18 Прессование с предварительным профилированием смеси.

С целью снижения при прессовании переуплотнения смеси над моделью, засыпанную в опоку смесь профилируют (см. рис. ). Профилировать смесь можно по ладу и контрладу. Существует ряд механизации процесса профилирования смеси при засыпке в опоку, например – путём установки на пути смеси засыпаемой в опоку, рассекателей, конусов, фигурных скребков, двигающихся по контуру, которыми смесь выгребается из уже засыпанной опоки. При расчёте величины углубления в смеси предполагают, что при уплотнении смесь перемещается только в вертикальном направлении без перетекания в стороны. Исходя из этого для любого столба смеси, независимо от величины перемещения, его масса не измениться и можно записать.

Или

При профилировании смеси со стороны лада и контр лада для около модельного столба В имеем :

А для надмодельного столба А :

Полученные зависимости не отражают точное профилирование, а только приближённое, поскольку не учитывается трение смеси о стенки опоки и модели, а также геометрия реальных моделей.

19 Прессование жёсткой прессовой колодкой или профильной плитой.

При прессовании жёсткой прессовой плитой неравномерность плотности смеси по высоте полуформы объясняется различной высотой столбов смеси и абсолютно одинаковой их деформацией. Профильная плита устраняет этот недостаток (см. рис ) Высоту наполнительной рамки h, высоту уступов x профильной плиты определяют из условий чтобы отношение начальной высоты всех вертикальных столбов смеси к конечной было бы постоянным. Тогда :

Профильные плиты целесообразно применять только в условиях массового производства.

20 Прессование эластичным элементом.

Принцип прессования полуформ гибкой диафрагмой представлен на рис. Гибкая диафрагма, закреплена внутри головки, к которой снизу прижимается опока со смесью, при впуске сжатого воздуха в головку уплотняется смесь. Деформация смеси будет больше в тех местах,0 ьлш9 где она менее уплотнена, поэтому плотность смеси под диафрагмой будет приблизительно одинаковой. Давление диафрагмы на смесь будет равно давлению воздуха на диафрагму ( 0,5 – 0,7 МПа ). Вместе с тем, диафрагменное прессование даёт практически равномерное уплотнение форм с моделями только при условии больших зазоров между моделью и стенкой опоки и соседними моделями ( не менее 50 мм).

Для диафрагменного прессования применяют смеси как с низкой прочностью, так и с высокой.

Способ широкого применения не получил из - за низкой стойкости материала диафрагмы. Стойкость резиновой диафрагмы, составляет от10 – 60 тыс. съёмов. Для повышения стойкости диафрагмы её площадь должна быть значительно больше площади опоки. В нерабочем состоянии, до прессования, диафрагма втягивается в головку подсосом.

21 Прессование многоплунжерной головкой.

Многоплунжерная головка наиболее распространённый тип прессовой головки в современных прессовых и прессово – встряхивающих формовочных машинах. Он состоит их корпуса -1, в котором размещены рабочие плунжеры (30 - 100), представляющие из себя поршень – 2, со штоком - 3, на конце которого закреплён башмак – 4. Рабочие полости всех плунжеров соединены воедино и питаются от одного гидропривода по которому подаётся масло под давлением. Прессование осуществляется двумя вариантами. В первом случае стол - 5 с оснасткой – 6 неподвижен насос непрерывно подаёт масло под давлением в рабочие полости каждого плунжера. В зависимости от степени сопротивления смеси на отдельных участках форы, плунжеры опускаются на разную глубину до тех пор пока давление прессования каждого башмака не уравновесится силой сопротивления смеси. В этом случае плотность смеси под каждым башмаком будет приблизительно одинакова. Многоплунжерная головка при таком способе прессования будет называться активной.

В пассивной многоплунжерной головке стол с оснасткой перемещается снизу верх навстречу плунжерам. В данном случае масло в головке запирается и может перетекать из одной рабочей полости в другую. Масло в данном случае может быть без давления. Формовочная машина в случае применения пассивной головки может иметь отдельный прессовый механизм. Башмаки головки в данном случае поднимаются на разную высоту в зависимости от силы сопротивления смеси под данным плунжером. Объём масла в данном случае остаётся постоянным.

Плунжеры активной головки иногда объединяют в несколько групп (чаще всего в две), например, в каждую из которых подают масло разного давления и в разное время . Например, вначале прессуют с меньшим давлением смесь в над модельной области, затем по периферии полуформы - с большим давлением. Такое поочерёдное прессование, обеспечивает лучшие условия перетекания смеси и повышает равномерность уплотнения.

Размер башмака известных плунжерных головок - 100*100 мм и долее, а зазор между моделями или между моделью и стенкой опоки 50 – 80 мм . Поэтому эффективность уплотнения такой многоплунжерной головкой невысокая.

В последние годы некоторые зарубежные фирмы стали применять прессовые многоплунжерные головки у которых нет башмаков, а прессование осуществляется плунжером – штоком. Конструкция головки такова, что оси плунжеров – штоков сдвинуты максимально близко друг к другу. Это позволяет осуществлять прессование более эффективно: обеспечивая более высокую равномерность распределения плотности по всему объёму полуформы.

