Прессовая машина с эластичной диафрагмой
Давление сжатого воздуха передается, прежде всего, в места, допускающие наибольшее сжатие формовочной смеси и расположение над низкими частями модели. Поверхность диафрагмы принимает волнообразную форму, в результате ее площадь превышает площадь опоки примерно на 40% и, соответственно, на 40% возрастает общее давление на форму. Таким образом давление прессования увеличивается и равно ( 5 - 6) ·105 Па.
Достоинства. Равномерное уплотнение по высоте опоки, возможность увеличения размеров формы до 9000 х 3000 х 1500 мм и изготовления формы из песчано-глинистых смесей и быстротвердеющих смесей с продувкой СО2.
Недостаток в низкой стойкости диафрагмы ( до 60 000 формовок).
УПЛОТНЕНИЕ ВСТРЯХИВАНИЕМ
Сущность способа уплотнения посредством встряхивания заключается в следующем: модельную плиту 1 с установленной на ней моделью 2 или опокой 3, наполненной доверху формовочной смесью, ставят на стол формовочной машины 4 ( положение I). Стол машины поднимается на определенную высоту (30 – 100 мм) при помощи поршня 5, передвигающегося в цилиндре 6 (положение II), а затем падает вниз вместе с опокой под действием собственной массы и ударяется о станину. При ударе рыхлая смесь продолжает по инерции двигаться вниз и в результате уплотняется. За один удар смесь в опоке не успевает хорошо уплотниться, поэтому встряхивающий поршень делает обычно 10 – 80 ударов. Если уплотнение, получаемое при данной высоте подъема недостаточное, то нужно увеличить высоту подъема стола, а не число ударов. При большом количестве ударов появляются трещины в форме.
Плотность набивки при встряхивании максимальна у модели и очень небольшая в верхних слоях, что вызывает необходимость дополнительного уплотнения верхних слоев смеси, либо вручную с помощью пневматических трамбовок, либо подпрессовкой. Поэтому на практике большое распространение получили встряхивающие машины с верхней подпрессовкой. Прессовое устройство жестко крепится к станине встряхивающего стола и включается после окончания встряхивания.
Чем выше опока, тем слой смеси у модели получается более уплотненным. В низких опоках формовочная смесь на встряхивающих машинах уплотняется слабо (в противоположность прессовым машинам). Недостаток встряхивающих машин в их сравнительно невысокой производительности и сильном шуме из-за ударов стола.
Критерием уплотняющего действия на Ф.С. принимаются удельная работа, сообщаемая смеси за n ударов стола:
a=(Q/F)*h*n*η кг/см а 1 см2 площади опоки
Q – вес смеси в опоке в кг; F – площадь опоки в см2; h - высота подъема в см; η – коэффициент учитывающий потери живой силы падающих частей машины η = 0,3 ÷ 0,7.
В) УПЛОТНЕНИЕ ПЕСКОМЕТОМ
Для набивки средних и крупных форм применяют пескометы. Пескометы бывают стационарные, передвижные и подвесные. Основное рабочее звено пескомета – метательная головка. Метательную головку укрепляют на специальных конструкциях, обеспечивающих ее возвратно-поступательное движение. В нее по транспорту подается формовочная смесь, которая подхватывается вращающимся ковшом (1500 об/мин). При движении смесь благодаря центробежной силе уплотняется в самом ковше, а затем спрессованный пакет выбрасывается вертикально вниз. Метательная головка во время работы пескомета равномерно перемещается по площади над опокой.
Плотность набивка формы с помощью пескометной головки одинакова по всей высоте.
Или опока (ст. ящик) с помощью транспортных устройств перемещаются относительно неподвижно установленного пескомета.
Производительность пескометов 10 – 12 м3/г => целесообразно применять для изготовления средних и крупных форм стержней, при крупносерийном и массовом производстве.
Г) ПЕСКОДУВНЫЕ МАШИНЫ
Формовочную или ст. смесь вдувают в опоку (ст. ящик) под большим давлением.
Смесь уплотняется за счет перепада давления в верхней части ящика ( опоки), у вдувных отверстий и вент ( внизу, сбоку ящика или опоки).
В серийном и массовом производстве применяют пескодувные машины с высокой производительностью – до 200 – 300 стержней в час. Стержневой ящик прижимается пневматическим столом к пескодувному резервуару., к основанию которого крепится вдувная плита с отверстиями для прохода смеси. Резервуар периодически заполняется порцией смеси из бункера. После надувки стержня (формы) ст. ящик ( опока) снимаются со стола и подвергаются отделке.
К недостаткам пескодувных машин следует отнести необходимость применения в большинстве случаев металлических стержневых ящиков с большим числом вентиляционных отверстий.
Кроме того, пескодувные машины работают по принципу интенсивно смешения сжатого воздуха со стержневой смесью. Поэтому на всех машинах происходит большой расход сжатого воздуха и сильный абразивный износ стержневых ящиков. Одновременно необходимо указать на трудность изготовления на пескодувных машинах стержней из химически твердеющих смесей , требующих для своего изготовления ускоренной подачи смеси без сильного перемешивания с воздухом. в пескодувных машинах такая смесь может твердеть и резервуар засорятся.
Д) ПЕСКОСТРЕЛЬНАЯ МАШИНА
Пескодувный и пескострельный способы изготовления стержней – наиболее совершенные и перспективные. К основным преимуществам этих способов относятся следующие:
- большая объемная скорость формообразования;
- возможность изготовлять стержни любой конфигурации и сложности;
- простота конструкции машины;
- лучшие условия для осуществления комплексной механизации и автоматизации.
