Машинная формовка в песчаные формы

Машинная формовка в песчаные формы

Литье в песок (литье в песчано-глинистые формы) — один из самых распространенных методов получения литых заготовок во многих отраслях промышленности – станкостроение, автомобильная отрасль и многое другое. Этот способ широко применяют при единичном, серийном и массовом производстве.

Технология литья в песчаные формы

Технология литья в формы из песка не отличается сложностью. Такой метод литья применяют для изготовления отливок и деталей из серого чугуна, низкоуглеродистые стальные сплавы. Иногда, литье в песчаные формы используют для обработки цветных металлов – алюминия, меди и пр.

Выбирая такое литье в песок технолог, должен понимать, что качество готовых деталей будет довольно низким. Это связано в первую очередь с тем, использование такой технологии не может гарантировать того, что в жидкий сплав не попадут посторонние включения. При литье в песчаные формы весьма бурно происходить газообразование, особенно этот процесс, проявляет себя при литье во влажные формы. Допустимо использовать такую форму литья для получения деталей со сложной геометрией. Но ряд ограничений на получение таких заготовок накладывает то, что изъятие готовой отливки сопряжено с определенными сложностями.

Литье в песок позволяет получать заготовки до сотен тонн весом. Таким образом, производят станины для металлорежущего оборудования, корпусные детали и пр.
Между тем точность получаемых заготовок ниже 14 квалитета, кроме того, на поверхности отлитых деталей можно встретить раковины, посторонние включения. Именно поэтому те поверхности, которые будут контактировать с другими деталями, всегда подвергают механической обработке.

Литейная продукция

Литье в песок или землю применяют для производства множества деталей. Для удобства потребителей их можно систематизировать в несколько групп.
Группа А – к этой группе относят отливки простой формы – кольца, колеса, маховики и пр.
Группа Б – к этой группе относят элементы арматуры, подшипниковые корпуса, сложные поверхности с тупым или острым углом.
Группа В – она включает в себя заготовки для зубчатых колес, станины, кожуха и пр.
Группа Г – это отливки для производства станочных станин, сложные корпусные детали.
Группа Д – это отливки, которые получают методом формования по модели.

Таким образом, можно сделать вывод, что в формы из песка можно выполнять отливку и канализационных люков, и детали со сложной геометрической формы, например, кожуха ступеней компрессоров и пр.
При проектировании формы из песка, конструктор должен учитывать то, что в том направлении куда будет извлекаться готовая отливка не должна иметь никаких препятствий в виде выступающих стержней и пр.

Литейные модели

Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.
Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

  • облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
  • диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.
Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

Изготовление литейной песчаной формы

Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.
В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

  • установка модели в опоку;
  • уплотнение песчаной смеси;
  • изъятие модели из опоки.

Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

  • размера будущей отливки;
  • количества полостей;
  • типа оснастки.

Если изготавливаемая форма требует дополнительного нагрева или запекания, то затраты времени на ее производство резко вырастут. Для облегчения изъятия готовой отливки на рабочие поверхности наносят различные смазки, например, солидол.

Сборка песчаной литейной формы

После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

Процесс изготовления формы

На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

Типы песчаных форм

Многообразие песчаных форм для литья позволило их разделить на несколько групп, предназначенных для получения отливок с разными характеристиками.

Песчаные литейные формы

Всего можно назвать 7 групп литейной технологической оснастки или модельных комплектов.

  1. Модельный набор, произведенный из металла, в состав, которого входят дополнительные приспособления для выполнения машинной формовки.
  2. Набор, выполненный из металла, в его состав включены дополнительные приспособления, которые предназначены для выполнения машинной и ручной формовки.
  3. Модельный набор, используемый для выполнения машинной и ручной формовки. Сами модели произведены из металла, а некоторые части, например, стержни для формирования полостей выполнены их древесины разных пород.
  4. Набор для производства ручной и машинной формовки. Модели и стержни, подвергаемые сильному износу, выполняют из металла.
  5. Набор для формовки отливок из твердых пород древесины.
  6. Набор для формирования отливок, выполненный из мягких пород древесины.
  7. Наборы для выполнения ручной формовки отливок.

Сырая песчаная форма

Для производства литьевой оснастки используют смеси, состоящие из песка, воды, глины и какого-либо связующего материала. Типовой рецепт выглядит примерно так:

Сырая песчаная форма

Оснастку такого типа относят к весьма экономичным и широко используемым.

Подсушенная песчаная форма

Производство такой оснастки похоже на производство сырой формы, но в рецептуру вводят дополнительные материалы, предназначенные для связывания компонентов смеси.

Подсушенная песчаная форма

Рабочие поверхности оснастки просушивают прогреванием. Такой подход к изготовлению форм приводит к росту точности размеров заготовок и их качества. Производство таких форм требует больших затрат времени и в результате их стоимость растет, а выпуск деталей нижается.

Сухая песчаная форма

В оснастке такого типа используют добавки органического типа. Их задача связывание компонентов смеси в единое целое. Окончательную обработку производят в печи. К явным достоинствам этих изделий можно отнести точность выполненной отливки. Но надо понимать, что эти формы обладают высокой стоимостью изготовления и низкой производительностью выполнения отливок.

Химически твердеющая песчаная форма

В формовочный состав химически твердеющей оснастки вводят смолы. Они обеспечивают формирование модели на открытом воздухе без использования термической обработки.

