Машинная формовка литейных форм

Машинная формовка

Производство больших серий однотипных отливок способами ручной формовки становилось нерациональным и дорогим. Необходимо было максимально механизировать технологию изготовления форм. В 1851 г. на Всемирной выставке в Лондоне была показана первая формовочная машина для формовки труб. Это время можно считать началом машинного производства отливок. Однако надо отметить, что механизация формовочных работ развивалась очень медленно.

В начале XX в. во многих промышленно развитых странах еще существовали примитивные формовочные машины, на которых формы набивали вручную. В ряде стран начали применять гидравлические прессовые машины. После первой мировой войны появился новый способ изготовления форм встряхиванием, и встряхивающие формовочные машины получают быстрое распространение. В эти же годы для ускорения процессов формовки и заливки форм начали устанавливать литейные конвейеры. Появились первые поточно-механизированные линии, оснащенные встряхивающими машинами с механизированной подачей формовочной смеси; литейные формы уже транспортировали по конвейеру, выбивка форм после заливки была механизирована, установку опок на машину, снятие полуформ с машины и сборку форм осуществляли с помощью грузоподъемных механизмов. Но при всем этом оставалось еще множество ручных операций.

Развитие механизации литейного производства в царской России значительно отставало от уровня промышленно развитых стран Европы и США. Годовая мощность самых крупных литейных цехов не превышала 10 тыс. т литья (современные литейные цеха в нашей стране имеют годовую мощность 100 тыс. т и более отливок).

Процесс автоматизации формовочных работ в нашей стране можно разделить на три этапа. До 1941 г. — период индустриализации, бурный рост промышленности, строительство новых литейных цехов в составе крупных заводов с высокой степенью механизации формовочных работ, создание поточных и конвейерных линий производства отливок. Мощность литейных цехов достигает 100 тыс. т годных отливок в год. В этот же период начинаются интенсивные научные работы по исследованию и созданию новых способов машинного уплотнения литейных форм.

Второй период охватывает 1945—1950 гг., когда наряду с восстановлением народного хозяйства в нашей стране была создана отрасль литейного машиностроения, появились заводы по выпуску формовочных и других литейных машин, были созданы новые способы уплотнения литейных форм, такие, как пескометная формовка, внедрены пескострельные и пескодувные машины для получения литейных форм.

Период развития литейного производства после 1950 г. связан с развитием комплексной механизации и автоматизации технологических процессов производства отливок и в первую очередь с созданием формовочных полуавтоматов и автоматических формовочных линий для серийного и массового производства отливок массой до 300—400 кг. Этот период характеризуется созданием высокопроизводительных формовочных автоматических линий на основе применения комбинированных способов уплотнения формовочной смеси, таких как пескодувно-прессовый, встряхивание с подпрессовкой, дифференцированное прессование многоплунжерной головкой.

Следует особо выделить этап в развитии литейной технологии, начиная с 70-х годов по настоящее время. Эти годы характерны созданием принципиально новых технологических процессов производства литейных форм как для индивидуального, так и для массового получения литья. Подобные процессы — физические методы уплотнения — совершенно не похожи на традиционные способы формовки как по механизму уплотнения, так и по свойствам и составу формовочных смесей. Физические методы получения литейных форм в настоящее время находятся в стадии развития и становления. Можно ожидать, к концу нашего столетия и в начале будущего века они получат широкое применение.

Рассмотрим современные, наиболее распространенные способы получения литейных форм на машинах: прессование и встряхивание.

На рис. 26,а показана схема так называемого верхнего прессования форм. Модельную плиту 1 с укрепленной на ней моделью 2 ставят на стол формовочной машины. На подмодельную плиту устанавливают опоку 3, а на нее — наполнительную рамку 4. После заполнения опоки и наполнительной рамки формовочной смесью поднимают стол машины, и смесь уплотняется. Уплотнения можно достичь также опусканием траверсы 6 с колодкой 5. В том и в другом случае смесь уплотняется на высоту колодки 5. Затем колодка возвращается в исходное положение, и специальный механизм снимает полуформу с подмодельной плиты.

