Установки стержней и сборки формы.

При продувке быстротвердеющей облицовочной смеси углекис­лым газом происходит разложение силиката натрия и образование углекислого натрия с выделением свободного кремнезема Si0₂, который присоединяет воду и образует прочное химическое веще­ство — гель кремниевой кислоты. Последний распадается только при высоких температурах после заливки формы сплавом.

Расход углекислого газа составляет 10 кг на 1 т мелких отли­вок (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), покры­вающий форму, обеспечивает быстрое, одновременное и равномерное химическое твердение формы любой конфигурации. Формы под зон­том можно сушить в любом месте цеха, на рольгангах, на участке сборки и т. д. На рис. 57, б приведена схема подвода углекислого газа в форму через модель 1.

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

Для изготовления формы используют быстротвердеющие смеси, смеси ЖСС, а также самотвердеющие смеси с повышенной газо­проницаемостью. 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 предвари­тельно заливают небольшое количество смеси ЖСС для образова­ния слоя, на который устанавливают модель, нагружая ее, чтобы исключить смещение ее потоком последующих порций смеси. По окончании формовки в форме делают газоотводные каналы на рас­стоянии 10—20 мм от модели, что необходимо для удаления газов, образующихся при газификации модели, и предотвращения сажевы- деления.

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 С0₂ в форму. При этом происходит до- окисление углеводородных паров и газов (продуктов разложения модели) и значительно уменьшается количество сажи. Однако во всех случаях заливка форм с газифицируемыми моделями дол­жна производиться на участках с хорошей вытяжной венти­ляцией.

В настоящее время многие заводы внедряют технологический процесс изготовления отливок по газифицируемым моделям в усло­виях серийного и массового производства.

§ 3. Машинная формовка .

Машинную формовку применяют главным образом в серийном и массовом производстве и значительно реже в мелкосерийном и единичном производстве. Машинную формовку осуществляют, как правило, в двух опоках, исключение составляет формовка в стопку и безопочная формовка.

Форма обычно состоит из двух полуформ — верхней и нижней. При изготовлении форм на машинах необходимо иметь модели, мо­дельные плиты, спаренные стальные опоки, штыри. В массовом- и крупносерийном производстве применяют металлические модели, в серийном производстве — деревянные модели, укрепленные на координатных плитах. Во всех случаях формовку на машинах осу­ществляют по моделям, смонтированным на металлических плитах, что повышает точность отливок, а механизация основных операций-

(уплотнения формы и извлечения модели) полностью освобождает формовщиков от трудоемких ручных операций.

Машинная формовка по сравнению с ручной имеет ряд преи­муществ: высокая производительность, точность отливок и, как следствие, меньшие припуски на механическую обработку, равно­мерность уплотнения формы, возможность выполнения работы фор­мовщиками более низкой квалификации.

Точность размеров отливок при машинной формовке обеспе­чивается применением более точных (с меньшими уклонами) моде­лей, заменой операции расталкивания моделей вибрацией при их извлечении из формы, хорошим центрированием опок.

4- 4 4- 4

' 1150*0,1

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

полнительной рамки находится траверса 6 с прессовой колодкой 5. Высота прессовой колодки равна высоте наполнительной рамки. При подъеме стола прессовая колодка входит внутрь наполнитель­ной рамки, вытесняя из нее формовочную смесь в опоку. Нижняя плоскость колодки в конце прессования доходит до уровня верх­ней 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 верх­ней плоскости рамки 5, на которую по штырям устанавливают опо­ку 3. Снизу опоки делается запас формовочной смеси для прес­сования, объем которой определяется высотой слоя Н и площадью

Справедливым является равенство

F6₀(H + h)=*F6H,

из которого находим высоту наполнительной рамки

&

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

зерна оболочки обладают определен- ной упругостью, то деформация в этот период приобретает характер упругих деформаций. С повышением упругости смеси увеличиваются бо- ковое давление ее на стенки опоки и трение формовочной смеси о стенки опоки. Величина бокового давления составляет 30—40% давления под ко- лодкой. Вследствие этого формовоч- ная смесь уплотняется неравномерно.

Установлено, что плотность смеси непрерывно уменьшается по мере уда- ления от прессовой колодки. Это объ- ясняется трением смеси о стенки опоки. Наличием трения смеси о стен-

ки опоки объясняется и значительно меньшая, чем в центре опоки, плотность формы у стенок опоки; чем выше опока, тем больше 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 Н формы к ее наименьшему

н

. размеру В_mi_n в плане. При =—s^I-t-1,25 плотность в центре

^min

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

Приведенные данные относятся к уплотнению смесей в опоке

» // без моделей. Если имеются модели, то за величину „— прини-

^min

мают минимальное расстояние между моделью и опокой.

