2.3.6 Последовательность изготовления песчаной формы в опоках
Независимо от степени механизации формовка проводится в определенной последовательности.
На рис. 2.13 показана установка нижней половины модели отливки, модели питателя и нижней опоки на подмодельную плиту. На шипы 5 подмодельной плиты 4 устанавливают половину модели отливки 1 и модели питателей (модель питателя) 2 с отверстиями под шипы. Нижнюю опоку 3 устанавливают на центрирующие штыри 6. Модель питателя, имеющего в сечении форму трапеции, кладут большим основанием вниз. Модели отливки и питателя необходимо располагать так, чтобы между опокой и моделями сохранялось расстояние не менее 30 мм.
На рис. 2.14 показана набитая нижняя опока - полуформа. Для ее получения на модель насыпают слой формовочной смеси 1 толщиной 20 - 25 мм и уплотняют острым концом трамбовки. Насыпают и уплотняют следующие слои смеси до верха опоки. Верхний слой утрамбовывают плоским концом трамбовки. Срезают избыток смеси поверх опоки плоской заостренной линейкой, и иглой производят наколы (вентиляционные каналы 2) в набитой нижней опоке. Игла имеет форму длинного шила диаметром около 3 мм. Конец иглы не должен доходить до поверхности модели на 10 - 15 мм. На 100 см2 поверхности приходится 3 - 4 канала.
Рис. 2.13 - Установка нижней половины модели отливки, модели питателя и нижней опоки на подмодельную плиту: 1 - половина модели отливки;
2 - модель питателя; 3 - нижняя опока; 4 - подмодельная плита; 5 - центрирующие шипы; 6 - центрирующий штырь
Рис. 2.14 - Набитая нижняя опока - полуформа: 1 - формовочная смесь; 2 - вентиляционные каналы
На рис. 2.15 показаны набитые верхняя и нижняя опоки - полуформы. Для изготовления верхней полуформы переворачивают нижнюю набитую опоку 8. Устанавливают верхнюю половину модели детали 2 так, чтобы центрирующие шипы вошли в отверстия нижней половины. Модели шлакоуловителя 6, стояка 3 и выпоров 1 устанавливают аналогично. Модель выпора устанавливают в самой верхней точке модели отливки. Если таких точек две и больше, то ставят несколько выпоров. Плоскость разъема опок посыпают сухим кварцевым песком. Затем устанавливают по центрирующим штырям 7 верхнюю опоку 5, которую заполняют послойно формовочной смесью и уплотняют так же, как и нижнюю. После удаления избытка смеси и накола вентиляционных каналов в верхней полуформе вырезают литниковую чашу 4.
Рис. 2.15 - Набитые верхняя и нижняя опоки - полуформы: 1 – модели выпоров; 2 - модель отливки; 3 - модель стояка; 4 - литниковая чаша; 5 - верхняя опока; 6 – модель шлакоуловителя; 7 - центрирующий штырь; 8 - нижняя опока
Производят раскрытие полуформ, из которых извлекают при помощи подъемников половинки модели отливки и модели элементов литниковой системы. Подъемниками называют устройства с резьбой на конце, ввинчи-вающиеся в отверстия в моделях. Если есть повреждения полуформ, их ис-правляют.
При сборке формы (см. рис 2.7) в нижнюю полуформу, устанавливают стержень 16 и затем по штырям 11 накрывают верхней полуформой. Опоки скрепляют скобами 12. После спаривания опок внутри образуется рабочая полость литейной формы 17, которая будет заполнена металлом через литниковую систему.
Форму устанавливают на заливочный участок, где производится заливка металла в форму из ковша. Металл должен быть предварительно очищен от шлака. Струя металла падает с небольшой высоты в литниковую чашу. Перерыв в процессе заливки не допускается. Заливка прекращается, как только металл появится в выпоре.
После остывания металла форма разрушается и из нее извлекается отливка. Затем из отливки удаляется стержень, производится обрубка элементов литниковой системы с удалением заливов и очистка отливок.
