Розділ 2

МАШИННЕ ФОРМУВАННЯ І МАШИННЕ ВИГОТОВЛЕННЯ СТРИЖНІВ

3.2.1. Машини для виготовлення ливарних форм

Машинне формування застосовують для виготовлення ливарних форм у пар­них опоках, використовуючи металеві модельні плити й моделі підвищеної точно­сті порівняно з точністю моделей і плит для ручного формування. Верхню пів-форму виготовляють на одній машині, а нижню — на іншій. За допомогою фор-мових машин механізують, як правило, дві операції:

• ущільнення фермової суміші в опоці;

• виймання моделі з півформи.

Щоб отримати якісні відливки, необхідно досягти відносної щільності фермової суміші в межах 80...90 % від максимально можливої для даного складу [3].

За способом ущільнення формові машини поділяють на:

• пресувальні (верхнього й нижнього пресування);

• струшувальні;

• імпульсної дії;

• піскомети.

Залежно від напрямку руху фермової суміші в опоці під час ущільнення розрізняють машини верхнього й нижнього пресування.

Формова машина верхнього пресування створює тиск на фермову суміш зверху. Суміш в опоці переміщається зверху вниз. Машина складається з циліндра 1 {рис. 3.2.1) поршня 2, стола З, колони 5, довкола якої може обертатися траверса 4 з колодкою 6. На столі машини закріплюють модельну плиту 11 разом з моделлю 7. Потім за допомогою штифтів 10 базують опоку 9, на яку кладуть наповнювальну рамку 8. В опоку і в рамку насипають фермову суміш із бункера, що знаходиться над машиною. Траверсу ставлять у робоче положення (показане на рисунку), обертаючи її навколо колони. У циліндр подають повітря під тиском 0,5.. .0,8 МҐІа,

внаслідок чого поршень разом з усією рухомою системою піднімається, поки колодка не витіснить формову суміш із наповнювальної рамки в опоку. На цьому ущільнення формової суміші закінчується. Повітря з-під поршня випускають в атмосферу й знімають готову півформу. Ступінь ущільнення суміші залежить від відношення висот рамки та опоки. Очевидно, що найбільша відносна щільність суміші буде у верхній частині опоки й значно менша — біля моделі.

Машина нижнього пресування створює тиск на формову суміш знизу. Вона має циліндр 1 (рис.3.2.2), поршень 2, стіл 4, змонтовану на ньому накладку 5, колону б і траверсу 7. Верхня частина накладки входить в отвір корпуса 3, закріпленого на циліндрі. На поверхні накладки зафіксована модель 8. Штифти 10 базують опоку 9, яку наповнюють формовою сумішшю, після чого ставлять траверсу в робоче положення (як на рисунку).

Під тиском повітря поршень разом зі столом, накладкою і моделлю рухається вгору, поки верхня поверхня накладки не зрівняється з опорною поверхнею опоки. Внаслідок цього вся суміш із порожнини корпуса витісняється в опоку. Машина цього типу найкраще ущільнює суміш біля моделі й найгірше—вгорі опоки, що є позитивним показником. Водночас машини нижнього пресування складніші й вимагають кваліфікованішого обслуговування порівняно з машинами нижнього пресування.

Спільним недоліком пресувальних машин обох типів є нерівномірне ущільнення . суміші по висоті опоки, у зв'язку з чим висоту опоки обмежують розміром 200 мм.

Нерівномірність ущільнення можна значно зменшити заміняючи суцільну жорстку колодку багатьма пресувальними елементами, яким надають руху окремі гідроциліндри. Перспективним є метод пресування еластичною профільною мембраною, яка закріплена на герметичній камері, куди підводиться стиснуте повітря.

Пресування під високим тиском успішно застосовують для виготовлення ливарних форм підвищеної міцності й точності. Щоб не допустити відчутного зниження газопроникності, до формової суміші вводять грубозернистий пісок і додають обмежену кількість (до 2 %) води. Тиск на формову суміш не повинен перевищувати 2...2,5 МПа [3].

