3.6 Предварительное уплотнение форм при встряхивании
При уплотнении формовочной смеси в опоке на встряхивающей машине стол машины вместе с опокой при каждом ударе поднимается на высоту 70 мм и падая с этой высоты ударяется о преграду. Уплотнение формовочной смеси в опоке происходит при ударе стола под действием сил инерции.
Главной особенностью такого импульсного нагружения смеси при каждом ударе встряхивания является кратковременность действия сжимающих напряжений, или сил инерции смеси, которые возникают в смеси в течении весьма малого промежутка времени.
Наиболее перспективным по сравнению с встряхиванием является гравитационный процесс.
Порцию формовочной смеси, масса которой равна массе смеси в форме, загружают из бункера 1 (рис. 3) в дозатор 3. Бункер и дозатор снабжены шиберными затворами 3 и 4. Затвор 4 дозатора открывается быстродействующими пневматическими цилиндрами 10. Дозатор поднят над позицией засыпки смеси формовочной машины на высоту НП. Между дозатором и опокой 6 находится шахта 9. После установки опоки на модельную плиту 5 цилиндры 8 прижимают к опоке наполнительную рамку 7, затвор 4 открывает дозатор, и ком смеси падает в шахту. Под действием сил гравитации ком с большой скоростью падает на модельную плиту. При резкой остановке в смеси возникают силы инерции которые уплотняют смесь.
Механизм гравитационного уплотнения смеси ничем не отличается от механизма уплотнения смеси при встряхивании, но он отличается быстротечностью, экономической эффективностью, шумо-вибробезопастностью. При ударе кома о модельную плиту смесь тормозится. Из-за уплотнения нижних слоев смеси уменьшение скорости в верхних слоях начинается позже, чем в нижних, а отрицательное ускорение а нижних слоев превосходит (по абсолютной величине) ускорение верхних слоев. Поэтому во времени напряжения нарастают медленно, и даже в нижних слоях они не достигают большого значения. В верхних слоях напряжения всегда равны 0. Внизу ее значение не превышает 1500 кг/см2, сверху смесь остается рыхлой.
На рисунке 4 показано гравитационное уплотнение формы.
Рисунок 4 – Гравитационное уплотнение формы
Плотность смеси сильно зависит от ее реологических параметров. С увеличением начальной плотности кома смеси возрастает ее конечная плотность. Следовательно, для получения технологически необходимой и равномерной конечной плотности имеет смысл иметь предварительную степень уплотнения
Это было проверено экспериментально, для чего изготовляли формы в опоке 275×260×150 мм, при этом использовали модель с размерами 70×70×70 мм . Для получения плотности 1350 кг/см2 смесь в опоке предварительно уплотняли гравитацией с высоты падения 3 м, при этом твердость формы на ладе в этом случае достигает 65-71 единицы в околомодельной зоне, 64-70 единиц у стенки и 59-65 единиц в углу.
Эксперименты подтвердили, что плотность формы не зависит от площади опоки, но увеличивается от высоты опоки. Величина промежутка между двумя моделями и между моделями и стенкой опоки практически не влияет на плотность формы при отношении НМ/В<(1,24-1,4).
При комбинировании встряхивания с предварительным уплотнением гравитационным методом значительно сокращается время встряхивания.