Химически твердеющая песчаная форма

В основе смеси лежит кварцевый песок. Кроме, песка в состав смеси входит жидкое стекло и едкий натр. Добавление этого химиката оказывает влияние на технологические свойства литейной формы. В частности, будет продлен срок ее эксплуатации. После затвердевания, ее прочность будет выше, чем у смесей другого типа.

Характеристики литейного песка

Выполняя литье в песчаную оснастку надо понимать, что качество отливки напрямую зависит от состава и свойств литейного песка. Практикой литейного дела определены пять ключевых параметров, которые определяют качество литейного песка.

Физические характеристики песка

  • прочность;
  • газопроницаемость;
  • стабильность при воздействии температуры;
  • способность к просадке;
  • возможность многократного использования.

Прочностью называют способность смеси сохранять заданные параметры во время выполнения литейной операции и транспортировки опоки внутри производственного помещения.

Газопроницаемость

Газопроницаемость – это способность песка пропускать через себя газы, образовывающиеся при затвердевании расплава. Если смесь обладает высокой проницаемостью, будет снижена пористость отливки. Если проницаемость низкая, то качество поверхности будет значительно лучше. Газопроницаемость напрямую зависит состава и фракции песчаной смеси.

Термическая стабильность

Возможность оснастки при воздействии температуры сохранять заданную форму, оказывать сопротивление растрескиванию и появлению иных дефектов, проявляющихся при действии большой температуры расплавленного металла, называют термической стабильностью.

Способность к просадке

Способность формовочной смеси плотно сжиматься в процессе затвердевания отлитой детали. Если бы песок не обладал таким свойством, то отлитая заготовка не имела бы возможности изменять размеры внутри формы. А это в результате привело бы к растрескиванию заготовки и проявлению других дефектов, возникающих при разливе расплавленного металла.

Повторное применение

Это обозначает возможность использования формовочной смеси для производства оснастки, предназначенных для формирований новой партии отливок.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: stankiexpert.ru

СПОСОБЫ ЛИТЬЯ

Литье в песчаные формы

Технологические особенности литья в песчаные формы

При литье в песчаные (песчано-глинистые) формы отливки получают посредством свободной заливки форм расплавленным металлом. Песчаные формы изготавливают ручной или машинной формовкой смесей.

Смеси бывают формовочные и стержневые.

Формовочмяе смеем классифицируют по назначению (для отливок из чугуна, стали и цветных сплавов), по составу (песчано-глинистые, содержащие быстротвердеющие крепители, специальные), по применению при формовке (единые, облицовочные, наполнительные), по состоянию форм перед заливкой в них сплава (сырые, сухие, подсушиваемые и химически твердеющие).

Стержневые смеси. К стержневым смесям предъявляют более жесткие требования по огнеупорности, поверхностной твердости, податливости, низкой гигроскопичности, высокой газопроницаемости, лучшей выбиваемости, чем к формовочным смесям. Среди стержневых смесей, не требующих тепловой обработки, наиболее распространены песчано-жидкостекольные смеси, а также холоднотвердеющие смеси на синтетических смолах, в которых в качестве связующего элемента используют карбамидные, фенолфурано- вые и другие смолы. Среди стрежневых смесей, отверждаемых тепловой обработкой, можно выделить песчано-масляные (связующее — раствор растительных масел и канифоли в уайт-спирите), песчано-глинистые и песчано-смоляные (связующее — синтетические смолы КФ-90, ОФ-1, пульвербакелит и др.).

Читать еще:  Лучший мультиметр для домашнего использования

Песчано-ыинистые смеси. Основным компонентом формовочных и стержневых смесей является кварцевый (Si02) или цирко- новый (Zr02Si02) песок. Вторым основным компонентом смеси (до 16%) является глина. Широко применяют бентонитовые (на основе Al23-4Si02* Н20 + /?Н20) и каолиновые (на основе Al203*Si02*2II20) глины, которые обладают высокой связующей способностью и обеспечивают тем самым прочность и податливость форм. В формовочные и стержневые смеси вводят также в небольших количествах дополнительные связующие (1,5—3%); их подразделяют на органические и неорганические, растворимые и нерастворимые в воде (сульфитно-спиртовая барда, битум, канифоль, цемент, жидкое стекло, термореактивные смолы и др.).

Припылы и краски. Противопригарные материалы (припылы и краски) наносят тонким слоем на поверхность форм и стержней для предотвращения пригара металла к формовочной смеси и повышения чистоты поверхности отливок. В качестве припылов применяют порошкообразную смесь оксида магния, древесного угля и бентонита; порошкообразные графит, пылевидный кварц, циркон. Противопригарные краски представляют собой суспензии этих материалов с добавками связующих. В красках используют те же связующие добавки, что и в смесях.

Изготовление песчаных форм. Различают ручную и машинную формовку. Ручная формовка применяется в мелкосерийном производстве и может осуществляться, например, в двух опоках по разъемной модели (рис. 16.1). Технологический процесс формовки состоит из нескольких стадий.