Рис. 26. Прессовая формовка

На рис. 26,б показана схема нижнего прессования, при котором модель запрессовывается в формовочную смесь. Остальные операции идентичны.

На рис. 27 показан способ уплотнения смеси встряхиванием. Подмодельную плиту 1 с установленной на ней моделью 2 и опокой 3 устанавливают на стол формовочной машины 4 (положение I). Опоку засыпают формовочной смесью. Стол машины поднимается на определенную (30—100 мм) высоту при помощи поршня 5, передвигающегося в цилиндре 6 (положение II), и затем падает вниз вместе с опокой, ударяясь о преграду 7 (положение III), вследствие чего и происходит уплотнение смеси. Для того чтобы уплотнить форму встряхиванием, нужно провести в некоторых случаях до 100 ударов, и хотя время удара составляет долю секунды, способ уплотнения встряхиванием более продолжителен по времени, чем прессование. Специальный механизм снимает готовую полуформу со стола формовочной машины, после чего форма поступает на сборку.

Рис. 27. Формовка встряхиванием

Так как чистого прессования не всегда достаточно для достижения необходимого уплотнения формовочной смеси вокруг модели, а встряхивание не уплотняет верхние слои смеси в опоке, то на практике часто используют машины, на которых формы уплотняются встряхиванием, а затем доуплотняются прессованием. Такой способ уплотнения смеси получил название встряхивания с подпрессовкой.

По степени механизации и автоматизации формовочные машины подразделяются на машины с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. В первом случае формовщик машинной формовки устанавливает вручную или подъемным механизмом (электроталью, краном) опоку, из бункера засыпает в опоку формовочную смесь и затем последовательно включает механизм уплотнения смеси и извлечения модели из полуформы. Простановку стержней и сборку формы выполняют либо вручную (в зависимости от габарита опок и их массы), либо с помощью подъемных механизмов. Формы под заливку устанавливают на пол литейного цеха или на непрерывно движущийся конвейер. В данном случае формовщик полностью освобожден от изготовления полуформ.

На полуавтоматах операции подачи опок на формовочную машину, заполнения опоки смесью, уплотнения смеси, извлечения-модели из полуформы происходят в автоматическом цикле. Формовщик участвует лишь в сборке формы. На автоматах все операции изготовления формы, включая сборку полуформы, осуществляются в автоматическом режиме. Формовщик, работающий на автоматах, становится оператором, который следит за правильной работой автомата. В настоящее время даже простановку стержней в форму автоматизируют с помощью применения специальных машин, называемых роботами.

Роботизация формовочных работ — одно из основных направлений автоматизации литейного производства в нашей стране. Роботом называют механизм, имитирующий деятельность человека и способный заменить рабочего. Первые роботы в литейных цехах появились несколько лет назад, их использовали для заливки форм на машинах литья под давлением. В настоящее время роботы придают к формовочным автоматам для сборки форм, простановки стержней, а так— же различных других операций формовки.

Наряду с опочной формовкой, в последние годы получили применение автоматические линии безопочной формовки. Принципиальная схема такой формовки представлена на рис. 28. Формовочная смесь поступает в бункер 1, из которого она подается сжатым воздухом в рабочий резервуар 2. С одной стороны резервуара находится подвижная модельная плита 4, передвигаемая штоком 3 поршня цилиндра, с другой стороны — поворотная плита 5. Боковые стенки ограничены стенками кассеты. Формовочная смесь уплотняется в результате передвижения модельной плиты 4. После уплотнения формы рамка 6 вместе с поворотной плитой 5 отодвигается, и модель извлекается из полуформы. Модельная плита 5 поднимается вверх. Затем уплотненная полуформа 7 передвигается штоком 3, в результате чего образуется безопочная стопка 8, 9. Шток 3 вместе с подвижной плитой 4 возвращается в исходное положение и извлекается из полуформы. После этого все операции повторяются. Такая формовка применяется для получения мелких и средних отливок (максимальный габарит формы 1000X900X600 мм); производительность автоматических линий безопочной формовки достигает 600 форм в час. Линии безопочной формовки нашли широкое применение в нашей стране и успешно работают на многих заводах.

