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

извлекают модели из верхней, средней и нижней опок: устанавли­ вают стержень и собирают форму под заливку (рис. 49, в).

Формовка по модели с отъемными частями. В условиях единич­ ного и серийного производства с целью устранения подрезки, лишних плоскостей разъема, стержней выступающие части модели, препятствующие ее извлечению из формы, делают отъемными. Отъемные части 1 прикрепляют к модели шпильками (рис. 50, б и в) или клиновыми шпонками в виде ласточкина хвоста (рис. 50, а). При извлечении модели отъемные части остаются в смеси, а затем удаляются через полость, образованную в форме моделью.

Формовка по шаблону

Способ изготовления форм, полости которых получают при помощи профильных досок-шаблонов, вращающихся вокруг оси или движущихся по направляющим, называют шаблонной формовкой. Полость формы получается либо выгребанием шаблоном предвари­ тельно уплотненной формовочной смеси, либо выравниванием шаб­ лоном накладываемой и уплотняемой смеси.

Формовку по шаблону применяют преимущественно для отливок, имеющих форму тел вращения (втулок, цилиндров, труб, шкивов, маховиков и др.), а также для отливок, очертания которых можно получить протягиванием шаблона по направляющей (протяжные шаблоны). При формовке с помощью шаблонов не пользуются моделями, изготовление которых требует длительного времени и значительного расхода дерева. Однако на изготовление формы затрачивается значительно больше времени, чем при формовке по модели, кроме того, необходим труд формовщиков высокой квали­ фикации. Поэтому формовку по шаблону применяют редко и только для изготовления одной или нескольких отливок.

На практике наиболее распространены шаблоны, вращающиеся вокруг вертикального шпинделя (рис. 51). Металлический шпин­ дель 1 устанавливают в подпятнике 2. В отверстие на верху шпин­ деля закладывают болт для подъема шпинделя вручную или кра­ ном. Чугунный подпятник имеет сравнительно большую опорную поверхность. В чугунной серьге 3 имеются прорези для шаблонов. Шаблоны закрепляют болтами, вставляемыми в прорези скобы. Серьгу 3 закрепляют на шпинделе в определенном положении зажимным винтом 5. Стопорное кольцо 4 служит для установки шаблона в определенном положении по высоте.

Ниже в качестве примера описана шаблонная формовка кольца. Выкапывают яму и устанавливают подпятник шпинделя по ва­ терпасу на определенной глубине под формой так, чтобы он не мешал формовке (рис. 51, а). После уплотнения смеси вокруг под­ пятника в него вставляют шпиндель. На шпинделе закрепляют сто­ порное кольцо, навешивают серьгу и на ней устанавливают ватер­ пас, по которому проверяют горизонтальное положение серьги, вращая ее вокруг шпинделя. Затем в яму насыпают формовочную

100

смесь и уплотняют. Вновь проверяют горизонтальное положение серьги по ватерпасу и приступают к формовке. После уплотнения вокруг шпинделя формовочную смесь счищают до уровня пола шаб­ лоном № 1 (рис. 51, б), посыпают разделительным песком, ставят опоку, модели стояка и выпора и уплотняют верхнюю полуформу (рис. 51, в). Затем в верхней полуформе делают наколы и вынимают

Рис. 51. Формовка кольца по шаблону

модели стояка и выпора. Полуформу отставляют в сторону и из­ готовляют форму кольца по шаблону. На шпиндель надевают сто­ порное кольцо и серьгу с шаблоном № 2, которым затем выгребают смесь (рнс. 51, г). Собранная форма приведена на рис. 51, д.

При формовке по протяжным шаблонам смесь выгребают плос­ кими скребками, направляемыми по особой рамке. В форме же при помощи скребков можно изготовить и стержень.Таким образом, от­ падает необходимость в изготовлении модели и стержневого ящика. Этот способ применяют для получения таких крупных отливок, как патрубки и колена труб большого диаметра и др.

101

На рис. 52 приведена формовка патрубка с фланцами и с двумя боковыми трубками при помощи протяжных шаблонов. Модели фланцев 2, 3 и трубок 4, 5 выполняют разъемными из двух поло­ вин. Деревянная рамка 1 имеет две отъемные планки 6, соответ­ ствующие толщине стенки патрубка. По рамке со вставленными планками 6 направляют скребки, выгребающие стержень, а по рамке без планок — скребки для внешней формы патрубка.