  • 1. Изготовление нижней полуформы: установка нижней половины модели 2 внутри нижней опоки 3 на подмодельной плите 1; заполнение опоки (с покрытием в первую очередь модели) последовательно облицовочной и наполнительной смесями с одновременным их уплотнением трамбовкой; формирование газоотводных вентиляционных каналов (наколов) 4 посредством накалывания иглой уплотненной смеси.
  • 2. Изготовление верхней полуформы: поворот нижней опоки с полуформой на 180° и ее установка на подмодельной плите У; фиксирование на нижней половине модели 2 верхней половины модели 7; установка моделей стояка 5, выпора 6 и других элементов литниковой системы; фиксирование верхней опоки 8 на нижней

Рис. 16.1. Ручная формовка по разъемной модели:

последовательное изготовление нижней (а) и верхней (б) полуформ; в — собранная форма (со стержнем); 1 — подмодельная плита; 2 — нижняя половина модели; 3 — нижняя опока; 4 вентиляционные каналы (наколы); 5 — модель стояка; 6 — модель выпора; 7 верхняя половина модели; 8 верхняя опока; 9 литниковая

чаша; 10 — стержень опоке 3 нанесение на поверхность нижней полуформы слоя разделительного песка; засыпка верхней опоки с моделями отливки и элементов литниковой системы сначала облицовочной, а затем наполнительной смесью, уплотнение ее и формирование в ней вентиляционных наколов; выравнивание наружной поверхности верхней полуформы; создание вокруг верхней части модели стояка 5 литниковой чаши 9 (эта операция не нужна при установке на поверхности формы (над стояком) отдельной литниковой чаши- нарощалки); удаление моделей стояка и выпора из верхней полуформы.

  • 3. Подготовка полуформ к сборке: съем верхней полуформы с нижней; удаление из обеих полуформ двух половин модели отливки и моделей элементов литниковой системы; прорезание (если не были установлены модели питателя, шлакоуловителя и др.) в нижней полуформе канала-питателя, соединяющего стояк с внутренней полостью формы, т.с. с будущим телом отливки; нанесение на рабочие поверхности полуформ тонкого слоя припыла или краски.
  • 4. Сборка формы: размещение в нижней полуформе стержня 10 (рис. 16.1, в); установка (с фиксацией штырями) верхней полуфор- мы на нижнюю полуформу; скрепление верхней и нижней опок.

Машинная формовка позволяет многократно повысить производительность труда, увеличить выход годных изделий и качество литейных форм. Машинная формовка имеет следующие разновидности.

Уплотнение прессованием осуществляется в машинах с верхним (Iа, IIа) и нижним (Iб, IIб) прессованием (рис. 16.2). В машинах с верхним прессованием прессовая колодка 1 при подъеме стола 6 запрессовывает смесь сверху в наполнительную рамку 2 и опоку 3. В случае нижнего прессования формовочную смесь уплотняет снизу сама модель 4 с модельной плитой 5.

Уплотнение смеси встряхиванием, осуществляемое за счет появления инерционных сил при циклическом подъеме и падения стола с закрепленными на нем моделью и опокой.

Вакуумная (пленочно-вакуумная) формовка осуществляется в опоках сухим песком без связующего с использованием постоянных моделей. Песок, удерживаемый в опоке с помощью синтетических полимерных пленок, уплотняется вибрацией и упрочняется внешним атмосферным давлением вследствие вакуумирования формы (рис. 16.3). Это осуществляют следующим образом. Модельная плита 2 сообщается с вакуумной полостью 1 сквозными отверстиями. Модель отливки 3 (изготовленную из дерева, металла или пластмасс) пронизывают но всему объему сквозные отверстия 6 диаметром 0,5—1 мм, перпендикулярные ее базисной плоскости и совпадающие с аналогичными отверстиями в модельной плите. Благодаря этому поверхность модели напрямую связана

Рис. 16.2. Принципиальные схемы верхнего (я) и нижнего (б) прессования:

I — исходное положение; II — конечное состояние; 1 — прессовая колодка;

2 — наполнительная рама; 3 — опока; 4 — модель; 5 — модельная плита; 6 — стол

с вакуумной полостью 1. В процессе формовки модельную плиту 2 вместе с моделью 3 накрывают натянутой на рамку 7 разогретой полимерной пленкой 5 толщиной до 0,1 мм.

Затем полость 1 и связанную с ней отверстиями область под пленкой 5 вакуумируют (вакуум — 40—50 кПа). Этим обеспечивается плотное прилегание пленки к поверхности модели и модельной плиты. Затем на бобышке 8 устанавливают модель стояка 11. Последнюю предварительно обертывают пленкой, закрепляя ее края, а также стык модели стояка с бобышкой клейкой лентой. Аналогично герметизируют и модель выпора 4. После этого производится установка на модельной плите опоки 9 (рис. 16.3, б). К ней прикрепляют с помощью магнитов 10 загнутые вверх края пленки 5, покрывающей модель и модельную плиту. В опоку засыпают сухой кварцевый песок 12 и уплотняют его вибрацией. Затем опока покрывается сверху разогретой полимерной пленкой 5. Герметизированную пленкой опоку вакуумируют. Для этого в ней предусмотрена собственная система вакуумирования, состоящая из воздухозаборной перфорированной трубки 13, соединенной с воздухоотводящим коллектором 14. Для предотвращения попадания песка в трубку отверстия в ней закрывают сеткой. Уплотненный вибрацией песок, находящийся в разреженной опоке, дополнительно подпрессовывается внешним атмосферным давлением. При этом форма приобретает повышенные плотность, прочность и твердость. Затем из формы удаляют модель стояка 11, предварительно

Рис. 16.3. Уплотнение литейной формы посредством вакуумной формовки:

а — нанесение полимерной пленки на модель и модельную плиту; 6 — установка опоки на модельную плиту и проведение формовки; в — готовая полуформа; 1 — вакуумная полость; 2 — модельная плита; 3 — модель отливки; 4 — модель выпора; 5 — полимерная пленка; 6 — сквозные отверстия; 7 — рамка; 8 — бобышка; 9 — опока; 10 — магнит; 11 — модель стояка; 12 — сухой кварцевый песок; 13 — воздухозаборная перфорированная трубка; 14 — воздухоотводящий коллектор для вакуумирования

надрезав верхнюю пленку 5. Над моделью выпора 4 в пленке прорезают небольшое (с меньшим размером, чем верхний диаметр выпора) отверстие. Отключив вакуумную полость 1 от насоса, готовую полуформу снимают с модельной плиты 2 (рис. 16.3, в). Подобным образом изготавливается вторая полуформа. Собранные и скрепленные между собой полуформы вакуумируют (с помощью воздухозаборной трубки 13 и коллектора 14)у а затем заливают металл. Заливка металла в вакууме приводит к газификации пленки. При этом газ, проникая под действием разрежения в поры формы, конденсируется на холодных зернах песка. Образовавшийся конденсат связывает песок поверхностного слоя рабочей полости формы в тонкую оболочку, плотно прилегающую (за счет разрежения) к основе. Этим возникшая оболочка обеспечивает сохранение заданной конфигурации, как рабочей полости формы, так и отливки.

После завершения процесса литья и окончательного затвердевания отливки отключают вакуум. Песок и отливку удаляют из опок.

К достоинствам вакуумной формовки следует отнести обеспечение повышенной точности размеров и качества поверхности отливок, а также простоту технологий приготовления смеси и выбивки форм.

Источник: studme.org

Литье методом машинной формовки

Для изготовления детали «картер» используется сплав АК94 ГОСТ 1583-89, относящийся к системе алюминий-кремний-магний, так называемым силуминам. Эти сплавы обладают высокими литейными свойствами, достаточными пластичностью и механической прочностью, удовлетворительной коррозийной стойкостью. Габаритные размеры детали 355x292x140 мм. Для технико-экономического анализа выбираем два варианта изготовления отливки: в песчаные формы с использованием ручной формовки, а также с использованием машинной формовки. Литую заготовку отнесем к группе сложности С4.

Способы формовки

Формовка — это процесс изготовления разовых литейных форм. Это трудоемкий и ответственный этап всего технологического цикла изготовления отливок, который в значительной мере определяет их качество. Процесс формовки заключается в следующем:

уплотнение смеси, позволяющий получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью, газопроницаемостью и другими свойствами;

устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке газов;

извлечение модели из формы;

отделку и сборку формы, включая установку стержней.

В зависимости от размеров, массы и толщины стенки отливки, а также марки литейного сплава его заливают в сырые, сухие и химические твердеющие формы. Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах, полуавтоматических и автоматических линиях.

Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-сырому Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

В условиях серийного производства можно использовать как ручную, так как и машинную формовку. Для изготовления данной отливки применим машинную формовку. Машинная формовка позволяет механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и сборка формы, транспортировка формы к месту заливки. т.д.). Для выполнения этих операций литейные цехи оборудуются системами транспортеров, рольгангов, кантователей и формовочных машин.

При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цех, уменьшатся брак.

Наполнение опок формовочной смесью производится из бункера, расположенного над формовочной машиной. В бункер формовочная смесь из землеприготовительного отделения поступает по ленточному транспортеру. Уплотнение смеси и удаление модели из форм производится на формовочных машинах, которые обеспечивают изготовление нижних и верхних полуформ.

Снятие крупных опок со стола машины после уплотнения смеси и передача их на рольганг производится пневматическими подъемниками. При помощи рольгангов полуформы поступают на участок сборки, где производится простановка стержней, кантовка верхней полуформы и сборка формы под заливку. На этом участке используются кантователи, пневматические подъемники, системы механической сборки опок.

Читать еще:  Для чего нужен кабель ввг

К месту заливки собранные формы подаются обычно при помощи напольных конвейеров тележечного типа.

При полной автоматизации процессов все перечисленные выше операции выполняются на автоматичских линиях. Они установлены и интенсивно устанавливаются в крупнейших литейных цехах массового производства (Волжский автозавод, Ростсельмаш, ГАЗ, МТЗ и др.). Вместе с тем некоторые литейные цехи оборудованы машинами и устройствами, механизирующими только отдельные процессы. В таких цехах важное место занимают формовочные машины и обслуживающие их транспортные системы.

Машинная формовка по сравнению с ручной имеет следующие преимущества:

механизируется уплотнение формы и извлечение модели; можно применить труд менее квалифицированных рабочих; формы получаются более высокой прочности и однородны по степени уплотнения; отливки получаются более точными по размерам и одинаковыми по весу с минимальными припусками на обработку; улучшение качества поверхности отливок приводит к уменьшению объема очистных и обрубных работ; уменьшается брак литья; создаются условия организации поточного производства.

Основными технологическими требованиями при машинной формовке являются:

  • 1) изготовление форм в двух опоках;
  • 2) замена всех боковых отъемных частей модели стержнями;
  • 3) применение опок с ребрами для удержания формовочной смеси.