Исследованиями было установлено, что уплотнение формы зависит от величины трения формовочной смеси об опоку и мо­дель, давления, свойств формовочной смеси и состояния поверх­ности модельно-опочной оснастки.

На основании исследований Н. П. Ак­сеновым была выведена зависимость средней плотности литейной формы б_ср от давления в пределах 1—5 кгс/см²:

1+Ср⁰-²⁵,

№ сравнения данных, характеризующих влияние вибрации на уплотнение формы (опоки 300 X 300 X 600 мм), видно, что прес­сование 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

Удельная работа уплотнения, затрачиваемая' на 1 см² площади F опоки,

а — у-фп.

Н. П. Аксенов предложил эмпирическую формулу для опреде- ления среднего уплотнения формы 6 в зависимости от величины удельной работы

6=1 +

где k — опытный коэффициент уплотнения встряхиванием, за- висит от размеров формы и качества формовочной смеси; k =

. = 0,35 0,55.

Плотность смеси в форме при уплот- нении встряхиванием распределяется неравномерно. Слои смеси у модельной плиты более уплотнены, чем слои в верхней части формы. Так происходит потому, что при ударе каждый верхиий слой воздействует на нижний. Поэтому верхние слои формы имеют малую плот- ность, практически равную насыпной массе смеси, что не обеспечивает требуе- мой прочности формы. Особенно боль- шая неравномерность уплотнения формы возникает вблизи углов модели (рис. 67).

При сопоставлении встряхивания и

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 от­кидной траверсой (для небольших по размеру верхних полуформ), с допрессовкой и с поворотным столом (для нижних полуформ), с перекидным столом (для крупных форм). На встряхивающих сто­лах изготовляют особо крупные формы.

Формовка на встряхивающей с допрессовкой машине. На таких машинах (рис. 68) изготовляют небольшие (500 х 400 х 200 мм) формы. Перед формовкой модель обдувают сжатым воздухом и оп­рыскивают 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 ме­ханизм машины и уплотняют смесь в опоке. По окончании встря­

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 иа сборку.

Для формовки верхних полу- форм 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 допрессовки полуформы стол 1 (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.

Формовка нижних опок на встряхивающей машине с пово- ротным столом и допрессовкой.

Встряхивающая формовочная 'машина с поворотным столом и допрессовкой (рис. 70) имеет прессовый цилиндр, встроенный в станину. Прессовый поршень является одновременно цилинд-

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- мами 6 закрепляют их на столе 1. Специальным механизмом стол с полуформой поворачивается на 180° (рис. 70, б). Вклю- 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.

Формовка на встряхивающих машинах с перекидным столом.

формовку крупногабаритных и высоких полуформ производят на машинах с перекидным столом. Формовочная смесь уплотняется

Формовочная машина с перекидным столом (рис. 71) состоит из трех основных частей; встряхивающего механизма, перекидного и приемно-вытяжного столов. Эти машины снабжены клапаном времени встряхивания.

Опоку устанавливают на модельную плиту машины (рис. 71, а), модель обдувают сжатым воздухом и опрыскивают смесью керосина с мазутом. Опока наполняется формовочной смесью из бункера. После включения встряхивающего стола смесь в опоке уплотняется,

на одной формовочной машине. При этом способе формовки исполь­зуют специальные опоки, которые снимают с формы после ее уплот­нения. Перед заливкой на форму надевают особые жакеты для предо­хранения формы от разрушения во время заливки. Наиболее рас­пространены безопочные формы размерами 400 х 250; 400 х 300; 450 х 300 и 450 х 350 мм при высоте полуформы 150 мм.

формовку начинают с изготовления нижней полуформы. Модель­ная двусторонняя плита (рис. 72, а) лежит на перевернутой верхней съемной опоке. На плите стоит также перевернутая нижняя опбка. После уплотнения нижней полуформы на нее накладывают подопоч- ный щиток (рис. 72, б). Обе опоки с модельной плитой и щитком пере­

опоке для того, чтобы облегчить массу полуформы и упростить

съем ее с модельной плиты.

В последнее время часто осуществляют безопочную формовку на автоматических формовочных машинах.

Стопочная формовка. Основным преимуществом стопочной фор- мовки является экономия производственных площадей. Наиболее

распространена формовка в опоках, воз- можна также и формовка в разъемных рамках и в стержнях. Готовые полуформы , собирают в стопки (рис. 73, а), устанав- ливаемые на специальном поддоне, и за- ливают через общий стояк.

