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

уплотнение формовочной смеси в опоке и извлечение модели из формы определяют качество будущей отливки: наличие в ней за­ соров, газовых раковин, трещин; правильность геометрии; чистоту поверхности. Вспомогательные и транспортные операции — уста­ новка пустой опоки на машину, опрыскивание и обдувка модель­ ной плиты, засыпка формовочной смеси в опоку, транспортировка готовых форм — выполняются специальными вспомогательными и транспортными механизмами машины.

/ — основная плнта; 2 — съемный вкладыш с моделью; 3 — модель; 4 — мо­ дель коллектора; 5 — модель стояка; 6 — упорные винты

В зависимости от степени механизации вспомогательных и транспортных операций различают: 1) механизированную формовку, когда рабочий вручную управляет работой механизмов, выполня­ ющих основные, вспомогательные и транспортные операции, и 2) автоматическую формовку, когда работой механизмов управляет машина.

Наиболее трудоемкими и ответственными являются операции уплотнения литейной формы и извлечения модели.

Существует несколько способов уплотнения формовочных сме­ сей на машинах: прессованием, прессованием с вибрацией, встря­ хиванием, встряхиванием с подпрессовкой, пескометом, прессово­ пескодувный.

Уплотнение прессованием

Наиболее простым, производительным и экономичным является уплотнение форм прессованием — верхним или нижним.

При верхнем прессовании на столе 1 прессовой машины (рис. 61, а) монтируют плиту с моделью 2. На модельную плиту по шты­ рям устанавливают опоку 3 и наполнительную рамку 4. Выше на­

111

полнительной рамки находится траверса б с прессовой колодкой 5. Высота прессовой колодки равна высоте наполнительной рамки. При подъеме стола прессовая колодка входит внутрь наполнитель­ ной рамки, вытесняя из нее формовочную смесь в опоку. Нижняя плоскость колодки в конце прессования доходит до уровня верх­ ней кромки опоки. На некоторых прессовых машинах опускается траверса с прессовой колодкой, а стол машины остается на месте.

При нижнем прессовании смеси (рис. 61, б) стол 1 с плитой 6 и моделью 2 перемещается вертикально относительно неподвижной рамки 5. Модель 2 перед прессованием располагается ниже верх­ ней плоскости рамки 5, на которую по штырям устанавливают опо­ ку 3. Снизу опоки делается запас формовочной смеси для прес­ сования, объем которой определяется высотой слоя Н и площадью

опоки. После заполнения опоки формовочной смесыо над ней уста­ навливают неподвижную траверсу 4. При подъеме стола смесь из рамки 5 впрессовывается в опоку снизу. Формовочная смесь

вопоке прессуется модельной плитой 6 при ее движении вверх. Ход стола должен быть равен высоте Н слоя смеси, для того чтобы

вконце прессования плоскость модельной плиты совпала с плос­

костью разъема опоки.

Наиболее широко применяют верхнее прессование и верхнюю подпрессовку форм, так как при нижнем прессовании вследствие попадания формовочной смеси между столом 1 и рамкой 5 быстро изнашиваются трущиеся поверхности. Кроме того, затрудняется переналадка формовочных машин на другой размер опоки. Для получения заданной плотности формы необходимо подобрать соот­ ветствующую высоту наполнительной рамки. При определении вы­ соты наполнительной рамки (рис. 62) учитывают, что масса фор­ мовочной смеси до прессования равна массе смеси после прессования.

Вводим обозначения: 80, б — плотность формовочной смеси соответственно до прессования и после прессования; F — площадь опоки в плане; Н — высота опоки; h — высота наполнительной рамки; V — объем модели.

112

Справедливым является равенство

F60 (H + h) = F8H,

из которого находим высоту наполнительной рамки

h

Если в опоке имеется модель, высоту рамки подсчитывают по формуле

[ F ( H - h ) - V ] &0 = (FH— У) б,

откуда

При уплотнении смеси происходит изменение плотности фор­ мовочной смеси. Плотность неуплотненной формовочной смеси обычно составляет 1—1,1 г/см3, а уплотненной 1,4—1,6 г/см3.