Из рассмотренных способов формовки при машинной формовке применяется один — формовка в двух опоках по разъемной или цельной модели. При этом металлическая половина модели крепится винтами к модельной плите, а вместе с ней и винтами к столу формовочной машины. Опока надевается своими ушками на штыри, укрепленные в модельной плите. Таким образом обеспечивается постоянство положения модели по отношению к стенкам опоки. Вторая половина модели точно так же крепится к другой модельной плите и строго ориентирована относительно стенок своей опоки. Модельные плиты с закрепленными на них моделями строго центрированы между собой. Такое же соответствие обеспечивается и для парных опок. Поэтому при сборке полости формы всегда совпадают и обеспечивают получение точных отливок. Формовка по двум модельным плитам позволяет организовать работу на участке формовки так, что одна группа машин формует нижнюю полуформу, а одновременно на других машинах формуются верхние полуформы. На участке сборки они соединяются и передаются на заливку. Отсюда видно, что внедрение машинной формовки является важным условием организации поточного производства в литейных цехах.

При использовании обычных песчано-глинистых смесей поверхностная твердость формы достигает 89-94 единиц. Максимальное уплотнение смеси соответствует разъему полуформы. Улучшение технологических параметров литейной формы повышает геометрическую точность отливок, снижает брак, улучшает санитарно-гигиенические условия труда за счет полного устранения вибрации и шума.

Источник: studwood.ru

Способы машинной формовки

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ НА ФОРМОВОЧНЫХ МАШИНАХ

Преимущества и область применения машинной формовки

Машинная формовка применяется при изготовлении песчаных форм в крупносерийном и массовом производстве средних и мелких отливок. Литейные формы, изготовленные на формовочных машинах, имеют более равномерное уплотнение, большую прочность и лучшую газопроницаемость. Процесс изготовления формы при машинной формовке состоит из следующих механизированных операций: наполнение опоки формовочной смесью, уплотнение смеси в опоке, удаление модели из формы, сборка формы, транспортировка формы к месту заливки конвейером.

Приготовленная единая формовочная смесь транспортерами подается в бункер, расположенный над формовочной машиной. Наполняются опоки формовочной смесью из бункера дозатором, выдающим определенную порцию смеси.

Способы машинной формовки

По способу уплотнения формовочной смеси различают машины

прессовые, встряхивающие, пескодувные и пескометные, а по способу удаления моделей из формы — машины со штифтовым подъемом, с поворотной плитой и перекидным столом.

Изготовление форм на прессовых машинах. Эти машины наиболее производительны, так как уплотнение формовочной смеси длится всего 4…5 сек. Применяют прессовые машины с нижним и верхним прессованием.

На рис. 1.1, а показана схема верхнего прессования. Траверса 6, ккоторой крепится прессовая колодка 5, может отводиться в сторону. На столе машины 1 закреплена модельная плита 2. Под действием сжатого воздуха стол поднимается вверх, и прессовая колодка впрессовывает формовочную смесь в опоку 3 из наполнительной рамки 4.

Рис. 1.1. Схема работы прессовой машины

На рис. 1.1, б изображена схема нижнего прессования. Она применяется для формовки невысоких опок до 200…250 мм; использование более высоких опок нецелесообразно из-за неравномерного уплотнения смеси по высоте. Прессовый стол 11 с укрепленной на нем модельной плитой 10 поднимается внутри неподвижного стола 9, входит в опоку 8 и уплотняет формовочную смесь. Опока располагается между неподвижным столом и траверсой 7. Ход стола должен точно равняться высоте h, чтобы плоскость разъема модели после уплотнения совпала с плоскостью разъема формы.

Следует отметить, что формовочная смесь на прессовых машинах уплотняется неравномерно: так, при нижнем прессовании смесь, прилегающая к модели, уплотняется сильно, а при верхнем — слабо. Более распространены машины с верхним прессованием, благодаря своей простоте и долговечности. В прессовых машинах иногда совмещают прессование с вибрацией, что улучшает равномерность уплотнения смеси по высоте опоки.

Изготовление форм на встряхивающих машинах. Встряхивающие формовочные машины считаются универсальными, так как их применяют для встряхивания полуформ массой от 100 кг до 40 т.

Рис. 1.2. Схема работы встряхивающей машины: а – исходное положение; б – подъем стола с опокой

На столе формовочной машины закрепляют модельную плиту 1 с моделью, на нее устанавливают опоку и заполняют формовочной смесью (рис. 1.2, а). Под действием сжатого воздуха, поступающего по трубопроводу 2, стол машины поднимается на высоту 50…60 мм (рис. 1.2, б). При этом выхлопное отверстие 5 открывается, воздух выходит из под поршня стола, и стол, падая, ударяется о станину 4 машины. После соударения скорость стола, модельной плиты, опоки становится равной нулю, а смесь, продолжая двигаться, уплотняется: ее кинетическая энергия при ударе переходит в работу уплотнения. В результате повторных ударов формовочная смесь уплотняется. Цикл повторяется 6…8 раз до полного уплотнения смеси.

Встряхивающие машины также неравномерно уплотняют смесь по высоте опоки: больше у модели, меньше — вверху опоки. Поэтому на встряхивающих машинах дополнительно подпрессовы-вают верхнюю часть полуформы. Недостатком встряхивающих машин является большой шум при работе.