На подготовленную горизонтальную поверхность твердой пос­ тели укладывают рамку 1 вместе с отъемными планками 6, затем осаживают в почву нижние половины модели фланцев и скребками-

шаблонами 7 (положение I) выгребают профиль по размерам внут­ ренней поверхности патрубка. Полученную из смеси поверхность «стержневого ящика» обкладывают бумагой и уплотняют стержень. Сверху его заглаживают шаблоном 8, имеющим контуры внешней поверхности патрубка (положение II). Затем укладывают модели фланцев и двух трубок, ставят верхнюю опоку, засыпают формовоч­ ную смесь и уплотняют ее, снимают полуформу и отделывают. После этого стержню придают окончательные размеры снятием с верхней его половины слоя 9 смеси, равного толщине стенки патрубка. Этот слой снимают специальным шаблоном 10.

Стержень поднимают за каркас 12, заложенный в него при уплотнении, отделывают, красят и сушат. С поверхности нижней части формы снимают лишний слой смеси 11, равный толщине стенки патрубка. Стержни для боковых трубок изготовляют отдельно

вящиках, ставят в форму на знаках и прикрепляют шпильками

косновному стержню. Затем форму собирают и заливают.

Формовка по скелетным моделям

Этот способ формовки представляет собой комбинацию формовки по моделям и протяжным шаблонам, применяют его крайне редко для изготовления крупных единичных отливок с переменным сече­

102

нием. По скелетной модели можно получать не только форму, но и стержень.

На рис. 53, а приведена скелетная модель шестой части свертиого кожуха водяной турбины. Модель выполнена из брусков, имеющих толщину стенки будущей отливки.

В нижней части формы (рис. 53, б) заформовывают половину скелетной модели (положение /). Скребковым шаблоном 1 из внут­ ренней поверхности модели выгребают смесь, образуется стержне-

Рис. 53. Формовка по скелетным моделям

вой ящик, в котором получают нижнюю часть стержня. Верхнюю часть стержня выполняют по наружной поверхности модели (поло­ жение II). После этого ставят опоку, засыпают смесь и уплотняют, снимают опоку с верхней половины стержня и скребковыми шаб­ лонами 2 удаляют лишний слой смеси между ребрами модели (положение III). Затем поднимают верхнюю половину модели и стер­ жень. Теми же скребковыми шаблонами 2 выгребают лишний слой смеси между ребрами половины модели нижней части формы (поло­ жение IV), вынимают половину модели. Форму отделывают, сушат и собирают под заливку.

Формовка в стержнях

Этим способом изготовляют сложные и ответственные отливки, когда трудно получить равномерное уплотнение смеси в узких местах формы и поднутрениях модели, а также при большом числе отъемных частей на модели. Литейную форму целиком собирают из сухих стержней, которые могут быть изготовлены из различных смесей. Стержневые формы применяют в массовом и крупносерийном производстве. Основные преимущества формовки в стержнях:

1)возможность деления сложной формы на простые элементы — стержни;

2)отсутствие моделей;

3)параллельное изготовление стержней и формы;

103

4)низкая квалификация рабочих;

5)уменьшение трудоемкости процесса выбивки форм после

заливки; 6) улучшение качества отливок и снижение брака.

Рис. 54. Формовка в стержнях:

а — отливка; б — стержни; в — готовая форма

На рис. 54 дан пример формовки в стержнях отливки корпуса электродвигателя. В ящиках изготовляют отдельные стержни Cm. 1 — Cm. 8, а затем в жакетах из стержней собирают форму.

Формовка в кусках

Этот способ применяют для изготовления отливок художест­ венных изделий. Боковые поверхности моделей таких изделий имеют впадины, выступы или рисунки, затрудняющие процесс извлече­ ния модели из формы без повреждения последней. Поэтому для при­ готовления форм по этим моделям нельзя применять описанные вы­ ше способы формовки. При изготовлении бюстов, статуэток и дру­ гих художественных отливок применяют более сложные способы формовки, например формовку в кусках.

Модель барельефа (рис. 55, а) на лицевой поверхности имеет впадины 1, 2, 3, препятствующие съему с Модели верхней части формы. Для того чтобы снять форму с модели, на впадинах модели

104

уплотняют куски из прочной жирной (глинистой) формовочной смеси. Куски, если они прилегают друг к другу, разделяют слоем древесноугольного порошка или ликоподия. Наружную поверх­ ность кусков /, 2 и 3 (рис. 55, б) подрезают в виде болванов с по­ логими стенками, чтобы с них было удобно снять заформованную на модели нижнюю опоку.