Рис. 62. Схема прессования профильной прессовой колодкой:

аи б — форма до н после уплотнения

Плотность формовочной смеси в различных местах формы опре­ деляют обычно трудоемкими способами и применяют только при исследованиях процесса уплотнения.

В производственных условиях измерение плотности заменяют измерением твердости поверхности формы твердомерами (рис. -63). Поверхность твердомера с выступающим шариком прикладывают к поверхности формы. При этом шарик твердомера диаметром 10 мм углубляется в форму лишь на некоторую величину в зависимости от твердости формы: чем тверже форма, тем меньше углубляется в нее шарик. Внутри прибора на шарик постоянно давит точно тарированная пружина с силой 1 кгс. Поэтому глубина погруже­ ния шарика в форму зависит только от твердости поверхности формы. Перемещение шарика передается на вращающуюся стрелку. Шкала твердомера разделена на 100 частей. Чем тверже форма, тем большую цифру показывает стрелка прибора. Твердость формы по делениям шкалы твердомера составляет при слабом уплотне­ нии 25—30, среднем 50—60, сильном 70—80 и очень сильном 85— 90 единиц.

113

Процесс уплотнения формовочной смеси в опоке прессованием можно представить следующим образом. Формовочная смесь со­ стоит из зерен разных размеров, покрытых пленками глиняной пасты и некоторых добавок. Между зернами формовочной смеси имеются поры. Весь процесс прессования можно условно разделить на два периода.

В первый период происходит пластическая деформация смеси за счет перемещения зерен относительно друг друга и разруше­ ния отдельных комков, а также заполнение пор между зернами. Формовочная смесь приобретает структуру, при которой большин­ ство пор имеет одинаковые размеры.

Во второй период смесь уплотняется за счет взаимного пере­ мещения песчинок и деформации их глинистых оболочек. Так как

неравномерность распределения плотности по ее высоте. Поэтому с увеличением высоты формы средняя плотность уменьшается, а неравномерность уплотнения возрастает.

Величина и характер распределения плотности в литейной форме зависят от отношения высоты Я формы к ее наименьшему

формы распределяется равномерно. С увеличением этого отношения плотность формы распределяется неравномерно (рис. 64).

Приведенные данные относятся к уплотнению смесей в опоке

мают минимальное расстояние между моделью и опокой. Исследованиями было установлено, что уплотнение формы

зависит от величины трения формовочной смеси.об опоку и мо­ дель, давления, свойств формовочной смеси и состояния поверх­ ности модельно-опочной оснастки.

1 1 4

115

Из сравнения данных, характеризующих влияние вибрации на уплотнение формы (опоки 300 х 300 X 600 мм), видно, что прес­ сование с одновременной вибрацией увеличивает равномерность уплотнения формы (рис. 65).

При уплотнении формовочной смеси резиновой диафрагмой (рис. 66) сжатый воздух, поступая под диафрагму, равномерно давит на формовочную смесь со всех сторон. Это позволяет достичь

высокой и равномерной плотности во всех частях формы. На таких машинах можно изготовлять оболочковые формы из быстротвердеющих смесей с последующей продувкой углекислым газом.

Формы с повышенной точностью размеров на машинах с ди­ афрагменным уплотнением можно получать при давлении 7 кгс/см2. Недостатком таких машин является низкая стойкость диафрагмы, последняя обычно не превышает 60 000 съемов. Несмотря на недо­ статки, эти машины широко применяют за рубежом.

Уплотнение встряхиванием

На столе формовочной машины монтируют модельную плиту, на нее ставят опоку и заполняют формовочной смесью. Стол машины поднимается на высоту 50—60 мм и, падая, ударяется о станину машины. Кинетическая энергия при ударе переходит в работу уплот­ нения формовочной смеси в опоке. В результате повторных ударов происходит уплотнение формовочной смеси. Число ударов в 1 мин 120, продолжительность встряхивания 15—20 с.