22 Прессование решётчатым элементом.

На схеме представлен процесс прессования решётчатой прессовой плитой. Плита –решетка состоит из достаточно прочных стальных пластин, сваренных в единую раму.

При прессовании смесь из наиболее уплотнённой области –А перетекает в зазоры между пластинами. Решётка тем самым более свободно перемещается в менее уплотнённую область – В, и плотность смеси по всему объёму выравнивается. Конечная величина плотности, равномерность её распределения определяется толщиной рёбер, зазорами между рёбрами, давлением прессования свойствам смеси. Конструкция решетки может быть различной: плоская плита с перфорированными отверстиями, плита с вертикальными стержнями, напоминающая многоплунжерную головку без башмаков и т.д.

Решётчатый прессовый элемент можно применять как при верхнем так и при нижнем прессовании.

При прессовании решеткой смесь, непосредственно под решеткой имеет наибольшую плотность. Снижение плотности и рассеивание напряжений происходит ток же как и под плунжерами многоплунжерной головки в виде усечённых конусов, которые перекрываются конусами (пирамидами) от действия соседних рёбер. Таким образом, на некоторой глубине от решетки напряжения и твёрдость смеси, в пределах одного слоя , практически выравнивается.

Толщина ребра существенно не влияет на ход процесса. Однако, с увеличением толщины ребер , неравномерность плотности в слое смеси увеличивается под рёбрами и между ними. В конечном итоге толщина ребра определяется его прочностью и жёсткостью. Шаг решётки выбирается в зависимости от требуемой твёрдости лада и толщины ребра. С увеличением толщины ребра шаг последних следует увеличивать.

Решетку во время работы периодически очищают от оставшейся смеси при помощи вибрации. Метод уплотнения решеткой нашел применение только для мелких по размерам опок (до 0,7 м 2).

23 Прессование лопастной головкой.

В формовочных машинах, основанных на лопастном прессовании, между бункером -1 и модельным комплектом -5 ( см. рис.) имеется плита – 4 с направляющими цилиндрами по числу лопастей. Лопасть – 3 имеет винтовую поверхность и жёстко закреплена на валу. При вращении вала уплотняющие лопасти захватывают формовочную смесь из бункера, подают её в опоку и уплотняют её равномерно до требуемой плотности. Для того чтобы смесь не зависала в бункерах, на валах смонтированы специальные лопасти рыхлители – 2. В лопастной головке операции засыпки и уплотнения совмещены, благодаря чему отпадает необходимость в наполнительной рамке и дозаторе. Уплотнение смеси происходит почти бесшумно, а степень уплотнения легко регулируется силой тока в электроприводе уплотняющих элементов.

Диаметр лопастей 150 -350 мм, а угол их наклона x = 5 -10. Число рабочих органов в головке колеблется от 2 до 12 ( в зависимости от габаритов опоки). В некоторых конструкциях вал по мере уплотнения полуформы перемещается в вертикальном направлении. Время уплотнения одной полуформы высотой равной 180мм составляет 8 -10 сек. Трение формовочной смеси о лопасти повышает энергоёмкость процесса и вызывает быстрый абразивный их износ.

Лопастное уплотнение используется для изготовления форм размером от 400 * 320 * 100 до 1350 * 1200 * 160.

24 Силовые приводы прессовых формовочных машин.

По конструкции силового привода прессовые формовочные машины подразделяются на: машины с пневматическим, гидравлическим, пневмогидравлическим и пневморычажным приводом. Прессовые силовые приводы могут располагаться как в нижней части машины , так и в верхней. Машины с верхним расположением прессового привода делают значительно реже, чем с нижним. Верхнее расположение привода применяют в случае использования гидросистемы.

На рис представлена схема с нижним пневматическим приводом прессового цилиндра большого диаметра. С целью простоты обработки и повышения точности поршни большого диаметра выполняют плавающими, то есть не имеющими жёсткого соединения со штоком или стаканом прессового стола. В этом случае не требуется строгая соосность цилиндра и направляющих поверхностей для скольжения стакана.

Гидравлический привод прессовой формовочной машины представляет собой гидравлический цилиндр.

В практике отечественнго литейного производства ещё используются формовочные автоматы с рычажно - прессовым приводом. Этот механизм ( рычаги Эйлера) обеспечивают прогрессирующее увеличение силы прессования по ходу прессовой колодки при постоянном давлении воздуха в прессовом цилиндре. Кроме того, давление прессования здесь увеличивается, по сравнению с давлением воздуха в прессовом цилиндре в 8 – 10 раз.

Недостатком этого механизма является их быстрый износ и существенная потеря мощности на трение. Второй существенный недостаток – высокая чувствительность к колебаниям влажности смеси: при повышенной влажности имеет место недоуплотнение формы, а при пониженной влажности смеси – переуплотнение. Это объясняется тем, что данная рычажная система имеет всегда один постоянный ход колодки, установленный при наладке (жёсткая кинематическая схема рычажного механизма). Выпуск таких механизмов прекращён, и они заменены на обычные гидроприводы, не имеющие этого недостатка.