Изготовление форм при помощи пескомета.Пескометы выполняют одновременно две операции: наполнение опоки формовочной смесью и ее уплотнение. Они весьма производительны. Если при работе ручной трамбовкой производи-тельность формовщика составляет всего 0,5…0,6 м 3 /чуплотненной формовочной смеси, на формовочных машинах — 8…10 м 3 /ч, то при использовании пескометов производительность возрастает до 12…13 м 3 /ч. Поэтому их применяют для набивки крупных и средних опок.

В метательной головке 6 на ось насажен ротор с лопаткой 4, совершающий 1450 об/мин (рис. 1. 3).

Рис. 1.3. Схема работы стационарного пескомета (а), метательная головка (б).

При вращении лопатка захватывает отдельные порции формовочной смеси, подаваемой транспортером 3, и с силой бросает их в опоку 5. Благодаря высокой скорости падения смесь в опоке уплотняется. Большой рукав пескомета 7 может поворачиваться вокруг вертикальной оси на необходимый угол. Малый рукав 8 с метательной головкой 6 также поворачивается вокруг вертикальной оси. На большом рукаве установлен бункер 1 и ленточный транспортер 2, а на малом — смонтирован транспортер 3. Смесь из бункера 1 подается на транспортер 2, далее по транспортеру 3 в метательную головку 6. Формовщик может перемещать метательную головку в горизонтальной плоскости в любом направлении над опокой. Пескометами достигается равномерное уплотнение формовочной смеси по всей высоте опоки.

Удаление модели из формы при машинной формовке. При ручной формовке перед удалением из формы модель несколько расталкивается, что нарушает конфигурацию получаемой полости и приводит к снижению точности получаемых отливок. При машинной формовке расталкивать модель не надо, так как она легко удаляется из формы специальными приспособлениями.

Для удаления модели из невысоких опок применяются машины со штифтовым подъемом. После уплотнения смеси (рис. 1.4, а) опока 1 снимается с модельной плиты при помощи перемещающихся вверх четырех штифтов 2, проходящих через отверстия в закрепленной на столе 4 модельной плите.

Рис. 1.4. Способы удаления модели из формы при машинной формовке:

а – штифтовым подъёмом опоки; б – протягиванием модели через протяжную плиту вниз; в – поворотной плитой; г – перекидным столом

На рис. 1.4, б изображена схема протяжки модели, имеющей три высоких ребра, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. При съеме такой формы с помощью штифтов земляной провисающий болван 3 (образованный ребрами) может обвалиться. Во избежание этого модель сделана из двух частей: неподвижной 1, укрепленной на модельной плите, и подвижных ребер 2, которые после набивки опоки опускаются вниз, протягиваясь через вырезы в модельной плите. Так как болван 3 при протяжке поддерживается снизу, то он не обваливается.

При формовке нижних опок для удаления моделей применяют поворотные плиты (рис. 1.4, в). После уплотнения смеси поворотная плита 1 с закрепленной на ней опокой 2 переворачивается на 180° (правое положение на рис. 1.4, в). Затем рабочий стол машины 4 поднимается вверх до соприкосновения с полуформой. Опоку открепляют от поворотной плиты, стол с полуформой двигается вниз, а модельная плита 3 остается на поворотной плите. Затем полуформа в рабочем положении (разъемом вверх) транспортируется конвейером к месту сборки.

На рис. 1.4, г приведена схема удаления модели из формы при помощи перекидного стола 1. Такая схема получила применение при формовке крупных форм с высокими болванами.

Машинная формовка стержней. При серийном и массовом производстве стержни изготавливают машинным способом. При этом резко возрастает производительность работ и повышается точность стержней. В зависимости от способа уплотнения стержневой смеси машины делят на мундштучные, прессовые, встряхивающие, пескодувные, пескострельные и пескометы.

Мундштучные машины используются при изготовлении стержней, имеющих постоянное сечение по длине. Стержневая смесь 4 выдавливается шнеком 1 через сменный мундштук 2, и получаю-щийся стержень 3 разрезают на куски необходимой длины. Недостатком мундштучных машин является то, что на них нельзя применять каркасы. Поэтому на мундштучных машинах изготовляют стержни диаметром не более 20…100 мм.

Рис. 1.5. Изготовление стержней на мундштучных машинах

В настоящее время стержень любой сложности изготавливают пескодувными (рис. 1.6) или пескострельными (рис. 1.7) стержневыми машинами.

При изготовлении стержней на пескодувных машинах стержневая смесь при открытом шибере из бункера 12 периодически поступает в камеру 1. Затем шибер закрывается и сжатый воздух из ресивера 9 через быстродействующий клапан 10 и через отверстие 2, 11 поступает в гильзу 3, в которой резко повышается давление и стержневая смесь выталкивается через сопло 5 в полость стержневого ящика 6. Для выпуска воздуха в надувной плите 4 и стержневом ящике предусмотрены венты (отверстия) 7, 8.

Читать еще:  Анодное оксидирование алюминия гост

Рис. 1.6. Схема изготовления стержня на пескодувной машине

Более производительными и обеспечивающими лучшее качество стержней являются пескострельные машины (см. рис. 1.7).

Рис.1.7. Пескострельная машина

Их принцип работы отличается от принципа работы пескодувных тем, что смесь в стержневой ящик дозированной порцией вдувается мгновенно, подобно выстрелу. Из воронки 1 через отверстие в шибере 2 подается доза смеси в пескодувный резервуар 3. К плите 6 прижимается стержневой ящик 7 и в этот момент закрывается шибер 2. Затем открывается клапан 5: сжатый воздух через щелевые отверстия 4 устремляется в пескодувный резервуар и с силой выбрасывает смесь в стержневой ящик. Пескострельные машины по сравнению с пескодувными расходуют меньшее количество сжатого воздуха, работают на различных смесях и не так интенсивно истирают стенки стержневых ящиков.