Работа уплотнения формы при встряхивании

А = г|Qhn,

116

Удельная работа уплотнения, затрачиваемая на Цсм2 площади F опоки,

a= y-x\hn.

Н. П. Аксенов предложил эмпирическую формулу для опреде­ ления среднего уплотнения формы б в зависимости от величины удельной работы

б= 1 -|- ka°’3,

возникает вблизи углов модели (рис. 67).

При сопоставлении встряхивания и прессования следует от­ метить, что наряду с такими недостатками, как быстрый износ трущихся частей машины, большой шум, необходимость дополни­ тельного уплотнения верхней части формы, возможность переуп­ лотнения в нижней части формы, образование рыхлоты на верти­ кальных поверхностях около углов и т. д., уплотнение встряхи­ ванием имеет существенное преимущество — возможность уплотне­ ния форм большой высоты. Поэтому уплотнение форм встряхиванием широко применяют в литейных цехах.

В промышленности используют встряхивающие формовочные машины различных типов: с допрессовкой, с поворотной или от­ кидной траверсой (для небольших по размеру верхних полуформ), с допрессовкой и с поворотным столом (для нижних полуформ), с перекидным столом (для крупных форм). На встряхивающих сто­ лах изготовляют особо крупные формы.

Формовка на встряхивающей с допрессовкой машине. На таких машинах (рис. 68) изготовляют небольшие (500 х 400 X 200 мм) формы. Перед формовкой модель обдувают сжатым воздухом и оп­ рыскивают керосином или составом из 50% керосина и 50% мазута. Затем устанавливают опоку 9 на модельную плиту 8. Наполняют ее из бункера формовочной смесью, включают встряхивающий ме­ ханизм машины и уплотняют смесь в опоке. По окончании встря-

117

хивания устанавливают наполнительную рамку, досыпают смесь и подпрессовывают, счищают излишки формовочной смеси, включают механизм съема формы. Механизм съема — штифтовой. Для об­ легчения съема формы с модельной плиты одновременно с меха­ низмом съема включают вибратор, установленный на плите. После съема со стола машины полуформу осматривают, продувают сжа­

тым воздухом и отправляют на сборку.

Для формовки верхних полуформ применяют также встряхи­ вающие с допрессовкой машины с рамочным съемом (рис. 69). На столе 1 машины установлена плита с моделью 2. Смесь в опоке 3 уплотняется встряхива­ нием. Уплотненная форма 4 (рис. 69, а) ■допрессовывается плитой 5 (рис. 69, б). После допрессовкн полуформы стол / (рис. 69, в) вместе с плитой 6 и моделью 2 опускается, а верхняя полуформа 4 остается на про­ тяжной рамке 7. Затем полуфор­ ма 4 снимается с протяжной рамки и подается на сборку формы.

ром встряхивающего механизма. При пуске машины прессовый поршень поднимается, соединяет встряхивающий механизм с воз­ душной магистралью. Сжатый воздух поступает под встряхиваю­ щий поршень, и начинается уплотнение формы встряхиванием. Затем срезают лишнюю смесь механическим скребком 5(рис. 70, а), накладывают на опоку 2 подопочный щиток 4 и пневмозажи­

чают механизм прессования и подпрессовывают форму. Затем авто­ матически срабатывают пневмозажимы и освобождают полуформу от щитка (рис. 70, в). Готовую полуформу сталкивают с прессового стола на рольганг сборки. Поворотный стол с моделью 3 возвращается в исходное положение.

118

Формовка на встряхивающих машинах с перекидным столом. Формовку крупногабаритных и высоких полуформ производят на машинах с перекидным столом. Формовочная смесь уплотняется

только встряхиванием без дополнительного прессования. Верхние слои формовочной смеси уплотняют ручными пневматическими трам­ бовками. Минимальные размеры опок на машинах с перекидным сто­ лом до 300 X 200 х 600 мм. Эти машины часто применяют для формовки крупных стержней.

119