4.3. Модельный комплект

Модельный комплект служит для формирования полости под отливку в песчаной литейной форме. В модельный комп­лект входят модель и стержневые ящики. Модельный комп­лект изготавливают из пиломатериалов хвойных (ель, сосна) или твердых пород дерева (береза, бук, дуб и т. д.), пласт­масс и металлических сплавов. Металлические литейные сплавы (чугун, силумин) применяют в массовом производст­ве, а хвойные пиломатериалы используют в индивидуаль­ном и мелкосерийном. В серийном производстве модельные комплекты изготавливают из твердых пород дерева, пласт­масс и сплавов.

Деревянные комплекты выполняют из пиломатериалов (доски, бруски) путем сплачивания, склеивания предвари­тельно вырезанных заготовок. С целью уменьшения коробле­ния заготовки чередуют по расположению волокон (вдоль и поперек).

Окончательную обработку деревянных и металлических комплектов осуществляют на станках. ГОСТ 11961—87 пре­дусматривает девять классов точности модельных комплек­тов, взаимосвязанных с классами размерной точности отли­вок. Допуски размеров модельного комплекта в 10—15 раз меньше соответствующих допусков размеров отливок.

Для снижения влагопоглощения древесиной и для исклю­чения прилипания формовочной смеси деревянные модельные комплекты грунтуют, шпаклюют и красят эмалями серого красного или желтого цвета соответственно для отливок из стали, чугуна или цветных сплавов. Знаковые части покрыва­ют эмалью черного цвета.

Металлические комплекты получают литьем, поэтому их выполняют тонкостенными, а повышают прочность и жест­кость за счет ребер жесткости. Толщина стенки на литых комплектах составляет 6—15 мм.

Модель служит для получения полости в форме. Конфигу­рация модели соответствует внешним очертаниям отливки, а размеры модели больше размеров отливки на величину ли­нейной усадки сплава.

Линейная усадка серого чугуна составляет около 1% ста­ли—2%, силумина —0,8—1,2%, бронзы — 1 — 1,5%. Линейная усадка зависит не только от типа сплава, но и от подат­ливости формы, сложности отливки, наличия ребер жест­кости [1].

Конструкции разъемных моделей для получения осесимметричной детали (см. рис. 2, а) изображены на рис. 12. Де­ревянная модель (а) состоит из двух частей, соединенных шипами. Такую модель применяют при ручной формовке.

Рис. 12. Конструкция моделей.

В случае машинной формовки модель представляет собой две (в данном случае одинаковые) полумодели (б), которые имеют резьбовые и штифтовые отверстия для закрепления на соответствующей модельной плите (изображена тонкими ли­ниями). Полумодели закрепляют на модельных плитах по координатам относительно центрирующих штырей с тем, что­бы отпечатки в нижней и верхней частях формы, полученные на двух разных машинах, совпали. На модельных плитах мо­жет закрепляться не одна, а несколько моделей, чтобы полу­чить форму не на одну, а на 2—4 отливки. Кроме того, на модельных плитах закрепляют модели литниковой системы {питателей, шлакоуловителей).

Деревянные модели могут быть и более сложными с не­сколькими разъемами, но они дороже, менее точны, создают дополнительные сложности при формовке. Иногда для получения выступов на отливках используют отъемные части моделей (рис. 12, в). Отъемные части 1 соединяют перед формовкой с основной моделью 2 шпильками или пазами типа «ласточкин хвост». Извлекают отъемную часть из полости формы после удаления основной части модели. Использование отъемных частей модели резко снижает произ­водительность труда, повышает вероятность разрушения фор­мы, и поэтому их следует избегать за счет создания техноло­гичной конструкции детали.

Стержневые ящики служат для получения стержней. Про­цесс изготовления стержней включает в себя набивку ящика стержневой смесью, съем ящика с сырого стержня на сушиль­ной плите, транспортировку стержней в сушильную камеру. Только после сушки стержень является сравнительно проч­ным, его можно переносить, перевозить, перекладывать, уста­навливать в форму или собирать с другими стержнями.

Конструкция стержневого ящика для получения половины стержня показанного на рисунке 4 представляет собой полость, очертания которой соответствуют наружным очертаниям стержня (рис. 13). Стержень должен иметь плоскую поверхность, которой он выкладывается на сушильную плиту.

Рис. 13. Устройство стержневого ящика.

Для очень многих внутренних полостей отливок исполь­зуют не один, а несколько стержней, которые получают в про­стых ящиках, а затем склеивают или собирают после сушки.При сборке стержней друг с другом предпочтительно иметь фиксаторы, например, коническое углубление в одном н вы­ступ в другом стержне.

В процессе набивки стержневой смеси в ящик заклады­вают металлические (проволочные) каркасы, повышающие прочность стержня. Газоотводные каналы выполняют с по­мощью удаляемых металлических стержней или путем за­кладки жгутов соломы, металлической стружки, фитилей и вентиляционных шнуров для сложных стержней.

Иногда стержни получают из самотвердеющих смесей, когда затвердевание крепителя осуществляется непосредст­венно в ящиках, например, путем продувки углекислым га­зом. В этом случае производительность труда значительно ниже.

