течение 6...20 ч в зависимости от габаритов формы.

2.Машинная формовка

Машинная формовка экономически целесообразна в условиях серийного и массового производства, когда формовочные машины загружены в течение не менее 40...60 % рабочего времени.

Сущность машинной формовки заключается в механизации основных операций: установки модельных плит и опок, наполнения опок формовочной смесью, уплотнения смеси и удаления моделей из форм. Отдельные конструкции формовочных машин позволяют также механизировать некоторые вспомогательные операции: поворот опок, снятие готовых полуформ со стола машины, передачу их на сборку и т. п.

По способу уплотнения смеси формовочные машины делятся на прессовые, встряхивающие, пескометные (рис. 38Л) и комбинированные (встряхивающие с подпрессовкой или прессовые с вибратором).

2.1.Машинная формовка прессованием.

Рис. 38Л Схема машинной формовки прессованием 

Сжатый воздух подается в нижнюю часть цилиндра 1. При этом прессовый поршень 2 и стол 3 с прикрепленной к нему модельной плитой 4 поднимаются (рис. 38Л, а). Колодка 7, закрепленная на траверсе 8, входит внутрь наполнительной рамки 6 (рис. 38Л, б) и уплотняет формовочную смесь в опоке 5. При стравливании сжатого воздуха прессовый стержень и стол с модельной плитой опускаются (рис. 38Л, в) и опока с уплотненной формовочной смесью извлекается из машины.

Плотность формовочной смеси уменьшается по мере удаления от прессовой колодки из-за трения смеси о стенки опоки. Поэтому прессование используют для уплотнения смеси в опоках высотой не более 200-250 мм.

2.2.Машинная формовка встряхиванием

Рис. 39Л Схема машинной формовки встряхиванием

Сжатый воздух подается в нижнюю часть цилиндра 1 (рис. 39Л, а). При этом встряхивающий поршень 2 поднимается и перекрывает впускное отверстие 10, а нижняя его кромка открывает выхлопные окна 7 (рис. 39Л, б). Воздух выходит в атмосферу, давление под поршнем снижается, и стол 3 с укрепленной на нем модельной плитой 4 падает, ударяясь о торец цилиндра 8 (рис. 39Л, в). Скорость стола и модельной плиты падает до нуля, а формовочная смесь в опоке 5 и наполнительной рамке 6 продолжает двигаться вниз по инерции и поэтому уплотняется. Когда канал 9 встряхивающего поршня окажется против отверстия 10, сжатый воздух снова войдет в полость цилиндра. Это повлечет новый подъем стола и новый удар его о торец цилиндра при падении и т. д.

Встряхивающий стол совершает 120-200 ударов в минуту. При этом способе слои формовочной смеси будут иметь наибольшую плотность у модельной плиты. Встряхиванием уплотняют формы высотой до 800 мм. Для уплотнения верхних слоев формы встряхивание совмещают с прессованием.

2.3.Уплотнение форм пескометом

Рис.40Л Схема уплотнения форм пескометом

Для уплотнения смеси при получении крупных отливок применяются пескометы (рис. 40Л). Рабочий орган пескомета - метательная головка - выбрасывает порции формовочной смеси на рабочую поверхность модельной плиты. В стальном кожухе 1 метательной головки вращается закрепленный на валу электродвигателя ротор 4 с ковшом 5. Формовочная смесь подается в головку непрерывно ленточным конвейером 3 через окно в задней стенке кожуха. При вращении ковша со скоростью 1000-1200 об/мин. формовочная смесь собирается в пакеты 5 и центробежной силой выбрасывается через выходное отверстие в опоку 6. Попадая на модель 7 и модельную плиту 8, смесь за счет кинетической энергии равномерно уплотняется по высоте опоки. Метательная головка может перемещаться над опокой, управление работой пескомета автоматизировано. Пескомет - высокопроизводительная машина, его применяют для уплотнения крупных литейных форм.