Во многих современных формовочных и стержневых машинах широко применяются гидропневматические приводы или мультипликаторы. Мультипликационный привод обеспечивает две скорости ( и соответственно два усилия) при перемещении прессовой колодки или стола. Смотри рис .

Сжатый воздух при закрытом кране - 7 и открытом кране – 8 поступает в бак – 9, давит на масло, которое при открытом кране – 6 поступает в подпоршневую полость. Стол – поршень – 2, расположенный с станине – 1, поднимает вверх и выбирает зазор между смесью и прессовой колодкой. Движение системы будет до тех пор, пока сила давления поршня не уравновеситься сопротивлением смеси. Затем закрывается кран – 6 и открывается - 7. Сжатый воздух из сети попадает в полость – 5, давит на поршень – 4, который перемещается вниз, повышает давление масла в замкнутом объёме. Так как масло несжимаемо, то давление на поршень – 2 увеличивается пропорционально по отношение к площадям поршня -4 и штока – 3. Под действием увеличенного давления масла стол – поршень переместится вверх, а шток опуститься на некоторую величину. Из равенства сил действующих на поршень – 4 сверху давлением воздуха Pb и снизу давлением масла Pm имеем :

Откуда

Обозначим - коэффициент усиления ( обычно Ку =5-6)

Тогда

Усилие прессования будет равно:

25 Влияние вибрации на уплотнение формовочных смесей при прессовании.

Вибрацией называются вынужденные колебания, имеющие высокую частоту и малую амплитуду. При изготовлении литейных форм на машинах вибрацией пользуются при вынимании моделей из формы, для чего на модельной плите установлен вибратор (обычно пневматический) . Вибрация модельной плиты м модели во время съёма облегчают отделение модели от формы и уменьшают возможность прилипания и обвала формы.

Однако вибрация может быть использована и при уплотнении литейных форм. При действии вибрации на формовочную смесь происходит непрерывное изменение взаимного расположения частиц вследствие того, что они совершают колебательные движения около своих положений равновесия. Вследствие этого увеличивается вероятность возникновения комбинаций их расположения, благоприятных для деформаций уплотнения.

Непрерывная подвижность частиц при вибрации проявляется в изменении внутреннего так и внешнего трения формовочной смеси В процессе уплотнения. Так установлено, что при вибрации коэффициент внутреннего трения резко падает, а скорость деформации уплотнения сильно возрастает, и тем резче , чем больше частота вибрации.

При вибропрессовании процесс уплотнения формовочной смеси заканчивается и степень уплотнения стабилизируется при продолжительности вибропрессования 8 -10 секунд. Дальнейшая выдержка под прессом и вибрация не имеют должного эффекта.

26 Индикаторная диаграмма и расчёт прессового механизма.

Индикаторная диаграмма – это график изменения давления p в полости прессового цилиндра в зависимости от пути S поршня. Индикаторная диаграмма снимается специальным прибором. как при стендовых испытаниях машины так и в период её эксплуатации.

Площадь индикаторной диаграммы – это работа, совершаемая механизмом и записанная в соответствующем масштабе. По площади индикаторной диаграммы и по её форме можно судить не только о полезной и затраченной работе. Но и определить характер неисправностей в данной машине.

Если на вертикальной оси в некотором масштабе отложить путь S поршня, а по горизонтальной – давление p в полости цилиндра, то изображённые на индикаторной диаграмме точки и участки обозначают определённые этапы в работе машины. Участок 1 – 2 соответствует моменту движения поршня, когда устраняется зазор Z между прессовой плитой и наполнительной рамкой.

Для точки 1 будем иметь So= , где So - приведённая высота вредного пространства; Vo - объём вредного пространства ; F - площадь поршня; Q - вес поднимаемых частей ( Поршня, стола формовочной машины, модельно – опочной оснастки и формовочной смеси); R - сила трения.

Начиная с точки 2 и до конца хода поршня вверх ( точка 3) , происходит прессование формы.

Участок 2 -2а – соответствует моменту внедрения прессовой колодки в смесь. Некоторое время колодка неподвижна, но давление в поршне нарастает.

Промежуточные точки на участке 2а -3 можно найти аналитически. Так, для точки n величина определяется по формуле для нахождения высоты наполнительной рамки.

Где H – высота смеси после прессования; h - высота наполнительной рамки; V m - объём модели; F o - площадь опоки; n - средняя плотность смеси соответствующая точке индикаторной диаграммы;

Отсюда находим плотность в точке n :

А необходимое давление прессования в точке определяется на основании уравнения Н. П. Аксёнова. Тогда избыточное давление в прессовом цилиндре:

Где - давление прессования в точке n;

Давление в точке 3 в конце хода прессования соответствует конечной плотности смеси или полной деформации смеси в опоке на всю высоту наполнительной рамки:

В точке 4 происходит выхлоп, и давление в нём упадёт до величины.

Работа прессования выражается площадью 2-2а-3-1а, а работа сил трения – площадью 1-1а-4-5.

Расход воздуха на одно прессование определяют как

Где - полный ход поршня;

- избыточное.