Кроме того, на поверхности кусков для лучшего их удержания в верхней полуформе делают специальные знаки в виде продолго­ ватых углублений.

Рис. 55. Формовка в кусках

По модели с кусками после их припыливания уплотняют ниж­ нюю опоку Б, которую затем вместе с фальшивой опокой перевер­ тывают. Фальшивую опоку снимают, а на нижней опоке с моделью уплотняют верхнюю опоку А (рис. 55, б). Переворачивают обе опоки, нижнюю опоку снимают так, чтобы модель с прилегающими к' ее поверхности кусками осталась в верхней опоке. Оставшиеся куски снимают с модели в порядке, обратном их уплотнению (сначала 3, затем 2 и /), причем снимают так, чтобы их не повредить (рис. 55, г). Куски отделывают и согласно их знакам укладывают на соответствующие места в нижней форме. Куски в форме закреп­ ляют шпильками (рис. 55, д). Таким образом, в нижней опоке по­ лучается полный отпечаток поверхности модели.

В большинстве случаев части формы с закрепленными кусками просушивают, так как куски уплотняют из недостаточно газо­ проницаемой жирной формовочной смеси. Приведенный пример яв­ ляется простейшим случаем формовки в кусках. Формы более слож­ ных изделий могут иметь несколько десятков кусков, расположен­ ных на поверхности модели.

105

Формовка в глине

Формовку в глине применяют в тех случаях, когда необхо­ димо получить форму очень высокой прочности. Глиняные формы после сушки обладают большой огнеупорностью, поверхностной прочностью (поверхность их не размывается при заливке металла

вформу даже при падении струи со значительной высоты).

Вбольшинстве случаев глиняные формы изготовляют без опок. Вместо опок делают кладку из кирпичей, которую облицовывают внутри слоем глины. Формовку в глине можно производить по мо­ дели и по шаблону. Слой наносимой глины составляет 10—20 мм.

Рис. 56. Формовка в глине:

а — изготовление нижней части формы; 6 — собранная форма; о — отливка с литниковой системой

Для лучшей газопроницаемости к ней примешивают мелкий песок. Формы и стержни окрашивают после их сушки и полного охлажде­ ния.

Формовку выполняют следующим образом. На полу цеха роют яму (рис. 56, а), выкладывают ее кирпичом 1 и устанавливают шаблон 2 для изготовления рабочей полости формы. На кирпичную кладку шаблоном наносится слой глины 3 определенной толщины. После получения нижней части формы изготовляют верхнюю полуформу с литниковой системой. Готовые нижние и верхние полуформы просушивают с помощью переносных сушил. Затем устанав­ ливают стержни и собирают форму (рис. 56, б)..

Формовка в быстротвердеющих смесях

Формовку химически твердеющих смесей на жидком стекле применяют для получения разнообразных отливок из чугуна, стали и цветных сплавов массой до 40 000 кг. Длительность процесса

106

химического твердения крупных форм 0,5—1,3 ч в зависимости от их размера и конфигурации. Технологический процесс формовки складывается из следующих операций:

1.Установки модели на. плиту.

2.Протирки поверхности модели и плиты керосином и гра­ фитом.

3.Нанесения на модель ровного слоя быстротвердеющей смеси толщиной 60—70 мм.

Рис. 57. Способы подвода углекислого газа в форму

4. Засыпки в опоку наполнительной смеси и ее уплотнения.

5.Извлечения модели из формы и отделки формы.

6.Продувки формы углекислым газом с помощью специаль­ ных приспособлений.

7.Установки стержней и сборки формы.

При продувке быстротвердеющей облицовочной смеси углекис­ лым газом происходит разложение силиката натрия и образование углекислого натрия с выделением свободного кремнезема SiO?;, который присоединяет воду и образует прочное химическое веще­ ство — гель кремниевой кислоты. Последний распадается только при высоких температурах цосле заливки формы сплавом.

107

Расход углекислого газа составляет 10 кг на 1 т мелких отли­ вок (средняя масса 100 кг) и 3 кг на 1 т средних отливок (средняя масса 600 кг). При этом продолжительность продувки газом форм площадью 0,5—8 м2 составляет 8 мин при давлении газа в шланге

2—3 кгс/см2.