Для требуемого уплотнения формовочной смеси в опоке не- обходимо метательную головку равномерно перемещать над опокой,

что требует определенных навыков рабочего. При достаточном навыке пескомет обеспечивает равномер- ную плотность.

Метательную головку закреп- ляют на малом рукаве пескомета (рис. 75), который может вра- щаться вокруг вертикальной оси, закрепленной на конце большого рукава пескомета. Большой рукав пескомета может поворачиваться практически на 320° вокруг вер- тикальной колонны, смонтирован- ной на тумбе пескомета. Такая конструкция пескомета позволяет обслуживать значительную пло- щадь. Малый и большой рукава пескомета приводятся специаль- ными гидравлическими устройства- ми, что облегчает труд рабочего.

В отличие от встряхивающих и прессовых формовочных машин пескомет осуществляет сразу две операции: подачу формовочной

Поэтому целесообразно пескомет применять для уплотнения круп­ных и особо крупных форм в опоках размерами в свету более 700 X 600 мм и высотой более 150 мм.

Пескометы бывают двух типов: стационарные и передвижные. Стационарные пескометы на колонне (рис. 75) обычно устанав­ливают так, чтобы максимально использовать зону, обслуживае­мую пескометом. Передвижные пескометы могут перемещаться по рельсам Вдоль пролета цеха и уплотнять формы. Управление пес­кометом автоматизировано, пескомет обслуживает, как правило, один рабочий-формовщик.

ние технологических про- цессов или их совмеще- ние — наиболее рациона- лен? Это определяется кон- кретными условиями, за- висящими главным образом, от масштабов производства.

При единичном или мелкосерийном производ- стве применяют сту- пенчатый режим

работы литейного цеха, который характеризуется разделением основных технологических процессов по времени. При ступенчатом режиме формовку и сборку производят в первую смену, а заливку и выбивку, подготовку и уборку формовочной площади — во вто- рую. Все эти операции осуществляют на одной площади.

При параллельном режиме основные техноло­гические процессы производят одновременно в течение смены, но на разных площадях. Готовые формы передают на сборку, затем на заливку и на выбивку с помощью специальных транспортных средств — конвейеров, транспортеров или рольгангов. Вдоль этих транспортных средств размещают формовочные машины, участки' сборки, участки заливки и соответственно рабочие места формов­щиков, заливщиков и т. д. Таким образом, создается непрерывный поток предметов обработки — литейных форм, организуется по­точно-массовое производство отливок. Параллельный режим ра-

боты цеха чаще всего бы­вает двухсменным. Третья смена используется для профилактического осмот­ра, текущего ремонта обо­рудования, подготовки про­изводства.

Параллельный режим работы цеха и поточная организация производства позволяют резко увеличить производительность труда по сравнению со ступенча­тым режимом и поэтому . используются чаще всего в условиях массового и крупносерийного производ­ства отливок.

Размещение оборудова­ния в отделении для фор­мовки и сборки форм зави­сит от принятого в литей­ном цехе режима работы.

При ступенчатом режи­ме работы сборку полу­форм 1 (рис. 76), изготов­ленных на машинах 2, осу­ществляют в формовочном пролете на участках, отве­денных для каждой пары формовочных машин. Ме­жду формами, устанавли­ваемыми рядами, оставля­ют проходы для заливщи­ков, а также центральный проход вдоль пролета. Фор­мы выбивают на решетке 3, на которую залитые формы транспортируют краном 4. Пустые опоки подают к формовочным машинам тем же краном.

При параллельном ре­жиме в литейных цехах массового и крупносерий­ного производства работу отделений объединяют в единый производственный

поток, осуществляемый на литейном конвейере или же иа авто­матической формовочной линии.

На рис. 77 приведена схема современного литейного конвейера, наиболее часто применяемого в цехах мелких и средних отливок. Полуформы изготовляют на машинах 1 (нижние) и 2 (верхние), затем собирают на рольгангах 3, после чего формы сталкивают на платформы 4 конвейера 5, который доставляет их в заливочное отделение. Формы заливают из ковша 6, наполняемого расплавлен­ным металлом из вагранки и доставляемого по монорельсу 7 к по­движной заливочной площадке 8. Залитые формы проходят через охладительное устройство 14, а затем сталкиваются толкателями 9 на выбивную решетку 10.

Выбитая из опок формовочная смесь проваливается через ре­шетку и ленточным транспортером, расположенным ниже уровня пола литейного цеха, доставляется на переработку в смесепри­готовительное отделение. Пустые опоки после выбивки подаются по рольгангу И к формовочным машинам для повторного исполь­зования. Отливки проваливаются в люк выбивной решетки и пла­стинчатым транспортером передаются в очистное отделение. Опоки ставятся на формовочные машины пневматическими подъемниками, движущимися по монорельсу 12. Подопочные щитки с конвейера подаются ленточным транспортером 13 на рольганг для подачи пустых опок 11, а затем к формовочным машинам 1 и 2. Конвейер приводится в движение приводной станцией с электродвигателем 15.