Температура заливки расплава в форму определяется главным образом его химическим составом и конструкцией отливок (таблица 2.1). Чем меньше толщина стенок и больше габаритные размеры отливки, тем выше должна быть температура заливаемого расплава. Заливку массивных отливок с целью уменьшения усадки производят расплавом с более низкой температурой.
Для получения отливок высокого качества заливку форм производят с соблюдением определенных требований, показателями которых являются:
- температура расплава;
- длительность заливки формы;
- характер поступления расплава в форму;
- степень заполнения литниковой чаши расплавом;
- высота струи;
- своевременность заливки формы;
- предупреждение попадания в форму шлака и неметаллических включений.
Таблица 2.1 - Температура плавления и заливки литейных сплавов
Литейные сплавы |
Температура, град С |
|
плавления |
заливки в литейные формы |
|
Серый чугун |
1150-1260 |
1280-1400 |
Белый чугун |
1150-1350 |
1380-1450 |
Сталь литая углеродиста стая |
1420-1520 |
1500-1600 |
Латунь |
900-1050 |
950-1200 |
Бронза |
940-1050 |
1060-1200 |
Алюминиевые сплавы |
610-660 |
660-780 |
Магниевые сплавы |
600-650 |
690-850 |
2.4 Получение моделей отливок методом прототипирования
Технологии быстрого прототипирования (БП). БП – общее название целого ряда новых автоматизированных технологий, пришедших в конце 20-го века на смену и в помощь ручному изготовлению моделей, макетов, прототипов изделий и деталей. (за рубежом технологии БП называют – фаббер технологиями).
Термин БП используется :
1 В информационных технологиях для обозначения процесса быстрой разработки программного обеспечения; (Этот процесс не рассматриваем).
2 В технологиях изготовления физических прототипов деталей.
Примерно с начала 1980-х годов начали интенсивно развиваться технологии формирования трёхмерных объектов не путём удаления материала (точение, фрезерование, электроэрозионная обработка) или изменения формы заготовки (ковка, штамповка, прессование и др.), а путём постепенного, послойного наращивания (добавления) материала 3-х мерных объектов. На данный момент значительного прогресса достигли технологии послойного формирования трёхмерных объектов по их компьютерным образам. Эти технологии известны под разными терминами, однако наибольшее распространение получили :
1 - стереолитография (STL - sterolithography);
2 - отверждение на твёрдом основании (SGC - Solid Ground Curing);
3 - нанесение термопластов (FDM - Fused Deposition Modelig);
4 - распыление термопластов (BPM - Ballistic Particle Manufacturing);
5 - лазерное спекание порошков (SLS - Selective Laser Sintering);
6 - моделирование при помощи склейки (LOM - Laminated Object Modeling);
7 - технология многосопельного моделирования (MJM Multi Jet Modeling);
8 - бумажное прототипирование
Некоторые из установок БП называют трёхмерными принтерами.
Все перечисленные технологии предполагают наличие трёхмерной компьютерной модели детали. Большинство известных САПР обеспечивают экспорт моделей в стандартном для быстрого БП формате STL.
STL - язык в котором все поверхности трехмерной модели заменяются совокупностями треугольных граней.
Программная часть «разрезает» трехмерную STL модель на слои одинаковой толщины (для большинства систем толщина лежит в районе 0,1 мм). Таким образом, трехмерный объект заменятся совокупностью плоских слоев. При этом единственным ограничением точности такого воспроизведения является толщина слоя, - чем она меньше, тем выше разрешение системы. При изготовлении «твердой копии» строительный процесс идет снизу вверх: к детали последовательно добавляется слой за слоем. Первый слой формируется на поверхности специальной платформы, последующие слои - на поверхности предыдущих. Если геометрия изготавливаемой модели такова, что пятно предыдущего слоя не полностью перекрывает пятно последующего (материал как бы «повисает» в воздухе), то возникает потребность в формировании специальной поддерживающей структуры, или суппорта (рис. 2.16). В различных реализациях принципа послойного воспроизведения, поддерживающие элементы выполняются либо из того же материала, что и сама модель (при этом они создаются в виде тонких легко удаляемых сегментов), либо из вспомогательного, менее прочного материала.
Рис. 2.16 – Схема процесса построения поддерживающих структур