Принцип работы пескострельной машины заключается в том, что сжатый воздух оказывает мгновенное действие на столб стержневой смеси в резервуаре машины, а в конической пескострельной насадке происходит сильное уплотнение стержневой смеси, которое создает большое сопротивление для прохода сжатого воздуха.
При современном уровне развития литейного производства можно считать, что наиболее совершенными и прогрессивными машинами для изготовления стержней являются пескострельные.
При мгновенном выстреле не наблюдается интенсивного смешения сжатого воздуха со стержневой смесью в резервуаре машины и заполнение стержневого ящика происходит при небольшом расходе воздуха. Отношение объема воздуха к объему выдуваемой смеси в пескострельных машинах в 3-5 раз меньше, чем в пескодувных. В связи с этим абразивный износ стержневых ящиков получается меньшим, что позволяет пользоваться деревянными ящиками. Другой особенностью пескострельных машин является возможность изготавливать плотные стержни из самых прочных стержневых смесей без устройства в резервуаре машин приводной мешалки для разрыхления смеси, вследствие чего конструкция резервуара чрезвычайно простая.
Пескострельные машины нашли широкое применение за рубежом.
Распределение степени уплотнения смеси по высоте ящика (опоки) в пескострельных машинах получается более равномерным, чем у пескодувных.
Е) ИМПУЛЬСНАЯ ФОРМОВКА
Уплотнение смеси происходит за счет удара воздушной (газовой) волны
Ж) ВАКУУМНАЯ ФОРМОВКА
Изготовление форм основано на формообразовании и придании им определенной прочности за счет разности давлений с внешней стороны формы ( атмосферного ) и внутри, между частицами песка.
Формовка ведется в опоках по постоянным моделям сухим песком без связующего.
Песок в опоке спрессовывается и удерживается с помощью синтетических полимерных пленок и вакуума.
Для вакуумно-пленочной формировки применяют этиленвинилацетатную пленку.
Модель и модельную плиту покрывают термопластичной пленкой, подогретой до температуры размягчения с помощью эл. нагревателей. В камере создается вакуум.
Пленка прилипает к модели и подмодельной плите, на которую устанавливают опоку. Засыпают кварц. песок. Песок уплотняется вибрацией. Верхняя поверхность опоки перекрывается пленкой и в опоке образуется вакуум. Модель извлекается. аналогично изготавливается вторая полуформа.
Установка стержней, сборка формы, заливка металлом, затвердевание отливки – все происходит в вакууме.
При заливке металла в пленке газифицируется, газ проникает в форм, где конденсируется на холодных зернах песка, выполняя роль связующего.
Отливка свободно удаляется из опок. Песок используется многократно.
Достоинства:
+ нет необходимости в связующих материалах и выбивных устройствах;
+ повышается срок службы моделей, т.к. нет контакта с песком (через пленку);
+ повышается геометрическая точность отливок;
+ повышается качество поверхности;
+ повышается санитарно-гигиенические условия труда.
Специальная формовка
Пример: машины для формовки труб, уплотняющие смесь шнеками.
Применяются редко.
ПО МЕТОДУ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МОДЕЛИ
из формы машины подразделяются на следующие типы:
- со штифтовым подъемом опок (см. далее);
- с протяжкой модели;
- с поворотной плитой (столом);
- с перекидным столом.
МАШИНЫ С ПРОТЯЖКОЙ МОДЕЛИ
При формовке по модели, имеющей близко расположенные друг к другу высокие выступы или ребра, уплотненная смесь между этими ребрами легко обваливается вследствие трения ее о поверхность извлекаемой модели.
Для формовки сплошных моделей применяют машины с протяжкой модели.
ФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ С ПЕРЕКИДНЫМ СТОЛОМ
Для формовки нижних опок созданы специальные формовочные машины, снабженные устройством для поворота опоки на 180° до извлечения модели из формы. На этих машинах модельная плита в период уплотнения смеси находится внизу под опокой, а при извлечении из фермы – вверху над опокой. Опоки снимаются с машины плоскостью разъема кверху.
Одна из машин этого типа – встряхивающая машина с допрессовкой. предназначена для формовки нижних опок, снабжена поворотным столом ( обычно применяется в паре с машиной для формовки верхних опок, снабжена механизмом рамочного подъема).
Принцип работы машины с перекидным столом аналогичен.
Машины различаются только конструктивно.
Схема работы машины с поворотной плитой (столом).
ФОРМОВОЧНЫЕ МАШИНЫ СО ШТИФТОВЫМ ПОДЪЕМОМ ОПОКИ
На рисунке показана схема извлечения модели из полуформы с помощью штифтового подъема. Модель 4 извлекается с помощью четырех штифтов 3, которые, проходя через отверстия или вырезы в модельной плите2, поднимают полуформу 1. При этом стол 5 машины с закрепленной на ней модельной плитой остается неподвижным.
Штифты, закрепленные на общей раме, в современных машинах выдвигаются пневматическим или гидравлическим приводом. Они могут перемещаться в плоскости рамы, что дает возможность набивать на машине опоки разных размеров. Чтобы не было обвалов смеси во время съема набитой смесью опоки, все штифты устанавливаются строго на одном уровне.
Штифтовым подъемом обычно снабжают формовочные машины для набивки мелких форм. На более мощных машинах штифты заменяются рамкой. Штифтовой подъем опок следует применять при формовке простых и невысоких моделей, так как края К плоскости форм при извлечении модели находятся на весу и могут обваливаться. Машины со штифтовым подъемом опоки наиболее выгодны при изготовлении верхних полуформ, т.к. в этом случае исключается операция переворота опок при сборке форм.
I – положение полуформы на формовочной машине со штифтовым подъемом опоки до извлечения модели;
II – после извлечения модели.