Рис. 28. Безопочная формовка

Машинная формовка

Машинную формовку применяют для производства отливок в массовом и серий­ном производствах. При формовке на ма­шинах формы изготовляют в парных опоках с использованием односторонних металли­ческих модельных плит.

Рис. 8.1 – Схемы способов уплотнения литейных форм при машинной формовке.

а – уплотнение прессованием: 1 – нижняя часть цилиндра; 2 – прессовый поршень; 3 – стол машины; 4 – модельная плита; 5 – опока; 6 – наполнительная рамка; 7 – прессовая колодка; 8 – траверса.

б – прессование многоплунжерной колодкой: 1 – многоплунжерная колодка; 2 – поршень; 3 – плунжеры; 4 – стол машины.

в – уплотнение встряхиванием: 1 – нижняя часть цилиндра; 2 – поршень; 3 – стол машины; 4 – модельная плита; 5 – опока; 6 – наполнительная рамка; 7 – выхлопные окна; 8 – торец цилиндра; 9 – канал встряхивающего поршня; 10 – впускное окно.

г – уплотнение пескометом: 1 – метательная головка; 2 – ковш; 3 – ленточный канвейер; 4 – кожух метательной головки; 5 – ротор; 6 – вал электродвигателя; 7 – пакет смеси; 8 – опока; 9 – модель; 10 – модельная плита.

д – вакуумно-пленочная формовка: 1 – модельная плита; 2 – модель; 3 – опока; 4, 6 – пленка; 5 – сухой кварцевый песок; 7 – воздушная коробка.

Машинная формовка механизирует уста­новку опок на машину, засыпку формо­вочной смеси в опоку, уплотнение смеси, удаление моделей из формы, транспорти­рование и сборку форм.

Машинная фор­мовка обеспечивает более высокую гео­метрическую точность полости формы, чем ручная формовка, повышает произво­дительность труда, исключает трудоемкие ручные операции, сокращает цикл изготовления отливок. При машинной фор­мовке формовочную смесь уплотняют прессованием, встряхиванием, пескоме­том, вакуумной формовкой и др.

Уплотнение формовочной смеси прес­сованием (рис. 8.1, а) осуществляют при подаче сжатого воздуха при давлении 0,5 . 0,8 МПа в нижнюю часть цилиндра 1, в результате чего прессовый поршень 2, стол 3 с прикрепленной к нему модельной плитой 4 поднимаются. При этом колодка 7, закрепленная на траверсе 8, входит внутрь наполнительной рамки 6 и уплот­няет формовочную смесь в опоке 5.

Плот­ность формовочной смеси уменьшается по мере удаления от прессовой колодки из-за трения формовочной смеси о стенки опо­ки. Неравномерность плотности формо­вочной смеси тем больше, чем выше опока и модели. Прессование используют для уплотнения формовочной смеси в опоках высотой 200 . 250 мм.

Для достижения равномерной плотно­сти формовочной смеси в опоке исполь­зуют многоплунжерные прессовые колод­ки (рис. 8.1, б). При прессовании стол 4 машины движется в сторону многоплун­жерной прессовой колодки 1. Вследствие различной степени сопротивления формо­вочной смеси в форме плунжеры 3 под действием давления масла на поршень 2 прессуют находящиеся под ним участки формы независимо от соседних.