Струшувальна формова машина ущічьнює формову суміш в опоці під дією сил інерції, що виникають в момент удару.

Поршень 2 {рис.3.2.3) машини жорстко з'єднаний зі столом З, на якому є модельна плита 7 з моделлю 5. В опоку 4, встановлену на штифти 6, насипають формову суміш. Після цього циліндр 1 через нижній отвір наповнюють повітрям, яке піднімає поршень і всю рухому систему машини. Коли поршень досягне верхнього отвору в стінці циліндра, стиснуте повітря виходить в атмосферу, а рухома система під дією власної маси падає вниз поки стіл не вдариться об торець циліндра. Тоді раптово зупиняється вся система за винятком формової суміші, яка за інерцією продовжує рухатися у напрямку моделі. Тим часом наповнення циліндра повітрям триває й удари повторюються. Внаслідок цього ущільнення суміші зростає, наближаючись до заданої величини. Ясна річ, що найгірше ущільнення суміші буде вгорі опоки. Недоліком способу є порівняно низька продуктивність і значний шум.

Імпульсне ущільнення відбувається під дією раптового вдування повітря в опоку, попередньо наповнену фермовою сумішшю.

На машині імпульсного формування змонтована модельна плита з моделлю. Вгорі є імпульсна головка, що має камеру відповідного об'єму з повітряним кла­паном і великою кількістю отворів у нижній частині. Наповнивши опоку фор-мовою сумішшю, на неї щільно накладають імпульсну головку й відкривають повітряний клапан. Повітря під тиском 5...8 МПа [4] з великою швидкістю спря­мовується на формову суміш, ущільнює її й виходить крізь пори в атмосферу. Іноді замість стисненого повітря використовують газоповітряну суміш, яка під час запалювання вибухає, створюючи необхідний тиск [19].

Імпульсний метод забезпечує рівномірне ущільнення по висоті опоки, значний ступінь ущільнення і високу продуктивність праці. Він характеризується низькою витратою енергії та відсутністю шуму. Останніми роками у світовій практиці спостерігається стійка тенденція до витіснення цим способом інших методів ущільнення і в першу чергу струшувальних машин [3].

Піскомет викидає з великою швидкістю окремі порції формової суміші в опоку, де вони ущічьнюються під дією сил інерції, одночасно наповнюючи опоку.

Піскомет складається із двох стрічкових транспортерів і метальної головки, в кожусі б {рис.3.2.4) якої обертається вал 5 з відцентровим колесом 2 і лопаткою /. Остання підхоплює порцію формової суміші, що подається транспортером 4 через вікно 3 всередину кожуха, розганяє її вздовж лопатки до швидкості v_r і викидає в опоку із швидкістю v_s= ЗО...40 м/с. Величину швидкості v_s отримують внаслідок сумування радіальної v_r і лінійної v₀ її складових. Піскомет конструюють так, щоб вектор v_s співпадав з вертикаллю.

Піскомети доцільно застосовувати для виготовлення великих форм переваж­но в одиничному виробництві. Вони високопродуктивні, а ступінь ущільнення формової суміші в усьому об'ємі опоки однаковий.

Виготовлену будь-яким із описаних вище способів півформу треба відокремити від моделі, наприклад, піднімаючи півформу або опускаючи модель.

На рис. 3.2.5, а показано знімання півформи з моделі внаслідок прямолінійного руху чотирьох штифтів 3. При цьому модель / разом з модельною плитою 4 залишаються на столі машини 5. Коли складна конфігурація моделі або у відливці наявні ребра, модель / (рис. 3.2.5,б) виймають з півформи через отвори у плиті б, яка усуває часткове руйнування півформи. Нижню півформу доцільно спочатку повернути на 180° за допомогою поворотної плити 7 (рис.3.2.5,в), а потім відокремити модель, піднімаючи плиту.