Формовочная смесь из смесеприготовительного отделения к фор­мовочным машинам доставляется ленточными транспортерами, рас­положенными над рабочими местами. При этом смесь поступает в бункера, а затем в опоки. Стержни из стержневого отделения к местам сборки форм подаются на этажерках подвесным конвей­ером 16.

Механизированная поточная линия пескометной формовки. На

Электростальском заводе тяжелого машиностроения (ЭЗТМ) по­строена и работает механизированная поточная линия (рис. 78) изготовления крупных форм. Линия состоит из карусели 1, пес­комета 2, кантователя 3, рольганга 4 и установки 5 для подсушки форм. На конвейере по рельсам с помощью гидравлического при­вода перемещается шесть тележек, на которые установлены мо­дельные плиты и опоки.

На позиции / на координатную плиту устанавливают модель, ее натирают смесью серебристого графита с керосином. На пози­ции II на координатную плиту ставят опоку и наносят слой обли­цовочной смеси по плоскости разъема полуформы. Позиции lull обслуживает консольный кран. На позиции 111 на ребра опоки наве­шивают крючки и уплотняют слой облицовочной смеси. На позиции IV уплотняют формовочную смесь пескометом 2. На позиции V подтрамбовывают верх полуформы, удаляют излишнюю формовоч­ную смесь, накалывают иглой вентиляционные каналы, удаляют модели выпоров и прибылей.

На позиции VI кантуют полуформы и извлекают из них модели. Повернутая полуформа по наклонному рольгангу кантователя скатывается на механизированный рольганг. На позиции VII отде­лывают полуформы, окрашивают и подготовляют к подсушке. На позициях VIII и IX производится подсушка формы в установке 5, которая имеет две позиции. На позиции X полуформы снимаются с механизированного рольганга мостовым краном и транспорти­руются для сборки на плацу. На случай отсутствия крана преду­смотрена резервная позиция.

На этой линии формуют опоки длиной 2000—3000 мм, шириной 1000—2500 и высотой 300—900 мм. Максимальная масса полуформы 2000 кг; ход вытяжки модели (при высоте опоки 900 мм) 630 мм.

Верхняя опока толкателем 7 подается в формовочный пресс 8, который устроен аналогично прессу 4,для нижних форм, а затем в кантователь 9 и оттуда на рольганг-накопитель 10. На этом рольганге производится контроль отпечатка модели в полуформе.

Сборка форм осуществляется также автоматически на участке ///. Нижние полуформы с рольганга-накопителя 6 толкателем И подаются в автомат сборки 12. Верхние полуформы, находящиеся на рольганге-накопителе 10 отпечатком вверх, перед сборкой посту­пают в кантователь 13, а затем в автомат сборки 12. После сборки готовые формы проходят по рольгангу и толкателями 14 и 15 по­даются на участок укладки грузов и заливки 16. Попадая на участок IV заливки, формы автоматически устанавливаются на подопочные

линиях используется пескодувно-прессовый принцип уплотнения

формовочной смеси.

Формы изготовляются в формовочной камере с модельными пли­тами / и 2 (рис. 80). Камера заполняется формовочной смесью 3 из резервуара 4 под действием сжатого воздуха (позиция I). После этого плунжером 5 производится прессование формовочной смеси. Затем модельная плита 2 отходит и поворачивается, а уплотнен­ный ком 6 формовочной смеси плунжером 5 проталкивается по

Глава V литниковые системы и питание отливок

заполнится металлом, пластинки же расплавляются горячим метал­лом. Форму необходимо заполнять металлом по возможности быстро, при этом металл должен иметь достаточную температуру.

Во время заливки металла литниковая чаша обязательно должна быть полной. При недостаточно большой глубине металла в чаше

шлакоуловитель будет незаполненным (рис. 84, б) и шлак попадет в отливку. Таким образом, для задержания шлака сечение стояка должно быть больше сечения шлакоуловителя, а сечение шлако­уловителя больше суммарного сечения питателей. Такую литнико­вую систему называют запертой.

ними. Прибыли располагают так, чтобы металл в них застывал последним. Толщина прибыли должна быть больше толщины того места отливки, над которым ее ставят. Прибыли больших разме­ров экономически невыгодны, так как увеличиваются расход ме­талла на прибыли и себестоимость отливок.

При конструировании прибылей необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Прибыль должна затвердевать позже питаемого узла от­ливки.