Формовочные машины, объединенные транспортными устройствами с другими машинами и механизмами, позволяют создавать поточные (механизированные, полуавтоматические и автоматические) участки формовки.

3.Безопочная автоматическая формовка

Используется при изготовлении форм для мелких отливок из чугуна и стали в серийном и массовом производстве. Изготовление литейных форм осуществляется на высокопроизводительных пескодувно-прессовых автоматических линиях (рис. 41Л)

Рис. 41Л Изготовление безопочных литейных форм

Формовочная камера заполняется смесью с помощью сжатого воздуха из головки 2 с открытой задвижкой 8. Уплотнение осуществляется при перемещении модельной плиты 1 плунжером 4 с усилием Р (рис. 41Л, а). После уплотнения поворотная модельная плита 3 отходит влево и поворачивается в горизонтальное положение (рис. 41Л, б). Подача сжатого воздуха прекращается, а горловина головки 2 перекрывается задвижкой 8 Уплотненная полуформа под действием усилия Р1 перемещается плунжером 4 до соприкосновения с полуформой, полученной ранее, образуя полость 5. Затем производится заливка полости расплавленным металлом из ковша 6. После затвердевания и охлаждения отливок, формы подаются на выбивную решетку, где отливки 7 освобождаются от формовочной смеси.

4. Формовка по газифицируемым моделям.

Рис. 42Л Применение формы с газифицируемой моделью

1 – опока; 2 – постель из формовочной смеси; 3 – газифицируемая модель отливки; 4 – центрирующий выступ модели; 5 – керамический стояк; 6 – верхняя часть формовочной смеси; 7 – керамическая литниковая чаша; 8 – разливочный ковш; 9 – расплавленный металл; 10 – газовая прослойка между расплавленным металлом и газифицируемой моделью

Для изготовления достаточно крупных (массой до 20 т) единичных отливок из чугуна, стали и цветных металлов вместо обычной формовки оказывается весьма эффективным применение формовки по газифицируемым моделям, изготовленным из пенополистирола. Формовка по газифицируемым моделям осуществляется следующим образом (рис. 42Л, а). Сначала в опоке 1 делается постель 2 из формовочной смеси, на которую устанавливают газифицируемую модель 3, которая покрыта противопригарным покрытием и точно повторяет конфигурацию отливки, что позволяет не изготавливать стержни для получения полостей, отверстий и выступающих частей отливки. На центрирующий выступ модели 4 надевается керамический стояк 5, после чего опока заполняется доверху формовочной смесью 6, и на стояк устанавливается керамическая литниковая чаша 7.

Особенность данного вида формовки заключается в том, что газифицируемую модель из формы перед заливкой не извлекают (рис. 42Л, б), а расплавленный металл из ковша 8 через литниковую систему заливают непосредственно на модель. Под действием теплоты расплава 9 модель 3 газифицируется, и между ней и заливаемым металлом образуется газовая прослойка 10, которая непрерывно уходит в материал формы, освобождая очередные участки полости для заполнения жидким металлом. Для последовательной газификации модели расплавленный металл подводят снизу, не делая при этом открытых прибылей и выпоров во избежание выделения газов и сажи в атмосферу цеха. Для уменьшения количества сажи одновременно с заливкой металла в форму подают углекислый газ СО₂, который способствует окислению продуктов разложения модели и значительно снижает количество образующейся сажи.

По сравнению с обычной формовка по газифицируемым моделям имеет следующие преимущества: 1) становится возможным получение отливок сложной конфигурации без применения стержней; 2) значительно упрощается процесс изготовления литейной формы, а при использовании сухих формовочных смесей (сухого песка без глины) значительно снижается трудоёмкость не только формовки, но и выбивки формы после заливки; 3) благодаря неразъёмной форме и отсутствию операции извлечения модели отпадает необходимость выполнения формовочных уклонов, повышается точность отливки, исключаются заливы по плоскости разъёма, усложняющие очистку отливки.

7