книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

§ 2. РУЧНАЯ ФОРМОВКА

Ручную формовку применяют при единичном и мелкосерийном производстве отливок. Различают следующие виды ручной фор­ мовки: в почве, в парных опоках, по шаблонам, по скелетным моделям и контрольным сечениям, в стержнях.

Формовка в почве

Формовку в почве применяют обычно в единичном или мелко­ серийном производстве преимущественно при изготовлении круп­ ных отливок, а также для ремонтного литья. Процесс формовки в почве осуществляют в ямах, которые делают в земляном полу цеха или кессонах — глубоких ямах в полу цеха, выложенных кирпичом, с применением газоотводных формовочных постелей.

В зависимости от массы и высоты отливок различают мягкие н твердые постели. Мягкие постели применяют для формовки пло­ ских отливок небольшой высоты, твердые постели — для крупных отливок.

Формовка в почве имеет недостатки: рытье ям и приготовление газоотводной постели (трудоемкие операции); значительный объем ручных формовочных работ; использование формовщиков высокой квалификации; тяжелые санитарно-гигиенические условия работы (пыль, высокая температура и т. д.), незначительный съем годных отливок с 1 м2 формовочной площади. Однако этот способ прост и не требует специальной оснастки.

Формовка по мягкой постели. В качестве примера на рис. 41 приведена формовка диска в почве по мягкой постели. В полу 6 литейного цеха роют яму глубиной 200 мм (рис. 41, а) и заполняют ее наполнительной смесыо 1, Ширина и длина ямы несколько

90

больше, чем модели. На два массивных металлических бруса 10, выверенных ватерпасом по длине и относительно друг друга, уста­ навливают деревянные рейки 11, между которыми засыпают обли­ цовочную смесь слоем 2 толщиной 20—30 мм. Разравнивают ее линейкой 12, а затем, сняв рейки 11, этой же линейкой уплотняют

еевровень с плоскостью I—/.

Модель 3 будущей отливки осторожно осаживают легкими уда­

рами молотка 5 по деревянному бруску 4 (рис. 41, б). Горизонталь­ ное положение верхней плоскости, осаженной в формовочную смесь модели, проверяют ватерпасом 7 (рис. 41, в),

После этого формовочную смесь уплотняют вокруг модели и излишек ее с помощью линейки сгребают вровень с верхней пло­ скостью модели. Для отвода газов душником 8 в форме делают наколы, а затем вынимают модель 3. В целях предохранения формы от размыва струей жидкого металла литниковую чашу 9 делают так, как это показано на рис. 41, г. От литниковой чаши к модели прорезают канал (питатель) для подвода металла, с противополож­ ной стороны делают сливной канал 13.

Формовка по твердой постели. Яму 1 выкапывают глубиной на 300—500 мм больше высоты модели (рис. 42, а). На сильно уплотненное дно ямы насыпают слой кокса или коксовой гари 2 (размер кусков 50—70 мм) толщиной 100—250 мм. Слой кокса уплотняют и сверху насыпают более мелкий кокс 3, который слегка утрамбовывают и. покрывают рогожами или соломой. Для вывода газов устанавливают трубы 4 так, чтобы верхний конец их был рас­ положен несколько выше уровня пола цеха. В слое 5 формовочной смеси обязательно делают наколы душником.

На твердую постель насыпают формовочную смесь, которую после установки модели 6 уплотняют (рис. 42, б). Затем поверх­

91

ность формы выравнивают и накрывают опокой 7. В опоке устанав­ ливают модели 9 элементов литниковой системы (питателей, стояка, шлаковика, выпора) и крючки 8. В опоку засыпают формовочную смесь и уплотняют.

После этого опоку поднимают краном и извлекают из формы модель. Верхнюю и нижнюю полуформы отделывают вручную, форму собирают по центрирующим колышкам 10 и устанавливают груз 11, а также литниковую чашу 12 и наращалку 13 для выпора

(рис. 42, в).

Если верхняя полуформа имеет выступающие песчаные части (болваны), то для лучшего удержания их в верхней опоке ставят проволочные железные крючки 8 (рис. 42, б). Их концы, обращен­ ные к модели, смачивают жидкой глиной или сульфитной бардой, чтобы обеспечить прилипание к ним формовочной смеси.

Рис. 43. Пример расстановки в верхней опоке солдатиков и крючков

При заливке по-сырому для удержания формовочной смеси применяют так называемые солдатики — деревянные палочки сече­ нием от 15 X 15 мм до 20 X 20 мм; длина их зависит от высоты верхней опоки и песчаного болвана. Солдатики и крючки ставят в формах, имеющих болваны сравнительно небольшой высоты.

Солдатики прислоняют к крестовинам (ребрам) опоки и зафор-

С о л д а т и к и 4 (рис. 43) нужно ставить в опоку 1 и углублять так, чтобы они были отделены слоем формовочной смеси (10—12 мм) от модели.

Обычно крючки 2 расстанавливают крестообразно, благодаря этому обеспечивается прочность формы. Крючки 2 навешивают на крестовины или ребра опоки 1. Расстояние между крючками и мо­ делью 3 для опок среднего размера составляет 70—100 мм, а для опок больших размеров — 60—80 мм.