Уплотнение формовочной смеси встряхиванием (рис. 8.1, в) осуществля­ют при подаче сжатого воздуха при давле­нии 0,5. 0,8 МПа в нижнюю часть ци­линдра 1, в результате чего встряхиваю­щий поршень 2 поднимается на высоту 25. 80 мм. При этом впускное отверстие 10 перекроется боковой поверхностью поршня, а нижняя его кромка откроет вы­хлопные окна 7, воздух выйдет в атмосфе­ру. Давление под поршнем снизится, и стол 3 с укрепленной на нем модельной плитой 4 упадет на торец цилиндра 8. Скорость стола, а следовательно, и ско­рость модельной плиты упадут до нуля, в то время как формовочная смесь в опоке 5 и наполнительной рамке 6, продолжая двигаться вниз по инерции, уплотняется. В момент, когда канал 9 встряхивающего поршня окажется против отверстия 10 встряхивающего цилиндра, сжатый воздух снова войдет в полость встряхивающего цилиндра. Это повлечет за собой новый подъем встряхивающего стола и новый удар его о торец и т.д.

Встряхивающий стол обычно совершает 120. 200 ударов в минуту. В результате повторных ударов происходит уплотнение формовочной смеси в опоке. При этом слои формовочной смеси, лежащие у модельной плиты, будут иметь большую плотность, чем слои, лежащие в верхней части формы.

Встряхиванием уплотняют формы высотой до 800 мм. Для уплотнения верхних слоев формы встряхиванием совмещают с прес­сованием. Это обеспечивает высокую и равномерную плотность форм.

Уплотнение формовочной смеси пес­кометом (рис. 8.1, г) осуществляют ра­бочим органом пескомета – метательной головкой, выбрасывающей пакеты смеси на рабочую поверхность модельной пли­ты. В стальном кожухе 4 метательной го­ловки вращается закрепленный на валу 6 электродвигателя ротор 5 с ковшом 2. Формовочная смесь подается в головку 1 непрерывно ленточным конвейером 3 че­рез окно в задней стенке кожуха. При вращении ковша (1000. 1200 об/мин) формовочная смесь собирается в пакеты 7 и центробежной силой выбрасывается че­рез выходное отверстие в опоку 8. Попа­дая на модель 9 и модельную плиту 10, смесь уплотняется за счет кинетической энергии равномерно по высоте опоки. Ме­тательную головку равномерно переме­щают над опокой.

Пескомет является высокопроизводи­тельной машиной, поэтому его применяют для уплотнения крупных литейных форм. Управление работой пескомета автомати­зировано.

Пленочно-вакуумную формовку (рис. 8.1, д) осуществляют в следующей по­следовательности: модельную плиту 1 с моделью 2 накрывают разогретой поли­мерной пленкой толщиной не более 0,1 мм. Вакуумным насосом в воздушной коробке 7 создают вакуум 2,6. 5,2 МПа. Пленка 6 плотно прижимается к модели и модель­ной плите. На модельную плиту устанав­ливают опоку 3, которую заполняют су­хим кварцевым песком 5, уплотняют его с помощью вибрации и выравнивают от­крытую верхнюю поверхность опоки. На верхнюю поверхность накладывают разо­гретую полимерную пленку 4, которая за счет разрежения (4. 6 МПа) прилегает к опоке, что способствует уплотнению пес­ка и устойчивости формы. После этого полуформу снимают с модели.

Изготовляют как верхнюю, так и ниж­нюю полуформу, затем форму собирают. Вакуумирование продолжается не только при изготовлении полуформ, но и при их сборке, заливке и затвердевании залитого металла. При заливке металла в форму пленка сгорает. Продукты сгорания вы­полняют роль противопригарного покры­тия. Этим способом изготовляют формы для отливок массой 0,1. 10 т на автома­тических формовочных линиях.

Импульсное уплотнение формовочной смеси(рис. 8.2) осуществляется в сле­дующей последовательности: на модель­ную плиту 1 с моделью устанавливают опоку 2 и засыпают формовочную смесь 3, на опоку накладывают плиту-рассекатель 4 с большим числом отверстий. Сверху плиты располагают импульсную головку 5 с пусковым клапаном 6. Головку, плиту-рассекатель и опоку плотно прижимают друг к другу.

После этого открывают пус­ковой клапан 6 и сжатый воздух под дав­лением 5. 8 МПа направляется через отверстия в плите-рассекателе в опоку и уплотняет смесь за счет динамического воздействия и фильтрации через поры, после чего уходит в атмосферу через вен­ты в модели и модельной плите (венты – тонкие отверстия, через ко­торые проходит воздух, но не проходит формовочная смесь).

