Извлечение моделей из форм при машинной формовке.
Формовка по газифицируемым моделям.Этот технологический процесс литья применяют при изготовлении крупных, единичных отливок типа штампов, крупных деталей машин и др.
Простота изготовления отливок с применением таких моделей, большие возможности механизации, высокая точность отливок делают этот процесс все более распространенным. Отливки в таких формах можно получать из чугуна, стали, цветных сплавов. Особенность формовки заключается в том, что модель не извлекается из формы перед заливкой, а во время заливки испаряется и газифицируется под действием теплоты заливаемого металла. Освобождаемая при этом полость формы заполняется расплавом (рис. 26.).
Рис. 26. Литейная форма с возгоняемой моделью
Отсутствие разъёма формы и извлечение модели снижает трудоёмкость формовки, повышает точность отливки, исключает зазоры, что способствует уменьшению трудоёмкости обрубных операций. Для устранения пригара на отливке модель покрывают противопригарным покрытием, состоящим из пылевидного огнеупорного наполнителя (кварц, циркон и др.) и раствора поливинилбутираля в спирте. Подвод металла рекомендуется делать сифонный, что способствует лучшему удалению газообразных продуктов разложения модели. В качестве формовочной смеси в производстве крупных отливок используются ЖСС и ХТС, а в производстве мелких – кварцевый песок. В формах с газифицируемыми моделями не делают открытых выпоров и прибылей с целью предотвращения выделений в атмосферу цеха газов и сажи от разложения модели. Участок работы с данными моделями должен иметь хорошую вытяжную вентиляцию, обеспечивая не менее, чем десятикратный обмен воздуха.
Представляет интерес способ изготовления отливок с применением данных моделей в магнитных формах, когда окрашенную огнеупорным покрытием модель устанавливают в опоку (ящик) и засыпают магнитным материалом (стальной или чугунной дробью ДСК, ДЧК). Для уплотнения магнитной смеси накладывают вибрацию и затем форма помещается в магнитное поле, которое фиксирует её во время заливки и кристаллизации отливки. После отключения электромагнита форма самопроизвольно разрушается, а магнитный материал после охлаждения поступает на повторное использование. Этот способ в настоящее время позволяет получать отливки массой до 500 кг.
Воздушно-импульсное уплотнение с последующим прессованием под высоким давлением. Это способ для изготовления отличных форм в широком диапазоне их размеров, рис. 27. Уплотнение формовочной смеси осуществляется методом воздушного потока с прессованием под высоким давлением. Машинный стол поднимает модельную оснастку (1) с опокой (2), наполнительной рамкой (3) и засыпанной в них дозой формовочной смеси (4) и прижимает к прессовой плите (5). Таким образом весь объем формы герметично закрывается. Затем кратковременно открывается клапан (6), в результате сжатый воздух осуществляет импульсное уплотнение формовочной смеси и уходит через венты (7). В результате этого процесса осуществляется плотное прилегание формовочной смеси к поверхностному контуру модели, обеспечивая четкий отпечаток ее в форме.
Плотность формовочной смеси при этом повышается в сторону модельной плиты и наибольшее уплотнение обеспечивается в слоях вблизи модели. Окончательную прочность форма приобретает при последующем прессовании плоской прессовой колодкой (8) или прессовым устройством с водяной подушкой.
Величина прессового давления, а также давление и продолжительность потока сжатого воздуха могут регулироваться, что позволяет получать оптимальную плотность набивки для каждой конкретной формы.
Рис. 27. Схемы воздушно-импульсного уплотнения воздушным потоком (а) и прессовой жесткой колодкой (б)
Вакуумная формовка (пленочно-вакуумная формовка). Сущность этого способа изготовления сухих песчаных форм без связующего заключается в создании избыточного напряжения сжатия между песчинками, которое определяется величиной вакуума или разницей между атмосферным давлением и давлением в сыпучем формовочном материале. Данным способом можно изготавливать полуформы по односторонним и двухсторонним модельным плитам с обязательным наличием в них вакуумной полости. Технологическая схема вакуумной формовки по двусторонней модельной плите представлена на рис. 28.