Применяют различные способы подачи углекислого газа в форму (рис. 57). Подвод углекислого газа под зонт 1 (рис. 57, а), покры­ вающий форму, обеспечивает быстрое, одновременное и равномерное химическое твердение формы любой конфигурации. Формы под зон­ том можно сушить в любом месте цеха, на рольгангах, на участке сборки и т. д. На рпс. 57, б приведена схема подвода углекислого газа в форму через модель 1.

Формовка по газифицируемым моделям

Этот новый технологический процесс применяется на Волж­ ском автомобильном заводе (ВАЗ), Горьковском автомобильном заводе (ГАЗ), Азовском заводе кузнечно-прессового оборудова­ ния (АЗКПО) и других заводах для изготовления крупных единич­ ных отливок штампово-инструментальной оснастки, приспособле­

ний из чугуна и стали массой от нескольких сотен кило­ граммов до нескольких тонн.

Главная особенность про­ цесса формовки состоит в том, что модель не извлекается из формы после уплотнения фор­ мовочной смеси, а во время заливки испаряется и газифи­ цируется под действием теп­ лоты жидкого металла. При этом освобождается полость формы, которая заполняется металлом (рис. 58).

Газифицируемая модель имеет точную конфигурацию отливки и размеры, учитываю­ щие усадку металла и при­

пуски на механическую обработку. Это позволяет не изготовлять стержней для выполнения полостей, отверстий, выступающих ча­ стей в отливке. Отсутствие разъема формы и операции извлечения модели уменьшает трудоемкость изготовления формы, способствует повышению точности отливки, исключает образование заливов и уменьшает трудоемкость обрубки отливок.

Для повышения чистоты поверхности отливки и устранения пригара модель покрывают противопригарной краской, состоящей из обезжелезненного пылевидного циркона и раствора поливинилбутираля в спирте.

108

После высыхания краски модель устанавливают в опоку и присоединяют к ней модели литниковой системы. Для последова­ тельной газификации модели обычно используют подвод металла снизу. В этом случае газообразные продукты разложения модели удаляются в форму через зазор между зеркалом металла и поверх­ ностью разложения модели (рис. 58).

Для изготовления формы используют быстротвердеющие смеси, смеси ЖСС, а также самотвердеющие смеси с повышенной газо­ проницаемостью. При изготовлении форм крупных отливок (массой до 5—20 т) быстротвердеющие жидкостекольные смеси уплотняют пневмотрамбовками*, стараясь не повредить модели, обладающей небольшой прочностью. Поэтому для формовки газифицируемых моделей используют пластичные смеси или ЖСС. В опоку предвари­ тельно заливают небольшое количество смеси ЖСС для образова­ ния слоя, на который устанавливают модель, нагружая ее, чтобы исключить смещение ее потоком последующих порций смеси. По окончании формовки в форме делают газоотводные каналы на рас­ стоянии 10—20 мм от модели, что необходимо для удаления газов, образующихся при газификации модели, и предотвращения сажевыделения.

В форме не делают открытых выпоров или прибылей, чтобы устранить выделение в атмосферу цеха газов и сажи. С этой же целью применяют способ заливки форм с газифицируемыми моделями одновременно с подачей С0.2 в форму. При этом происходит доокисление углеводородных паров и газов (продуктов разложения модели) и значительно уменьшается количество сажи. Однако во всех случаях заливка форм с газифицируемыми моделями дол­ жна производиться на участках с хорошей вытяжной венти­ ляцией.

В настоящее время многие заводы внедряют технологический процесс изготовления отливок по газифицируемым моделям в уело-- виях серийного и массового производства.§

§ 3. МАШИННАЯ ФОРМОВКА

Машинную формовку применяют главным образом в серийном

имассовом производстве и значительно реже в мелкосерийном и единичном производстве. Машинную формовку осуществляют, как правило, в двух опоках, исключение составляет формовка в стопку

ибезопочная формовка.

Форма обычно состоит из двух полуформ — верхней и нижней. При изготовлении форм на машинах необходимо иметь модели, мо­ дельные плиты, спаренные стальные опоки, штыри. В массовом

и крупносерийном производстве применяют металлические модели,

всерийном производстве — деревянные модели, укрепленные на координатных плитах, Во всех случаях формовку на машинах осу­ ществляют по моделям, смонтированным на металлических плитах, что повышает точность отливок, а механизация основных операций

109