Этот способ уплотнения формовочной смеси позволяет изготовлять формы с высокой и равномерной плотностью, высо­копроизводителен, не имеет движущих частей (плунжеров, диафрагм т.д.).

Рис. 8.2 – Схема уплотнения формовочной смеси воздушным импульсом: 1 – модельная плита с моделью; 2 – опока; 3 – формовочная смесь; 4 – плита–рассекатель; 5 – импульсная головка; 6 – пусковой клапан.

Автоматическая формовка

Автоматическую формовку исполь­зуют в серийном и массовом производст­вах отливок, при этом литейная форма передается последовательно с одной пози­ции на другую. Этот переход осуществля­ется автоматически различными конвейе­рами, кантователями, толкателями и дру­гими устройствами. Для автоматической формовки используются формовочные автоматы, формовочные машины для безопочной формовки и автоматические формовочные линии.

Формовочные автоматы, используе­мые для изготовления литейных форм, выполняют все технологические операции без участия человека. Формовочные авто­маты используют, как правило, в составе автоматических линий.

Автоматическую безопочную фор­мовку используют 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. 8.3).

Рис. 8.3 – Схема процесса изготовления безопочных литейных форм на автомати­ческих машинах: 1, 3 – модельные плиты; 2 – головка машины; 4 – плунжер; 5 – полость формы; 6 – ковш; 7 – отливка.

Модельная плита 1 закреплена на прессовой машине, плита 3 – на плите противодавления. Модельные плиты 1, 3, боковые стенки и головка 2 образуют формовочную камеру (рис. 8.3, а), кото­рая заполняется формовочной смесью с помощью сжатого воздуха под давлением 0,5. 1 МПа. После этого формовочная смесь прессуется плунжером 4 под давле­нием до 2 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. 8.3, б).

В резуль­тате получается непрерывный 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 (рис. 8.4) – пример полного автома­тизированного производственного про­цесса формовки.

Рис. 8.4 – Схема автоматической формовочной линии: механизм съема верхней опоки; 2 – механизм подачи нижней полуформы с отливкой; 3 – механизм удаления смеси и отливки; 4 – автомат изготовления нижних полуформ; 5 – щетки для очистки тележек конвейера; 6 – тележка конвейера; 7 – позиция установки нижней полуформы на конвейер; 8 – кантователь; 9 – позиция спаривания полуформ; 10 – рольганг; 11 – тележка для смены модельных плит; 12 – автомат для изготовления верхних полуформ; 13 – позиция; 14 – собранная литейная форма; 15 – участок заливки; 16 – конвейер.

На позиции 1 специаль­ным механизмом снимается верхняя опо­ка, которая без формовочной смеси пере­мещается на позицию 13, нижняя полу­форма с формовочной смесью и отливка­ми конвейером 16 с позиции 1 направля­ется на позицию 2, а затем к механизму 3, где нижняя опока освобождается от смеси и отливок. Отливки направляются 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.

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

Дата добавления: 2015-03-26 ; просмотров: 1848 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Машинная формовка

В массовом и серийном производствах литейные формы изготавливают на машинах, что способствует большему уплотнению в сравнении с ручной формовкой, повышению качества форм и производительности труда. Машинная формовка характеризуется той же последовательностью операций по изготовлению литейных форм, что и при ручной формовке. Но методы уплотнения форм с помощью машин различны.

При наиболее распространённом верхнем прессовании (рис. 1.11, а) на столе прессовой машины 1 устанавливается подмодельная плита с закреплённой на ней моделью 2. На плите с помощью штырей фиксируется опока 3 (высотой 200. 250 мм), на которую сверху накладывается наполнительная рамка 4. Рамку и опоку заполняют рыхлой смесью, затем стол машины поднимают вверх и в наполнительную рамку входит прессовая накладка б, закреплённая на траверсе пресса 5. Уплотнение встряхиванием проводят на машинах, работающих по принципу поршня и цилиндра (рис. 1.11, б). В станину 1 машины вмонтирован встряхивающий поршень 2, на верхнем торце которого крепится стол 3. а на нём подмодельная плита и модель 4. Энергоносителем служит сжатый воздух, который поднимает поршень, стол, модель и опоку 5 на высоту 25..Л00 мм. После этого происходит выхлоп. Стол, имеющий значительную массу, падает вниз и ударяется о станину (цикл повторяется 10. 80 раз). Так осуществляется уплотнение рыхлой формовочной смеси. Наибольшее уплотнение отмечается j модели, а сверху опоки (высотой до 800 мм) уплотнение проводят либо вручную, либо подпрессовкой.

Рис. 1.11. Схемы уплотнения литейных форм при машинной формовке:

а — верхнее прессование; б — уплотнение встряхиванием; в — уплотнение пескомётом

Уплотнение пескомётом (рис. 1.11, в) используется при изготовлении значительных по размерам литейных форм. Основной узел пескомёта — метательная головка 2. в которой вращающийся ковш 1 закрепляется на роторе 3 электродвигателя. В головку формовочная смесь подаётся транспортёром. Предварительно уплотнённая в ковше смесь подаётся в опоку со скоростью 2. 20 м/с, что приводит к хорошему уплотнению нижележащих слоёв смеси.

Формовочные машины снабжены устройствами для извлечения моделей из форм.

Технология изготовления стержней вручную или на машинах состоит из следующих основных операций: формовка сырого стержня, сушка, отделка и окраска стержня. Для изготовления стержней применяют как обычные формовочные (прессовые, встряхивающие, пескомёты и др.), так и специальные стержневые (пескодувные, пескострельные и др.) машины. В высокопроизводительных стержневых машинах получают стержни массой от 1 до 700 кг. Уплотнение стержневой смеси достигается за счёт подачи её в стержневой ящик с помощью сжатого воздуха со скоростью до 15 м/с. Далее в специальных сушилках периодического или непрерывного действия стержни сушат, после чего они приобретают необходимые прочность и газопроницаемость. До сушки или после неё стержни окрашивают огнеупорными противопригарными красками. Высушенные стержни подвергают окончательной отделке (зачистке заусенцев, снятию неровностей, замазке мелких дефектов и т.п.).

Сборка форм, изготовленных на машинах, является одной из ответственных операций получения отливок. Поэтому на этой стадии с помощью шаблонов проверяют качество поверхности и размеры формы, размеры стержней, закрепление стержней в гнёздах, точность размеров основных полостей формы. Форму продувают сжатым воздухом. Затем форму собирают и скрепляют опоки.

После заливки металла в форму, его затвердевания и охлаждения (от 5 мин до нескольких суток в зависимости от массы отливки) производят выбивку и очистку отливки. Выбивка отливок является трудоёмкой операцией, осложняемой выделением большого количества теплоты, газов и пыли. Поэтому её механизируют, а участок выбивки отливок изолируют. Выбивку производят на специальных выбивных решётках с механическим или пневматическим приводом. Стержни из отливок удаляют с помощью пневматических молотков, вибраторов, вибрационных машин и специальных гидравлических установок. Выбивку стержней также осуществляют с помощью гидравлического удара, возникающего при электрическом разряде в воде. Окончательно очищают уже выбитые отливки от пригорелой земли во вращающихся барабанах, дробеструйных и дробемет- ных агрегатах, химической или электрохимической обработками и другими способами.

При отделке отливок удаляют литники, прибыли, выпоры, заливы (облой по месту соединения полуформ) пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой, на прессах, на металлорежущих станках и другими способами. Также может проводиться выравнивание поверхности отливки, удаление заусенцев и т.п. Точность размеров отливки составляет 14. 17 квалитеты, а шероховатость может достигать величин Ra — 100. 2,5 мкм в зависимости от способа изготовления отливок.

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.

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: 1734 ;