Модели и стержневые ящики имеют знаковые части, для оформления посадочных мест в форме и соответствующего знака стержня. Знаки должны обеспечивать устойчивое по­ложение стержня в форме и предотвращать его всплытие. Попе­речное сечение знаков может быть как круглым, так и пря­моугольным, трапециевидным и т. п. Точность фиксации стержня в форме обеспечивается кон­фигурацией и размерами знаков и соответствующими размерами знаковых частей модели и стержневого ящика. Основные размеры знаков определяют по ГОСТ 3606—80, а некоторые из них представлены в таблице 5. Высоту верхнего вертикаль­ного знака допускается уменьшать в два раза по сравнению с нижним.

Формовочные уклоны на знаках составляют: α = 10, 7, 6, 5˚; β = 15, 10, 8, 6˚ при высоте знаков до 30, 50, 120, 315 мм соответственно. У более высоких знаков углы уменьшаются до 4 - 2˚.

Зазоры между стержнем и формой S₁, S₂ равны 0,2 – 5 мм. Меньшие значения соответствуют металлическим комплектам для мелких отливок, а большие – деревянным комплектам в случае крупных отливок.

l L

S₂



L 

 h

S₁

Рис. 14. Знаковые части стержней

Таблица 5. Размеры знаков стержней для сырых песчаных форм

Диаметр или половина периметра сечения стержня, мм

Длина горизонтального знака l / высота нижнего знака h при длине стержня L, мм

До 50

51 - 80

81 – 120

121 - 180

181 – 250

251 – 315

316 – 400

401 – 500

501 - 630

631 - 800

801 - 1000

1001 - 1250

До 30

20/20

25/30

30/30

35/ 30

-

-

-

-

-

-

-

-

31-50

20/20

25/30

30/35

35/ 35

45/ 50

50/ 60

- /60

- /70

-

-

-

-

51-80

20/25

25/30

30/35

40/ 35

50/ 40

55/ 50

60/ 60

70/ 70

80/ 90

95/ 100

- /110

- /120

81-120

20/25

25/35

35/35

45/ 35

55/ 40

60/ 50

70/ 60

80/ 70

90/ 90

100/100

110/110

- /120

121-180

25/30

30/35

35/35

50/ 35

60/ 35

70/ 40

80/ 50

90/ 60

100/80

110/90

120/100

130/110

181-250

25/30

30/35

40/35

50/ 35

65/ 35

75/ 40

85/ 50

95/ 60

105/80

120/80

130/100

140/110

251-315

25/35

30/35

40/35

55/ 35

70/ 35

80/ 40

90/ 50

105/60

115/70

130/70

140/90

150/100

316-400

30/40

35/40

45/40

60/ 40

75/ 40

85/ 40

95/ 40

115/50

120/60

140/60

150/80

160/90

401-500

30/40

35/40

45/40

65/ 40

80/ 40

90/ 40

100/40

120/50

130/50

150/60

160/70

170/80

501-630

- / 40

- / 40

- / 40

65/ 40

85/ 40

100/40

110/40

130/50

140/50

160/60

170/70

180/80

631-800

- / 50

- / 50

- / 50

- /50

- /50

- /50

120/50

140/50

150/50

170/60

180/70

200/80

801-1000

- / 50

- / 60

- / 60

- /60

- /50

- /50

- /50

- /50

160/50

180/60

190/70

210/80

1001-1250

- / 60

- / 60

- / 60

- /60

- /60

- /60

- /60

- /60

- /60

185/60

200/70

220/80

С целью предотвращения осыпания формовочной смеси при извлечении модели из формы все поверхности модели, перпендикулярные плоскости разъема, имеют формовочные уклоны. Эти же уклоны будут и на соответствующих поверхностях отливки и детали.

Числовые значения формовочных уклонов по ГОСТ 3212 – 80 зависят от типа модельного комплекта, способа литья и высоты участка поверхности, на которую назначают уклон. В табл. 6 приведены формовочные уклоны модельных комплектов для литья в песчаных формах. В скобках указаны значения углов для основных формообразующих поверхностей в углублениях моделей, когда высота углубления не превышает его ширины или диаметра.

Таблица 6. Формовочные уклоны модельных комплектов для литья в песчаных формах

Высота основной формообразующей поверхности, мм	Формовочный уклон
	Деревянного комплекта	Металлического комплекта
До 10 10-18 19-30 31-50 51-80 81-120 121-180 181-250 251-315 316-400 401-500 501-630 631-800 801-1000 свыше 1000	2˚17′ (4˚34′) 1˚ 36′ (3˚ 11′) 1˚ 09′ (2˚ 40′) 0˚48′ (1˚42′) 34′ (1˚ 13′) 26′ (54′) 19′ (38′) 19′ (37′) 19′ (37′) 18′ (36′) 17′ (35′) 17′ (33′) 16′ (32′) - -	2˚ 54′ (5˚ 45′) 1˚ 54′ (3˚ 49′) 1˚ 31′ (3˚ 03′) 1˚ 02′ (2˚ 05′) 0˚ 43′ (1˚ 26′) 32′ (1˚ 03′) 23′ (46′) 22′ (44′) 22′ (44′) 21′ (43′) 21′ (41′) 19′ (38′) 19′ (38′) 19′ (38′) 19′ ( - )