Для удержания больших и тяжелых болванов, расположенных в верхних опоках, используют чугунную и стальную арматуру в виде рамок, укрепленных при помощи болтов в верхней опоке.

Песчаные болваны должны обладать хорошей податливостью, так как залитый в форму металл при затвердевании и охлаждении

92

уменьшается в объеме (усаживается). Вследствие низкой податли­ вости болвана в отливках могут появиться горячие трещины, поэтому внутренние болваны необходимо уплотнять слабее других частей формы. При формовке по-сухому болваны выполняют пусто­ телыми или применяют формовочные смеси с опилками, которые, выгорая при заливке, делают болваны податливыми.

Формовка в опоках

В литейном производстве широко распространена формовка в опоках главным образом по разъемным моделям, причем фор­ мовку чаще всего осуществляют в двух и реже в трех и более опо­ ках. При формовке в опоках отливки получаются более точные, чем при формовке в почве, так как опоки центрируются при помощи штырей.

Формовка в опоках является более производительной, чем формовка в почве. Применяют несколько способов формовки: 1) в двух опоках; 2) с подрезкой; 3) с фальшивой опокой; 4) с пере­ кидным болваном; 5) в нескольких опоках; 6) по модели с отъемными частями.

Формовка в двух опоках по разъемной модели. Процесс изго­ товления формы начинают с установки модели или ее половины 2 (если модель разъемная) на модельную плиту 1 (рис. 44, а). Затем на плиту устанавливают пустую нижнюю опоку 3 и поверхность модели смачивают смесью керосина с мазутом (50% керосина, 50% мазута) или припыливают мелким песком (рис. 44, б). После этого через ручное сито 4 просеивают облицовочную смесь (рис. 44, в). Толщина слоя облицовочной смеси для мелких отливок 15—30 мм, а для крупных 30—40 мм. При формовке крупных отливок с высокими отвесными стенками облицовочную смесь просеивают через сито только для покрытия горизонтальной плоскости модели. Обкладку отвесных стенок производят той же облицовочной смесью. В опоку засыпают наполнительную смесь и ее уплотняют (рис. 44, г). Для достижения равномерной плотности формы наполнительную смесь засыпают в опоку слоями (50—75 мм) и уплотняют ручной или пневматической трамбовкой 5 (рис. 44, д, е). Пр'и уплотнении нельзя ударять трамбовкой по модели, так как формовочная смесь в местах удара будет сильно уплотнена и в отливках могут обра­ зоваться газовые раковины. Особенно тщательно следует уплотнять смесь в углах и у стенок опоки.

Излишек формовочной смеси после уплотнения сгребают линей­ кой 6 (счищалкой) вровень с кромками опоки (рис. 44, ж) и душ­ ником 7 прокалывают вентиляционные каналы так, чтобы душник не доходил до модели на 10—15 мм (рис. 44, з). Затем опоку вместе с модельной плитой поворачивают на 180° и устанавливают вторую половину модели.

Чтобы устранить прилипание формовочной смеси верхней полуформы к нижней, плоскость разъема нижней полуформы присыпают

93

сухим разделительным песком. Этот песок сдувают с поверхности модели сжатым воздухом. Верхнюю опоку ставят па нижнюю и через сито насыпают на модель слой облицовочной смеси, устанав-

Рис. 44. Последовательность технологических операции при изготовлении фор­ мы в двух опоках

ливают модель стояка и насыпают наполнительную смесь. После этого уплотняют смесь (рис. 44, и). Излишки смеси сгребают и делают наколы душником.

94

Форму раскрывают и смачивают ее поверхность вблизи модели водой. Для предупреждения ухода жидкого металла из формы при заливке по-сырому на плоскости разъема формы делают риски (подрезки) вокруг модели на расстоянии 50—70 мм от нее. При заливке металла в сухие формы и особенно при неудовле­ творительном состоянии опок в большинстве случаев на плоскость разъема формы кладут тонкий слой глины, который при спаривании полуформ полностью исключает прорыв металла из формы. Модели не следует располагать близко к краю опоки; расстояние от модели до стенки опоки должно быть не менее 25—50 мм в зависимости от массы отливки и габаритных размеров опоки.

В модель ввертывают или забивают подъем. Затем ее слегка расталкивают ударами молотка по подъему и извлекают из формы (рис. 44, к). Так же извлекают модели элементов литниковой системы, стояка, выпора, питателя. Небольшие модели вынимают из формы вручную, а крупные — краном.

Извлечение модели из формы является ответственной операцией, и производить ее нужно очень осторожно, чтобы не разрушить форму. Сильно расталкивать модель не рекомендуется, так как при этом отливки получаются с увеличенными размерами и массой.

После извлечения модели поверхность формы отделывают. Поврежденные места формы исправляют гладилками, ложечками, ланцетами и т. д. Некоторые части формы укрепляют шпильками. Отделанную форму, изготовленную по-сырому, перед сборкой при­ сыпают порошкообразным графитом или древесно-угольным порош­ ком. При формовке по-сухому поверхность формы не припыливают, а окрашивают. Формы обычно окрашивают после сушки, когда форма еще не остыла. Иногда формы красят 2 раза: до и после сушки. Затем устанавливают стержень и собирают форму (рис. 44, л, м).