Модельная плита имеет вакуумную полость 2 (рис. 28), соединенную с поверхностью модели 4 многочисленными каналами 3. Модельную плиту с моделями с обеих сторон накрывают подогретой полимерной плёнкой. Обычно это этиленвинилацетатная пленка толщиной 0,05-0,1 мм. Вакуумным насосом создают в воздушной коробке 2 вакуум равный 40-50 кПа, под воздействием которого пленка плотно прилегает к модели и модельной плите на обеих ее рабочих поверхностях.
Рис. 28. Изготовление форм пленочно-вакуумным уплотнением
Затем на модельную плиту устанавливают две спецопоки, через люки 7 заполняют их сухим кварцевым песком 8 и уплотняют его с помощью вибрации. Все люки 7 герметично закрываются и включением кранов 9 вакуум накладывается на обе полости с песком и вакуумную полость 10. Вакуум в полости 2 снимается краном 5. Вакуумные камеры 10 отделены от формовочного материала фильтрующими перегородками 11, представляющие собой проволочные сетки на металлическом каркасе. После снятия вакуума с полости 2, с модельной плиты снимают обе полуформы и производится сборка формы под заливку. С залитой формы после остывания отливки снимается вакуум, полуформы разъединяются, извлекаются отливки, а песок после остывания используется повторно как формовочный материал.
Рассмотренный пример вакуумной формовки является одним из вариантов. В японской практике, да и у нас разработан ряд других вариантов, но сущность их та же. Применяемая пленка может покрываться каким либо технологическим покрытием (огнеупорной краской, модифицирующими порошками и др).
Главные преимущества вакуумной формовки:
– в составе формовочной смеси нет необходимости в применении связующих материалов, удешевляется формовочная смесь, в определенной мере отпадает необходимость наличия смесеприготовительго отделения;
– Применение сухих форм позволяет получать в них тонкостенные отливки с минимальным браком по газовым раковинам;
– Сокращается расход песка – отход его не превышает 2%;
– Отливки имеют высокую размерную точность и чистоту поверхности.
Процесс позволяет получать отливки из различных сплавов массой 0,1-10 т. формовка может быть ручной или на автоматических линиях.
Извлечение моделей из форм при машинной формовке. Важной операцией технологии машинного изготовления литейных форм является извлечение моделей из уплотнённых полуформ. Качественное выполнение этой операции обеспечивает получение точность размеров, снижение массы литой заготовки за счет минимальных формовочных уклонов и в целом обеспечивает высокое качество форм отливок.
Извлечение модели штифтовым подъемом, применяется при формовке по простым и низким моделям, рис. 29, а. Осуществляется он четырьмя штифтами, которые синхронно снимают полуформу с модельной плиты.
Рис. 29. Способы извлечения моделей из форм при машинной формовке
Опускание модели через протяжную плиту, применяется при формовке по высоким и сложным моделям, имеющим высокие рёбра, рис. 29б. Существуют два способа протяжки моделей из полуформы:
– с проваливающейся моделью (вариант б);
– протяжка в комбинации со штыревым подъемом (вариант в). По этому варианту протяжкой извлекаются высокие части модели, а после её завершения производится снятие полуформы с низких частей модели.
Снятие полуформ посредством кантовки на 1800 с последующей вытяжкой моделей, рис. 29, г. Два способа кантовки:
– кантовка полуформ на поворотных плитах формовочных машин. Изготовленная полуформа (2) совместно с модельной плитой поднимается на определенную высоту и кантуется на 1800. К верхнему ладу полуформы поджимается приемный стол и после раскрепления полуформы с модельной плитой, она опускается и извлекается модель. Во время извлечения модели – накладывается вибрация.
По второму варианту извлекают модели из крупных форм, рис. 29, д. Поворот полуформ в этом случае осуществляется перекидным столом машины. Полуформа принимается на приемный стол и при опускании его модель извлекается.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое формовка по газифицируемым моделям?
2. Что такое воздушно-импульсное уплотнение с последующим прессованием под высоким давлением?
3. В чем сущность пленочно-вакуумной формовки ее технологические приоритеты?
7. Для изготовления каких отливок применяют сухие формы?
Лекция № 10
Изготовление стержней