Вопросы для самоконтроля
1. Какие основные достоинства и недостатки присущи изготовлению литейной формы по шаблону?
2. Что такое безопочная формовка?
3. Что такое стопочная формовка и формовка в парных опоках?
4. Почему не желателен ступенчатый или криволинейный разъем литейной формы?
Лекция № 8
1. Уплотнение прессованием
2. Диафрагменное прессование
3. Пескометная формовка
4. Вибрационно-ударное уплотнение
5. Уплотнение форм замораживанием
6. Формовка крупных форм в кессонах с применением ЖСС
Уплотнение прессованием. Этот способ уплотнения путем сжатия (прессования) формовочной смеси под различным удельным давлением. Процесс уплотнения можно осуществлять с помощью верхнего и нижнего прессования, в соответствии с этим прессовые и формовочные машины делятся на машины с верхним и нижним прессованием (рис. 20).
а
б
Рис. 20. Схема верхнего (а) и нижнего (б) прессования
Установлено, что нижнее прессование дает лучшее уплотнение смеси вокруг модели, т.к. прессование осуществляется самой моделью.
Вместе с тем процесс нижнего прессования применяется реже верхнего, т.к. машины данного типа обладают худшими эксплуатационными качествами. При совмещении верхнего прессования с вибрацией уплотнение по высоте опоки несколько выравнивается.
Для данного процесса уплотнения рекомендуется применять формовочные смеси повышенной текучести, т.е. с малым коэффициентом внутреннего трения. Максимальные размеры форм получаемых данным способом уплотнения 600X800X300 мм, хотя это не предел. Повысить равномерность уплотнения формовочной смеси при верхнем прессовании можно путём применения в качестве уплотняющего органа машины эластичной диафрагмы, жесткой фасонной прессколодки или многоплунжерной прессовой головки.
Диафрагменное прессование – рисунок 21, основано на использовании резиновой диафрагмы, осуществляющей уплотнение смеси под воздействием сжатого воздуха.
Рис. 21. Схема диафрагменного прессования
Под действием сжатого воздуха диафрагма растягивается и равномерно уплотняет формовочную смесь, а поверхность её приобретает волнообразную форму, что способствует увеличению площади контакта её со смесью по сравнению с площадью плоской колодкой на 30-40 %.
Прессование многоплунжерной прессовой головкой заключается в том, что вся площадь прессующей колодки разбита на отдельные элементы (прессующие колодочки), которые работают от самостоятельных пневмо- или гидроцилиндров (рис. 22.)
Рис. 22. Схема прессования многоплунжерной головкой:
1 – прессующие колодочки; 2 – пневмоцилиндры; 3 – модельная плита; 4 – опока
Давление прессования прессующими колодочками в обычных машинах составляет 20-40 МПА (2-4 кгс/см2). По такой же схеме могут работать машины с давлением прессования 150-400 МПА (15-40 кгс/см2).
Пескометная формовка. Уплотнение смесей пескометами осуществляют при изготовлении средних и крупных форм и стержней при любой серийности производства. Это высокопроизводительные машины могут набить в опоки или стержневые ящики от 5 до 35 м3/ч смеси в зависимости от разновидности конструкций и модели. Устройство основной рабочей части пескомёта – метательной головки – схематически показано на рис. 23.
В металлическом кожухе (1) со скоростью 1400-1500 об/мин вращается горизонтальный вал, на конце которого насажен ротор с прикреплённым к нему сменным ковшом (2). Смесь подается в головку пескомёта транспортёром через окно (3) в стенке кожуха и подхватывается вращающимся ковшом, который с большой силой бросает её в опоку (или стержневой ящик) через выходное окно (4). Ударяясь о препятствие в форме, смесь уплотняется. Уплотнение смеси происходит троекратное:
– в ковше под действием центробежных сил;
– за счет энергии удара в опоке;
– ударом последующих порций – пакетов смеси.
Рис. 23. Работа метательной головки пескомёта
В результате получается равномерное уплотнение смеси по высоте опоки с небольшим его увеличением у модели. Плотность набивки смеси пескомётом не зависит от высоты и габаритов опоки.
В производстве применяют стационарные и передвижные (велосипедного типа) формовочные пескомёты. Данный способ уплотнения требует тщательной очистки горелой смеси от металлических включений и комков смеси. Несоблюдение этого приведёт быстро к выходу из строя головки пескомёта.
Вибрационно-ударное уплотнение. Этот способ уплотнения предложенный и разработанный ленинградским институтом ВПТИЛитпром, явился дальнейшим совершенствованием вибропрессования. На рис. 24. представлены две схемы прессования: а) – вибропрессование эластичной диафрагмой; б) – вибро-ударнопрессовое уплотнение жесткой колодкой.
Рис. 24. Схемы вибропроесссования с эластичной диафрагмой (а) и уплотнением грузовой плитой (б): 1 – уплотняющий элемент; 2 – опока; 3 – стол; 4 – амортизаторы; вибратор; 6 – ограничитель
При вибро-ударнопрессовом способе по сравнению с вибропрессованием, появляются дополнительные ударные нагрузки, обусловленные введением ограничителей. Итак, сущность способа – это колебание стола с модельно-опочной оснасткой с одновременным ударом за каждый полупериод, что приводит к значительному повышению сил инерции, а значит и уплотняющего воздействия. Этот процесс похож на встряхивание с малым ходом стола и большой частотой ударов. С целью уплотнения верхних слоёв сверху на смесь накладывается грузовая плита.
Уплотнение форм замораживанием. В данном способе изготовления литейных форм основным связующим является вода, а замораживание производится жидким азотом.
Существуют два способа замораживания форм:
– до снятия с модели;
– после извлечения модели.
При первом способе применяют формовочный песок с незначительным количеством формовочной глины, а при втором – используют песчано-глинистые смеси.
Формовка крупных форм в кессонах с применением ЖСС. Этот способ значительно упрощает технологию изготовления крупных форм при существенном улучшении их качества. Ни рис. 25. приведен пример изготовления формы с применением жидких самозатвердевающих смесей для крупных чугунных отливок.
Рис. 25. Пример изготовления крупной формы с использованием ЖСС
После фиксации модели 2 (рис. 25) планками 3 через отверстия в модели круглого или квадратного сечения 5 заливают смесь ЖСС и затем выдавливают ее толкателями 4 для лучшего заполнения подмодельного пространства. Затем заливают формовочную смесь по периферии зазор между стенками модели и кессона 1.
Во избежание всплывания модели при заливке ЖСС модель загружают. Через 35-40 минут ее извлекают, форму окрашивают противопригарной краской и сушат 3-4 часа (переносными газовыми сушилами). Вследствие высокой газопроницаемости форм из ЖСС отвод газов из формы значительно упрощается по сравнению с формовкой в почве.