Автоматическая безопочная формовка используется при изготовлении форм для мелких отливок из серого, ковкого и высокопрочного чугунов и стали в серийном и массовом производствах. Изготовление литейных форм осуществляется на высокопроизводительных пескодувно-прессовых автоматических линиях (рис. 1.9). Правая модельная плита 1 закрепляется на прессовой машине, левая модельная плита 3 – на плите противодавления. Модельные плиты 1, 3, боковые стенки и головка 2 образуют формовочную камеру (рис. 1.9, а), которая заполняется формовочной смесью под действием сжатого воздуха под давлением 0,5…1,0 МПа.

Рис. 1.9. Схема процесса изготовления безопочных литейных форм на автоматических машинах

После этого формовочная смесь прессуется плунжером 4 под давлением до 2,0 МПа. Модельная плита 3 отходит влево и поворачивается в горизонтальное положение, а уплотненный ком формовочной смеси плунжером 4 проталкивается до соприкосновения с предыдущим комом, образуя полость 5 (рис. 1.9, б). В результате получается непрервыный ряд форм, которые заливают расплавленным металлом из ковша 6. После затвердевания и охлаждения отливок формы подаются на выбивную решетку, где отливки 7 освобождаются от формовочной смеси. Смесь поступает на переработку и повторное использование, а отливки – в обрубное отделение.

Автоматическая формовочная линия. Имеются автоматы, выполненные в виде карусельного станка с несколькими рабочими местами. Если автомат шестипозиционный, то через определенное время осуществляется поворот карусели на 1/6 часть оборота. Процесс формовки состоит из отдельных операций, которые выполняются во время коротких остановок карусели во всех шести позициях одновременно.

В первой позиции на карусель устанавливают пустые опоки; во второй —опоки автоматически заполняются формовочной смесью; в третьей —смесь уплотняется встряхиванием или прессованием; в четвертой — выполняется допрессовка смеси; в пятой — удаляют модель из полуформы и в шестой позиции полуформу снимают с карусели и отправляют к месту сборки. Производительность таких машин-автоматов достигает 240…300 полуформ в час.

Кроме карусели, вращающейся с кратковременными остановками, есть схемы автоматов с непрерывно вращающейся каруселью. Уплотнение формовочной смеси в этом случае производится пескометом, пескодувными или пескострельными машинами. Такая линия представлена на рис. 1.10. На ней выполняются все операции формовки, заливки и выбивки отливок. На позиции 1 специальным механизмом снимается верхняя опока, которая без формовочной смеси перемещается на позицию 13, нижняя полуформа с формовочной смесью и отливками конвейера 16 с позиции 1 направляется на позицию 2, а затем к механизму 3, где опока освобождается от смеси и отливок. Отливки отправляются в обрубное отделение, а формовочная смесь на переработку. Опоки, очищенные от формовочной смеси, подаются к формовочным автоматам; верхняя – на автомат 12, нижняя – на автомат 4. Смена модельных плит производится с помощью тележек 11.

Рис. 1.10. Схема автоматической формовочной линии

Нижняя полуформа, изготовленная на формовочном автомате 4, кантователем 8 переворачивается на 180° и на позиции 7 устанавли-вается на предварительно очищенную специальными щетками 5 тележку 6 литейного конвейера 16 и подается к механизму спарива-ния полуформ. Верхняя полуформа, изготовленная на автомате 12, по роликовому конвейеру 10 перемещается к позиции 9, где спарива-ется с нижней полуформой. Собранная литейная форма 14 по конве-йеру транспортируется на участок заливки 15. Установка стержней в литейную форму осуществляется во время продвижения ее по конвейеру от позиции 7 к позиции 9. Для увеличения продолжи-тельности охлаждения отливок в залитых формах конвейер выполнен с дополнительной петлей на двух уровнях.

Комплексная механизация и автоматизация, осуществляемая в литейных цехах, в несколько раз снижает общую трудоемкость производственных процессов, значительно увеличивает производи-тельность труда, улучшает качество продукции и обеспечивает непрерывность процесса.

Дата добавления: 2019-02-08 ; просмотров: 1246 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: poznayka.org

Литье в песчаные формы. Формовка. Машинная формовка

Различают формовку вручную и на машинах.

Ручная формовка применяется при изготовлении мелких отливок, небольших партий или при производстве крупных отливок, формы для которых трудно или невозможно производить машинным методом. На рис. 148 показана отливка а, полученная ручной формовкой. На модельную плиту 4 устанавливают нижнюю половину модели 3 и нижнюю опоку 2 рабочей плоскостью вниз (б). На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной до 100 мм, затем топоку заполняют формовочной смесью и уплотняют ручной или пневматической трамбовкой. В форме делают наколы для отвода газов 1.

Опоку поворачивают на 180°, располагают на модельной плите и устанавливают верхнюю половину модели 7, устанавливают модели литниковой системы, стояка 5, прибылей, выпоров 6 и других частей. Устанавливают верхнюю опоку 8, соединение опок фиксируют с помощью штырей; модель покрывают облицовочной смесью и производят набивку верхней опоки. Снимают верхнюю опоку и извлекают из полуформ обе половинки модели отливки и литниковой системы (в). Если модель отливки пустотелая, то в нижнюю опоку устанавливают стержень 9 и уже потом закрывают нижнюю часть формы верхней. Скрепляют опоки друг с другом и форма готова к заливке (г).