Формовка в двух опоках по неразъемной модели. Небольшую крышку получают по деревянной неразъемной модели (рис. 45, а). Сначала формуют нижнюю опоку. На деревянную плиту устанавли­ вают модель и нижнюю опоку (рис. 45, б), а затем насыпают формо­ вочную смесь и уплотняют ее. Опоку с плитой переворачивают на 180°, устанавливают верхнюю опоку и модели литниковой системы (рис. 45, в), и также насыпают в верхнюю опоку формовочную смесь и уплотняют. После этого поднимают верхнюю полуформу, переворачивают ее на 180° и извлекают модели из формы. Затем форму отделывают, собирают (рис. 45, г) и заливают металлом. На рис. 45, д приведена отливка крышки с литниковой системой.

Формовка с подрезкой. При формовке в опоках по неразъемной

Модель (рис. 46, а) прилегает к плите не всей нижней поверх­ ностью, а только выступом, поэтому при уплотнении нижней опоки в полость 1 попадает формовочная смесь. Чтобы вынуть модель

95

из нижней опоки, формовочную смесь из полости I срезают гла­ дилкой или ланцетом (рис. 46, б). Образующуюся поверхность

Рис. 45. Формовка в двух опоках по неразъемной модели

разъема тщательно заглаживают. Это называется подрезкой. Разъем формы будет уже не плоский, а фасонный.

Затем поверхность разъема нижней опоки, в том числе и поверх­ ность подрезки, посыпают разделительным песком или при глубокой подрезке застилают бумагой; устанавливают верхнюю опоку

96

(рис. 46, в), засыпают смесь и уплотняют ее обычным способом. Форму разбирают, модель вынимают. Затем форму вновь собирают для заливки (рис. 46, г).

Ыа рис. 46, д приведена отливка с литниковой системой. Под­ резку применяют только при изготовлении небольшого числа отли­ вок по данной модели.

Формовка с фальшивой опокой. Фальшивая опока может быть выполнена из обычной формовочной смеси, жидкостекольной фор­ мовочной смеси пли гипса. Для изготовления большой серии отли­ вок применяют деревянную фасонную модельную плиту, выполняю­

щую роль фальшивой опоки. При этом отпадает необходимость в подрезах разъемов каждой изготовляемой формы. Формовка ничем не отличается от обычной формовки в двух опоках.

На деревянную фасонную плиту 1 с моделью 2 (рис. 47, а) ставят нижнюю опоку и уплотняют в ней формовочную смесь. После уплотнения опоку с плитой переворачивают и снимают фасонную плиту (рис. 47, б). При этом модель остается в нижней опоке, на которую ставят верхнюю опоку, засыпают смесь и уплотняют. Затем разбирают форму, извлекают модель и форму собирают под заливку (рис. 47, в). При машинной формовке отливок, требующих разъема с подрезкой, такой фигурный разъем делается на модель­ ной плите.

Формовка с перекидным болваном. При единичном производстве мелких отливок, имеющих поднутрения или полости, выполняе­ мые песчаным болваном взамен стержня, применяют формовку с перекидным болваном.

Рис. 48. Формовка с перекидным болваном

Рис. 49. Формовка барабана в трех опоках

V.

98

Примером формовки с перекидным болваном может служить формовка канатного блока. Модель блока (рис. 48, а) разъемная, состоит из двух частей. Половину 1 модели кладут на плиту 2, на ступицу блока устанавливают модель стояка 3 и верхнюю опоку; наполняют ее формовочной смесью и уплотняют (рис. 48, б). Затем извлекают модель стояка, накрывают опоку деревянным щитком и вместе с модельной плитой переворачивают на 180° и снимают модельную плиту.

Чтобы легче было извлечь модель из формы, по окружности блока по линии 4—7 (рис. 48, в) делают подрезку и образовавшуюся

снимают опоку 10, извлекают половину 8 модели и возвращают опоку 10 на прежнее место. Форму переворачивают на 180° и снимают опоку 11, извлекают половину 1 модели и продувают форму сжатым воздухом. После этого устанавливают стержень 12 и форму собирают.

Формовка в нескольких опоках. Если отливка высокая и не умещается в двух стандартных опоках, а также если сложные части отливки требуют не одной, а двух и более плоскостей разъема, иначе они не вынимаются, то формовку выполняют в нескольких опоках.

Формовку в трех и более опоках производят так же, как и в двух. В качестве примера на рис. 49 приведена формовка бара­ бана лебедки в трех опоках. Формовку начинают с нижней опоки 2 (рис. 49, а), модель в этом случае разъемная, с двумя отъемными частями 1, установленными на фасонную плиту 3. После уплотне­ ния нижней полуформы ее переворачивают, ставят на нее цилиндри­ ческую часть 5 модели (рис. 49, б), засыпают смесь и уплотняют вторую опоку 4. Затем устанавливают верхнюю отъемную часть модели и формуют третью опоку. После этого разнимают опоки и