Для изготовления крупных отливок массой в сотни тонн формовку производят в ямах-кессонах в полу цеха. На дно кессона засыпают постель из крупного шлака, затем закрывают слоем соломы, устанавливают вентиляционные трубы для отвода газов, потом засыпают слой уплотнительной смеси и на нее уже кладут облицовочную смесь, устанавливают модель и производят дальнейшую засыпку формовочной смеси с соответствующей трамбовкой. Если форма предполагает разъемную модель, то после набивки смеси вокруг нижней части модели устанавливают верхнюю половину модели, литниковую систему и опоку. Набивают смесь вокруг верхней половины модели, затем снимают верхнюю полуформу и извлекают всю модель.

На рис. 149 показана схема формовки в яме.

Машинная формовка

Механизированная формовка производит уплотнение смеси и удаление модели из формы. Этот способ формовки улучшает качество уплотнения, повышает точность получаемых размеров отливки, увеличивает производительность труда.

Процесс машинной формовки состоит из следующих операций: подача формовочной смеси в бункеры над машинами, установка модельной плиты и опоки на столе машины, заполнение опоки смесью, уплотнение смеси, выемка модели, съем формы или полуформы с машины, отделка формы, сушка формы (если необходимо), сборка формы и подготовка к заливке.

Рассмотрим некоторые типы формовочных машин.

Прессовые с давлением прессования 0,5 – 1,0 МПа . На рис. 150 показана схема прессовой машины с верхним прессованием. Модельную плиту 2 с моделью 3 укрепляют на столе 1. Устанавливают опоку 4 с наполнительной рамкой 5, засыпают формовочную смесь. Стол с опокой поднимается и прессующая колодка 6 входит внутрь наполнительной рамки и уплотняет смесь.

Для такого способа прессования высота опоки должна быть не более 250 мм. Однако, при увеличения давления прессования более 2 МПа можно получать формовки и в более высоких опоках. При этом получают более точные формы, смесь уплотняется сильнее, повышается ее теплопроводность и в связи с этим отливка остывает быстрее.

Встряхивающие машины. Это наиболее распространенные формовочные машины. Схема такого устройства представлена на рис. 151. На столе машины 3 установлена плита с моделью 2.

На плиту устанавливают опоку 1 и заполняют ее формовочной смесью. В пневматический цилиндр с поршнем 4 впускается под давлением воздух 4 – 5 атм Стол поднимается на 30 – 80 мм, приподнимая форму. Потом воздух из цилиндра выпускается, стол падает вместе с формой. Под действием силы тяжести и инерции смесь в форме уплотняется. Таких встряхиваний происходит около 30 – 50 в минуту.

Пескометные машины. Они применяются для изготовления крупных форм. В такой машине имеется пескометная головка, представляющая собой устройство с вращающимся с большой скоростью до 1500 об/мин ротором. Внутрь головки подают формовочную смесь. Благодаря вращению ротора из корпуса головки выбрасывается струя смеси, которая направляется в опоку с моделью. При неподвижной опоке пескомет перемещается над опокой, при неподвижном пескомете перемещается опока. Такой способ набивки опок применяется при изготовлении средних и крупных изделий.

Пескодувные и пескострельные машины (для изготовления стержней). В таких машинах формовочную смесь вдувают в опоку воздухом под большим давлением. Давление атмосферы уплотняет смесь. В основном этот метод применяется для изготовления стержней. Стержневые ящики (опоки), в которых находится модель стержня, выполняются закрытыми, имея только входы для подачи смеси и каналы для выхода воздуха.

Для производства тысяч отливок в сутки, например, на автомобильных заводах или других машиностроительных производствах в литейных цехах работают автоматизированные формовочные линии, в которых отсутствуют ручные операции. Такие линии могут быть однопозиционными, когда все операций формовки осуществляются последовательно: обдувка модели воздухом, подача смеси в опоку, уплотнение, снятие опоки и т.д. Существуют и многопозиционные карусельные машины, которые имеют несколько позиций, на которых одновременно выполняются различные технологические операции.

На рис. 152 приведена схема автоматической однопозиционной проходной встряхивающей машины.

Пустые опоки 1 по рольгангу 2 подаются на машину. Опока толкателем перемещается на подъемный стол 3. На встряхивающий стол устанавливается модельная плита 8 с моделью. Пустая опока наезжает на модельную плиту и опускается на нее, из дозатора 5 через воронку 4 происходит заполнение опоки формовочной смесью. Для этого дозатор, заполненный смесью из бункера 6, вместе с траверсой 7 перемещается по направляющей влево и устанавливается над опокой. Засыпается отмеренная порция формовочной смеси. Затем начинается процесс встряхивания и уплотнения формы. Затем прессовый поршень 9 поднимает стол с опокой и происходит подпрессовка верхнего слоя формовочной смеси. Далее модельная плита вместе с моделью опускается, модель выходит из опоки, и опока с готовой формой переходит на приемный стол. Кантователь 10 поворачивается на 180° и ставит полуформу на приемный рольганг 11.

Источник: metallurgist.pro

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector