Ручная формовка в литейном производстве

Изготовление форм в литейном производстве

При индивидуальном и мелкосерийном производстве отливок формы изготовляют ручным способом, а при крупносерийном и массовом производстве — на формовочных машинах или пескометом. Обычно их изготовляют в опоках. Это специальные рамки, в которые набивается формовочная смесь (рис. 85). В зависимости от размера и сложности отливки форму изготовляют в двух или нескольких опоках, соединенных штырями. В процессе изготовления формы опока устанавливается на подмодельную плиту и наполняется формовочной смесью.

Опоки бывают разъемные и неразъемные. Разъемные опоки применяют при массовом производстве отливок небольшого веса и называют жакетами. В жакетах производится формовка и сборка форм. С собранных форм такие опоки снимают и заливают формы металлом.

В неразъемных опоках изготовляют формы и заливают их металлом. Они применяются при производстве отливок небольшого и большого веса.

Изготовление форм на формовочных машинах и пескометами производится в парных опоках. Применяют опоки таких размеров, чтобы между опокой и моделью был зазор, обеспечивающий форме необходимую прочность при заливке ее металлом и минимальный расход формовочной смеси.

При ручной формовке формы могут быть изготовлены в почве на полу цеха, покрытом слоем формовочной смеси, в двух или нескольких опоках. Применяют несколько различных приемов ручной формовки: шаблонную формовку, формовку по скелетным моделям и др., позволяющие изготовлять формы с помощью упрощенного модельного инвентаря.

Ручная формовка. Изготовление форм в двух опоках по неразъемной модели состоит из следующих операций: на подмодельную доску 1 (рис. 86) ставят модель 2 и накрывают опокой 3. Затем модель в опоке засыпают облицовочной формовочной смесью слоем 15—20 мм и заполняют опоку наполнительной смесью, уплотняя сначала острым, а затем плоским концом трамбовки. Лишнюю формовочную смесь сгребают линейкой. Изготовленную полуформу переворачивают и устанавливают на нее вторую опоку 4 и модель стояка. Операцию наполнения опоки и уплотнения смеси повторяют, после чего вырезают литниковую чашу, вынимают модель стояка и снимают верхнюю полуформу. На плоскости разъема в нижней полуформе прорезают каналы, соединяющие стояк с полостью формы.

Края формы вокруг модели слепка увлажняют, модель расшатывают и вынимают из формы. Поврежденные места исправляют, затем верхнюю полуформу устанавливают на нижнюю, скрепляют и форму заливают металлом.

Изготовление форм в двух опоках по разъемным моделям со стержнем. Под подмодельный щиток ставят нижнюю половину модели плоскостью разъема и накрывают нижней опокой. Процесс формовки в данном случае подобен процессу формовки при изготовлении нижней полуформы по неразъемной модели. Когда нижняя полуформа готова, ее поворачивают, посыпают поверхность формы разделительным песком и накладывают верхнюю половину на нижнюю половину модели, накрывают верхней опокой, устанавливают модели литникового канала шлакоуловителя, стояка и выпоров и производят процесс формовки в верхней полуформе. Когда верхняя полуформа заформована, на ней вырезают литниковую чашу, вынимают модели стояка и выпоров. Полуформу снимают и переворачивают. Выпоры по своей форме представляют подобие стояка. Их применяют при отливке деталей из чугуна для того, чтобы образовался канал для выхода воздуха и газа из полости формы и для наглядного контроля заполнения формы металлом в процессе заливки. Из снятых верхней и нижней полуформ вынимают модели, исправляют дефекты, укрепляют выступающие места формы шпильками-гвоздями. Затем в нижнюю полуформу устанавливают стержень, ставят верхнюю полуформу и скрепляют ее с нижней.

Изготовление форм по шаблону. При производстве индивидуальных отливок, имеющих форму тел вращений (шестерен, маховиков и т. п.), формы изготовляют при помощи шаблонов. Это не требует дорогостоящих моделей. Используют приспособления (рис. 87), состоящие из следующих деталей: подпятника 1 с гнездом, в которое вставляется ось вращения шаблона 2, насаженная на ось поперечины 3, упорного конуса 4 и шаблона 5. Например, для формовки шкива со спицами в почве укрепляют подпятник, в него вставляют ось, готовят твердую постель и насыпают формовочную смесь до уровня плоскости разъема. На ось устанавливают упорное кольцо, надевают поперечину и укрепляет на ней шаблон для формовки внутренней поверхности обода и плоскости разъема формы. Вращая шаблон вокруг оси, образуют выемку и плоскость, излишнюю смесь сгребают, а затем снимают шаблон. На полученной окружности при помощи чертилки проводят бороздки, соответствующие осям спиц. По каждой бороздке устанавливают рамку, вокруг которой очерчивают параллельные линии. Надевают на ось модель ступицы, устанавливают опоку, стояк и выпор и набивают верхнюю полуформу. Вынимают стояк и выпор, полуформу снимают и переворачивают.

По отпечатанным бороздкам в верхней и нижней полуформе специальным гребком при помощи рамки делают контуры спиц и вынимают модель ступицы. Затем верхнюю полуформу устанавливают на нижнюю, накладывают груз и форма готова для заливки металлом.

Машинная формовка. Процесс изготовления форм машинным способом по сравнению с ручным имеет ряд преимуществ:

1) механизацию уплотнения формовочной смеси и извлечения моделей из формы;

2) получение форм с более равномерным уплотнением и большей прочностью;

3) получение отливок с меньшими припусками на обработку;

4) более рациональное использование труда формовщиков, которые освобождаются от ряда операций (установки моделей, набивки форм, прорезки литников и т. п.);

5) более быстрое освоение приемов формовки.

Формовочные машины по способу уплотнения в основном делятся на следующие типы: прессовые, встряхивающие, встряхивающие с подпрессовкой, пескометы.

На прессовых машинах формы изготовляются по односторонним модельным плитам. Машины приводятся в действие сжатым воздухом давлением 5—7 атм и подразделяются на машины с верхним и нижним прессованием. Схема верхнего прессования представлена на рис. 88, а нижнего — на рис. 89. Для получения формы на подмодельную плиту, укрепленную на столе машины, ставят опоку, которую из бункера заполняют формовочной смесью. Затем поворачивают траверсу с верхней плитой в рабочее положение и включают воздух.

Сжатый воздух поднимает стол и прижимает форму к верхней плите траверсы. Дают небольшую выдержку, включают воздух, опускают стол с формой и выводят его из под траверсы. Форму снимают и на стол ставят следующую опоку. Прессовую машину применяют для изготовления форм в опоках небольшой высоты, так как уплотнение формовочной смеси происходит неравномерно. Поверхность формы, непосредственно испытывающая давление, уплотняется больше, чем поверхность, прилегающая к подмодельной плите и модели.

Примером этого типа машин является машина модели ПФ-4 с нижним прессованием. Размеры опоки в свету 756х676 мм, высота ее 100 мм. Часовая производительность (при полной механизации подачи формовочной смеси и транспортировании опок) 120 опок, 60 форм.

На встряхивающих машинах изготовляют формы в высоких опоках. Формовочная смесь уплотняется встряхиванием за счет инерции, возникающей при ударе (рис. 90).

На столе встряхивающей машины укреплена плита с моделью, на которую ставят опоку и наполняют формовочной смесью. Стол встряхивающей машины под действием сжатого воздуха давлением 5—7 атм поднимается на некоторую высоту и с этой высоты падает, ударяясь об опору. При ударе смесь уплотняется. Высота подъема стола в машинах 30—100 мм и число ударов 10—300 в минуту.

К такому типу машин относится формовочная машина модели 845 с поворотным столом.

Размеры опоки в свету 1200×800 мм, высота ее 450 мм.

Часовая производительность — около 15 форм.

Изготовление форм на встряхивающих машинах с подпрессовкой. Плотность набивки формы, полученной встряхиванием, неравномерна.

Поэтому более широкое применение получили встряхивающие машины с допрессовкой верхних слоев формы, например машина модели 254 М. Размеры опоки в свету 800×700, высота ее 300 мм. Часовая производительность при полной механизации формовочного участка 45 опок.

К этому же типу машин относятся автоматические формовочные четырехпозиционные машины модели 94265 для изготовления верхних полуформ и модели 94265А для изготовления нижних полуформ. На этих машинах изготовляют формы в опоках с размерами в свету 900х800, при высоте 500—600 мм.

Изготовление форм на пескометах. Пескометы применяются для изготовления средних и крупных форм. Существуют стационарные пескометы, передвижные с бункером и консольные передвижные. Пескометом формовочная смесь подается в опоку и уплотняется в ней под действием центробежных сил вращающихся лопаток, расположенных в головке пескомета.

На рис. 91 приведена схема устройства консольно-подвижного пескомета. Формовочная смесь по ленточному транспортеру 1 подается в лоток 2, снабженный ситом. Просеянная смесь поступает на транспортер 3, из него в воронку 4 и оттуда на ленточный транспортер 5. С ленточного транспортера смесь поступает в кожух пескометной головки 6, где подхватывается лопатками 8, укрепленными на вращающемся диске 7 (скорость вращения 1400—1600 об/мин) и выбрасывается в опоку 10 через отверстие 11 в головке пескомета. При набивке опоки рабочий, сидящий на сиденьи 12, поворачивает и передвигает хобот пескомета. Степень уплотнения смеси зависит от скорости вращения лопаток, перемещения головки и от высоты ее над моделью 9.

Производительность пескомета 12,5 м3/час набитой формовочной смеси. Действующие модели пескометов этого типа — 291,296 м.

На заводах крупносерийного и массового производства отливок формовочные машины расположены вдоль замкнутого конвейера (рис. 92), который представляет собой ряд тележек 1, непрерывно движущихся по рельсам 2 при помощи привода 3. Изготовленные на машинах формы 4 ставятся на тележки конвейера. Сборку форм обычно производят на рольгангах 5, установленных у формовочных машин. Формы заливают на конвейере из заливочных ковшей 6, подаваемых по разливочному монорельсу 7.

При большой скорости движения конвейера заливочная площадка 8, на которой стоит рабочий, заливающий формы, движется со скоростью конвейера. Залитые металлом формы на конвейере проходят через охладительную камеру 9 и поступают в отделение выбивки. Здесь при помощи пневматического подъемника 10 формы с конвейера снимаются и выбиваются на выбивной решетке 11. Выбитая формовочная смесь падает через решетку на пластинчатый транспортер 12 и направляется в землеприготовительное отделение.

Литниковая система. Каждая форма имеет литниковую систему, служащую для заполнения полости формы металлом. В литниковой системе также должен улавливаться шлак, попадающий с металлом. Литниковая система (рис. 93) состоит из литниковой чаши 1, стоянка 2, шлакоуловителя 3 и питателя 4. Назначение чаши в том, чтобы исключить разбрызгивание металла, уменьшить его гидродинамический удар и задержать шлак, попадающий с металлом.

Стояк 2, соединенный с чашей и шлакоуловителем, располагается вертикально.

Шлакоуловитель 3 служит для отделения шлака и соединения с питателями. Питатели 4 соединены с полостью формы. Количество питателей и их расположение зависят от формы и веса отливаемой детали. Питатели при формовке располагаются в нижней опоке на плоскости разъема формы.

Для получения качественной отливки и меньшего расхода металла литниковую систему изготовляют на основе расчетов.

Площадь сечения питателей определяют по следующей формуле:

где Q — вес отливки, кг;

t — время заливки, сек.;

Hр — расчетный напор, см.;

M — коэффициент расхода, равный для чугуна 0,27—0,55, для стали 0,3—0,41, для сплавов цветных металлов 0,6—0,7.

Расчетный напор Hр определяют по формуле

где H0 — высота стояка от уровня металла до подвода в форму, см;

С — максимальная высота отливки, см;

P — высота отливки до места подвода металла в форму, см.

Соотношение размеров литниковой системы принимают следующим:

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Ручную формовку, в основном, применяют в единичном и мелкосерийном производствах. На практике используют различные методы ручной формовки.

Формовка в опоках. В литейном производстве в подавляющем большинстве случаев разовые формы изготовляют в парных опоках.

Формовка в двух опоках по неразъемной модели. Модель плоской стороной укладывают на подмодельный щиток, а затем устанавливают нижнюю опоку рабочей плоскостью вниз. На модель наносят слой облицовочной смеси толщиной 40-100 мм, который слегка уплотняют. Затем опоку заполняют наполнительной смесью.

ппг пе заполнения опоки смесь уплотняют ручной или вматической трамбовкой. Излишек формовочной смеси и опоку с заформованной в ней моделью поворачивают на 180° поверхностью разъема вверх. На нижнюю опоку устанавливают верхнюю опоку, модель тонка и насыпают небольшой слой облицовочной смеси, чтобы покрыть модель. Облицовочную смесь дополнительно просеивают через сито. Затем весь объем верхней опоки заполняют формовочной смесью, которую уплотняют. Излишек смеси срезают вровень с кромкой верхней опоки, делают наколы для вентиляции формы и извлекают модель стояка, снимают верхнюю опоку, поворачивают ее и осматривают. В нижней опоке прорезают горизонтальные литниковые каналы-питатели и специальным подъемником извлекают модель. После этого форму вновь осматривают и затем собирают.

Формовка в двух опоках по разъемной модели является наиболее распространенной. Формовку по разъемной модели применяют в случаях, когда модель не имеет плоской поверхности.

Сначала изготовляют нижнюю полуформу.

Последовательность операций при формовке по разъемной модели такая же, как и при формовке по неразъемной модели. Отличие только в том, что после изготовления нижней полуформы и ее поворота на 180° на нижнюю половину модели А-3 устанавливают верхнюю половину Б-7. Плоскость разъема формы посыпают разделительным песком и продолжают формовку в обычной последовательности. В обеих полуформах специальной иглой делают каналы, увеличивающие газопроницаемость формы. Для выполнения внутренней полости отливки в форме устанавливают стержень.

Иногда при изготовлении сложных отливок одна плоскость разъема не позволяет извлечь модель из верхней и нижней полуформ. В этих случаях применяют формовку в трех и в большем числе опок, т.е. форма имеет две и большее число плоскостей разъема. В большинстве случаев предпочитают вместо дополнительного разъема делать отъемные части модели или устанавливать наружные стержни.

Формовка в почве. Формы для крупных уникальных отливок весом в несколько десятков, а иногда и сотен тонн, как правило, изготовляют в специальных ямах (кессонах), дно которых находится ниже уровня пола цеха. Стенки и дно кессонов, в частности для предупреждения попадания в них грунтовой воды, облицовывают бетоном или железобетоном.

Формовку в почве применяют для изготовления отливок, не требующих большой точности. При этом формовочную смесь не насыпают на модель и не уплотняют вокруг нее, а наоборот, модель вдавливают в заранее приготовленный слой формовочной смеси. Формовка, в почве может быть открытая и закрытая. В обоих случаях первой операцией является подготовка почвы или, как говорят, подготовка постели. Почва должна давать четкий отпечаток модели при ее вдавливании. На практике применяют формовку по мягкой или твердой постели. Постель делают для одной или нескольких форм.

При формовке по мягкой постели в полу цеха делают яму глубиной, превышающей высоту модели на 150-200 мм. Ширина и длина ямы должны быть несколько больше, чем соответствующие размеры модели. По уровню устанавливают чугунные рейки или уголки. В яму насыпают слой наполнительной смеси 2 до верхних кромок уголка, затем излишек смеси срезают линейкой 5 и засыпают облицовочную смесь, которая легкими ударами линейки ссаживается до уровня верхних кромок уголка. Постель подготовлена для формовки.

При формовке по твердой постели в полу цеха делают яму глубиной на 300-500 мм больше высоты модели. На дно ямы насыпают и уплотняют слой крупного шлака или кокса, укладывают на шлак рогожи или солому и устанавливают вентиляционные трубы для отвода газов из формы. Затем засыпают и уплотняют наполнительную смесь (уплотнение производят слоями через 60-80 мм). В уплотненной наполнительной смеси делают вентиляционные каналы и засыпают облицовочную смесь. Формовка по твердой постели применяется для изготовления крупных по массе и больших по размерам отливок.

Открытая почвенная формовка производится, как правило, по мягкой постели. На рис. 3, б показан процесс изготовления такой формы. На слой облицовочной смеси кладут модель и осаживают ее мягкими ударами молотка, после чего уровнем проверяют горизонтальность осаженной в почву ппрпи уплотняют смесь вокруг модели, а излишки смеси сре-аГют линейкой на уровне верхней плоскости модели, затем деля юте я литниковый и сливной каналы, как это показано на ис 44, в. Последующими операциями являются извлечение модели из формы и отделка формы.

Открытую почвенную формовку используют для изготовления неответственных отливок по моделям, имеющим хотя бы одну плоскую сторону.

При закрытой почвенной формовке, после осаживания модели, устанавливают верхнюю опоку, уплотняют в ней смесь и выполняют литниковую систему. Затем снимают опоку, извлекают модель, отделывают форму и вновь накрывают ее опокой. Таким образом, форма подготовлена к заливке. Следует отметить, что в верхней опоке может быть выполнена также и часть рабочей полости формы.

Схема закрытой почвенной формовки по разъемной модели с применением твердой постели приведена на рис. 4. После приготовления твердой постели осаживают нижнюю часть модели А, горизонтальность ее проверяют ватерпасом. Затем на нижней части модели закрепляют верхнюю часть Б, устанавливают опоку и модели литниковых каналов, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее трамбовками. После уплотнения опоку снимают и переворачивают на 180° и из нее специальными подъемниками удаляют верхнюю часть модели Б и модели литниковых каналов. Таким же подъемниками извлекают из нижней полуформы часть модели А. Форму отделывают и собирают.

Формовку по шаблону применяют в единичном производстве для получения отливок значительных размеров и имеющих форму тел вращения (например, различные шкивы, цилиндры и т. д.). При этом способе отпадает необходимость в дорогостоящих моделях, но в то же время требуется высокая квалификация рабочих-формовщиков.

Поверхность формы получают выгребанием формовочной смеси специальными досками, имеющими профиль будущей отливки. Такие профильные доски называются шаблонами. При формовке используют специальные приспособления.

Приспособления состоят из чугунной опоры, которую устанавливают под будущей формой в почве, стального валика, вставляемого в опору, и чугунной серьги, вращающейся на валике. Стопорное кольцо служит опорой для серьги. В некоторых случаях опору прикрепляют к плитам с помощью болтов через отверстия. Отверстие служит для извлечения валика из опоры после окончания формовки. Правильность установки опоры и горизонтальность серьги проверяют уровнем (ватерпасом). Шаблоны прикрепляют болтами к серьге через сделанные в ней отверстия. Для примера разберем формовку шкива.

Установив опору под будущей формой и закрепив на валике серьгу с шаблоном, проверяют горизонтальность шаблона ватерпасом, а правильность установки по радиусу специальной меркой, приложив ее вырезом к валику. Затем шаблоном в предварительно уплотненной формовочной смеси выгребают профиль, соответствующий внутреннему очертанию обода шкива, до тех пор, пока нижняя кромка шаблона не достигнет плоскости разъема формы. Спицы шкива и ступицу формуют по разъемным моделям. Моделей спиц нужно столько, сколько спиц имеет шкив. По специальной разметке в нижнюю полуформу вдавливают модели низа спиц, пока не совпадут линии разъема модели и формы. Затем на модели низа спиц укладывают модели верха, снимают серьгу с шаблоном, устанавливают модели ступицы, литниковой системы и опоку верха, предварительно посыпав плоскость разъема формы разделительным песком, и уплотняют формовочную смесь. Если в верхней опоке образуется высокий выступ, выполняющий внутренние очертания обода, то предпринимают меры, устраняющие возможность обвала этого выступа (например, ставят крючки, шпильки и т. д.).

После того, как верхняя полуформа готова, ее поднимают, переворачивают на 180”, в центральное отверстие модели верха ступицы вставляют ось, на которой крепят контршаблон и доводят размеры выступа до необходимых. После отделки верхней полуформы приступают к отделке нижней, для чего устанавливают в первоначальное положение серьгу с шаблоном, к нему прикрепляют отъемную часть или к серьге — новый шаблон по профилю, соответствующему шаблону с отъемной частью, и выгребают смесь из формы, образующей наружные очертания шкива. Для отделки формы применяют косяк 5, представляющий часть модели обода. После отделки форму собирают для заливки.

Рассмотренные способы формовки индивидуальных, крупных отливок отличаются низкой производительностью и значительной трудоемкостью.

Изготовление литейных форм.

Процесс изготовления литейных форм называется формовкой. Это основная, наиболее сложная и весьма ответственная операция, от которой в значительной мере зависит качество отливки.

В зависимости от степени механизации различают ручную и машинную формовку. Ручную формовку применяют в единичном и мелкосерийном производстве мелких и средних отливок и при изготовлении крупных и особо крупных отливок, машинную — в серийном и массовом производстве.

Ручная формовка.

В зависимости от конфигурации отливки и условий производства применяют различные методы ручной формовки: формовка в почве, в опоках, по шаблону, в стержнях другие виды, из которых наибольшее распространение получила формовка в парных опоках. При этом используются как разъемные, так и неразъемные модели.

Формовка по цельной модели в двух опоках производится в тех случаях, когда модель имеет простые внешние очертания и извлечение модели из формы не представляет трудностей.

Формовка в двух опоках по разъемной модели осуществляется в следующей последовательности. Нижнюю часть модели 2 (рис. 2.5, б, в), модели питателей и нижнюю опоку ставят на модельную плиту 1.

На модель наносят облицовочную смесь, затем — наполнительную. Смесь уплотняют трамбовкой. Излишек смеси срезают, накалывают вентиляционные каналы 8, облегчающие выход газов из формы при заливке металла. Нижнюю полуформу переворачивают на 180°. На плоскость разъема по центрирующим шипам ставят верхнюю часть модели 7, модели шлакоуловителя, стояка и выпоров. Устанавливают верхнюю опоку, поверхность разъема посыпают тонким слоем разделительной смеси и производят формовку верхней полуформы (рис. 2.5, г, д). По окончании изготовлени я верхней полуформы прорезают литниковую воронку, удаляют модели стояка и выпоров, снимают верхнюю полуформу.

Рис. 25. Схема получения отливки в двух опоках по разъемной модели:

а — модель; б, в — изготовление нижней полуформы; г, д — изготовление верхней полуформы; е — формовка стержня;

• 1 — модельная плита; 2 — нижняя часть модели; 3 — игла; 4 — питатель;
• 5 — шлакоуловитель; 6 — стояк; 7 — верхняя часть модели;
• 8 — вентиляционные каналы; 9 — арматура стержня

Из полуформ удаляют половины моделей, модели питателя и шлакоуловителя. В нижнюю полуформу устанавливают стержень и закрывают форму. Полуформы скрепляют для предотвращения ухода жидкого металла по разъему формы во время заливки.

Формовка с подрезкой применяется для изготовления отливок по неразъемной модели со сложной или криволинейной конфигурацией (рис. 2.6).

При установке модели 1 на модельную плиту 4 модель (рис. 2.6, в) нс прилегает к нему плоскостью, поэтому при уплотнении смеси модель со всех сторон оказывается окружена формовочной смесью, извлечь ее из формы без разрушения последней невозможно. В этом случае полуформу поворачивают на 180° и производят подрезку так, чтобы модель свободно извлекалась из полуформы без ее повреждения.

Образовавшуюся фасонную поверхность разъема, включая поверхность подрезки, тщательно приглаживают и покрывают разделительным песком. Устанавливают верхнюю опоку, модели стояка и выпоров и изготавливают верхнюю полуформу по обычной технологии. После окончания формовки снимают верхнюю опоку, прорезают в нижней полуформе питатели и извлекают из нее модель. Форму собирают и заливают металлом.

Такой способ изготовления формы трудоемок, поэтому применяется в единичном производстве.

Рис. 2.6. Формовка с подрезкой:

а — модель; б — модель в сборе со знаками; в—е — этапы формовки;

• 1 — модель; 2 — модель верхнего знака; 3 — груз; 4 — модельная плита;
• 5 — гнездо знаков; 6 — модель подрезки;

Л — объем смеси, препятствующей извлечению модели

При необходимости получения большего количества отливок часто применяют формовку по «фальшивой» опоке, которая является как бы фигурным щитком. Такой способ позволяет исключить операцию подрезки. Фальшивая опока выполняет функцию фигурной модельной плиты.

Формовка по модели с отъемными мастями применяется при изготовлении достаточно сложных по конфигурации отливок в тех случаях, когда использование модели с одним разъемом не обеспечивает ее извлечение из формы.

На рис. 2.7, а представлена модель отливки с выступами, препятствующими извлечению половинок модели из полуформ.

Эта проблема не решается и при выборе одной плоскости разъема. Поэтому помимо разъема в конструкции модели предусматривают отъемные части, которые прикрепляются к модели с помощью шпилек.

Отъемные части вида 1 применяют при наличии в модели полости, достаточной для удаления штифта 8. При формовке модели с отъемными частями вида 2 смесь уплотняют до верхней плоскости отъемной части, затем извлекают шпильку 9 и заканчивают уплотнение. Крепление отъемной части 3 называют «ласточкин хвост».

Рис. 2.7. Формовка по модели с отъемными частями:

а — модель; б — г — последовательность выполнения операций; 1—3 — виды отъемных частей; 4—7 — формовки; 8 — штифт; 9 — шпилька; стрелками показаны перемещения отъемных частей, штифтов и шпилек

Формовку нижней опоки производят по обычной технологии, до уровня шпилек, осторожно уплотняя формовочную смесь около отъемных частей, после чего шпильки вынимают и набивают оставшуюся часть формы. Аналогично осуществляют формовку верха.

При извлечении модели из иолуформ отъемные части остаются в полости формы. Их извлекают из полуформ, смещая в горизонтальном направлении.

Изготовление литейных форм.

Наиболее сложной и трудоемкой операцией получения отливки является процесс изготовления формы — формовка. Изготовление форм, стержней и сборка формы — наиболее ответственные этапы этого процесса.

Формы изготовляют и собирают в формовочных отделениях литейного цеха, стержни — в стержневом отделении, после чего последние подают в формовочное отделение на сборку формы.

В зависимости от применяемой модельной оснастки различают формовку по разъемным и неразъемным моделям.

Рис. 51. Типы прибылей:

а — прямые (верхние); б — отводные (боковые); в — сферические; 7 — прибыль;

В зависимости от степени механизации различают два вида формовки: ручную и машинную. На машиностроительных заводах ручную формовку применяют для получения одной или нескольких отливок, например в условиях опытно-экспериментального производства, при изготовлении уникальных отливок, а также при изготовлении отливок для ремонтных целей. Машинную формовку применяют в условиях серийного и массового, реже — единичного производств, а автоматическую — в условиях массового производства.

Ручная формовка.

Формовку по разъемной модели осуществляют в двух опоках. На рис. 52 показаны основные операции, которые выполняет литейщик-формовщик при изготовлении формы по разъемной модели вручную. При машинном способе формовки основная последовательность операций сохраняется, только выполняют их не вручную, а машинами и механизмами.

Вначале нижнюю половину модели отливки 1, модели питателей 2 и опоку 4 ставят на щиток 3. В опоку насыпают формовочную смесь и равномерно уплотняют трамбовкой 5 до верха опоки (рис. 52а) и счищают линейкой 6 излишки смеси (рис. 52б). Затем полуформу поворачивают на 180°, на нижнюю половику модели отливки устанавливают верхнюю 7, модели литниковой системы 8 и прибыли 9, поверхность разъема присыпают разделительным сухим песком, по центрирующим штырям 10 устанавливают верхнюю опоку, насыпают в нее смесь и уплотняют (рис. 52#).

Рис. 52. Основные операции при изготовлении песчано-глинистой формы ручной формовкой: а — формовка нижней опоки; б — срезание излишков смеси; в — формовка верхней полуформы; г— извлечение моделей стояка и прибыли; д,е — извлечение моделей отливки и отделка формы; ж — установка стержня и сборка формы; з — наложение груза; и — отливка с литниково-питающей системой; 1,7 — нижняя и верхняя половинки модели отливки; 2 — модель питателя; 3 — щиток; 4 — опока; 5 — трамбовка;

В — линейка; 8 — модель стояка; 9 — модель прибыли; 10 — штырь; 11 — кисть; 12, 16 — крючок; 13 — гладилка; 14 — ланцет; 15 — ложечка; 17—груз; 18 — стержень; 19 — литниковая система

После набивки извлекают модели стояка и прибыли (рис. 52г), осторожно снимают верхнюю полуформу, поворачивают ее на 180° и ставят на горизонтальную поверхность (обычно рядом с нижней полуформой). Вынимают модели из нижней и верхней полуформ (рис. 52д, е) с помощью крючка 12, предварительно слегка смочив кистью 11 кромки формы у моделей. Полость формы очищают от сора — кусочков смеси с помощью гладилки 13, ланцета 14, ложечки 15, крючка 16, которые составляют инструмент формовщика. Устанавливают сухой песчаный стержень (рис. 52ж) в специальные гнезда (знаки) и накрывают нижнюю полуформу верхней (по штырям). Сверху на кромки верхней опоки устанавливают груз 17, чтобы при заливке расплав не приподнял верхнюю полуформу (рис. 52з). Форма готова к заливке. На рис. 52и приведена отливка с элементами л итниково-питающей системы.

Машинная формовка. Применение машинной формовки во много раз увеличивает производительность труда, улучшает качество форм, а следовательно, и отливок, снижает брак последних, облегчает условия работы формовщика.

При машинной формовке наиболее часто применяют следующие способы уплотнения формовочных смесей: прессование, встряхивание, встряхивание с подпрессовкой, пескодувно-прессовый, пескометный, импульсный, импульсно-прессовый и другие способы.

Уплотнение прессованием может осуществляться по различным схемам, выбор которых зависит от размеров и типа модели, требуемой степени и равномерности уплотнения формовочной смеси и других условий.

На машинах с верхним прессованием (рис. 53я) уплотняющее давление действует сверху. На столе 1 формовочной машины закрепляют модельную плиту с моделью 2, устанавливают опоку 3 и на нее — наполнительную рамку 4. Опоку и рамку заполняют формовочной смесью из бункера. Затем над опокой и рамкой устанавливают упор в виде поперечины или траверсы 5 с закрепленной на ней прессовой колодкой 6 немного меньшего размера, чем внутренние размеры наполнительной рамки. Стол машины поднимается вверх, колодка на неподвижной траверсе входит внутрь наполнительной рамки, вытесняет из нее смесь и впрессовывает в опоку. Нижняя кромка колодки в конце хода прессования доходит до верхней кромки опоки. Поэтому высоту рамки выбирают такой, чтобы после прессования вся рыхлая смесь из нее была впрессована в опоку как раз до ее верхнего уровня а—а.

При нижнем прессовании (рис. 53б) стол 1 с моделью 2 движется в окружающей его неподвижной массивной рамке 3. Опоку 4 ставят по штырям 5. После наполнения опоки формовочной смесью над ней устанавливают неподвижную плоскую траверсу 6, и стол, поднимаясь кверху, впрессовывает смесь из рамки в опоку до уровня b-b.

Рис. 53. Схемы уплотнения форм верхним (а) и нижним (б) прессованием:

1 — стол машины; 2 — модель; 3,4 — опока (или массивная рамка); 5 — прессовая колодка (а) и штыри (б); 6 — траверса

Прессование под высоким давлением (до 4 МПа) — прогрессивный способ формовки, позволяющий изготовлять полуформы с требуемой степенью уплотнения в высоких опоках (до 350 мм), с повышенной точностью по размерам и качественной поверхностью. При высокой степени уплотнения повышается теплопроводность смеси, что способствует улучшению структуры металла в отливке.

Уплотнение встряхиванием. Сущность способа уплотнения на встряхивающих машинах показана на рис. 54а. Встряхивающие машины работают по принципу поршня и цилиндра. В станине 1 помещен встряхивающий поршень 2, к которому крепится стол машины 3. На столе закрепляется модельная плита с моделью 4. С помощью сжатого воздуха (давление 0,5—0,6 МПа) поршень со столом, моделью, опокой 5 и предварительно насыпанной в нее формовочной смесью поднимается вверх на высоту 25—100 мм (положение I, П). Стол с определенной высоты падает под действием собственной массы и ударяется о станину 1. При ударе неупругая рыхлая смесь продолжает по инерции двигаться вниз и в результате уплотняется (положение III). За один удар смесь в опоке не успевает хорошо уплотниться, поэтому встряхивающий поршень делает обычно 10— 80 ударов.

Плотность набивки при встряхивании максимальна у модели и очень небольшая в верхних слоях, что вызывает необходимость дополнительного уплотнения верхних слоев формовочной смеси либо вручную с помощью пневматических трамбовок, либо допрес- совкой. Поэтому на практике большое распространение получили встряхивающие машины с верхней допрессовкой (рис. 54б). Прессовое устройство 6 жестко крепится к станине встряхивающего стола и включается после окончания встряхивания.

Рис. 54. Схема уплотнения формовочной смеси встряхиванием (а) и встряхиванием

с подпрессовкой (б):

1 — станина; 2 — поршень; 3 — стол машины; 4 — модель; 5 — опока; 6 — прессовое устройство

Уплотнение смеси встряхиванием менее производительно по сравнению с прессованием и сопровождается шумом. Однако встряхивание дает возможность осуществлять формовку в больших по площади и высоте опоках, изготовлять формы для очень сложных отливок с высокими ребрами и глубокими впадинами.

Уплотнение смеси пескометом. Основной рабочей частью пескомета является головка. Внутри ее кожуха / с большой скоростью вращается ротор с одной или двумя лопатками 3 (рис. 55). Скорость вращения ротора 1500 мин’ 1 . Через отверстие 4 в кожухе / лопатки выбрасывают смесь 5, которая в головку подается транспортером 2. При падении за счет силы тяжести смесь уплотняется.

Головку монтируют на подвижной консоли пескомета, что дает возможность перемещать ее в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Формы или стержни с помощью пескометов изготовляют двумя способами: перемещением пескомета относительно неподвижных опок или стержневых ящиков и перемещением опок или стержневых ящиков с помощью транспортных устройств относительно неподвижно установленного пескомета. Степень уплотнения смеси по высоте опоки практически одинакова. Производительность пескомета составляет не менее 10—12 м 3 /ч формовочной смеси, поэтому их целесообразно применять для изготовления средних и крупных форм и стержней.

Импульсная формовка. Уплотнение смеси происходит за счет удара воздушной (газовой) волны. Опока 3 (рис. 56а), установленная на модельной плите 5, после заполнения формовочной смесью подводится под импульсную головку — рабочий орган формовочной машины. Сжатый воздух под давлением 6—10 МПа через рассекатель 1 с большой скоростью поступает в полость формы. Под действием удара воздушной волны формовочная смесь 2уплотняется в течение 0,02— 0,5 с. Воздух через венты 4 в модели и модельной плите 5 удаляется. Верхние слои формовочной смеси уплотняют подпрессовкой с помощью плиты 6. Разработаны конструкции импульсных головок, обеспечивающих надежное уплотнение формовочной смеси по всей высоте опоки без использования последующей подпрессовки ее верхних слоев.

Рис. 55. Схема уплотнения смеси пескометом:

7 — кожух; 2 — транспортер; 3 — лопатки; 4 — отверстие в кожухе; 5 — смесь

Рис. 56. Схема импульсного уплотнения формовочной смеси с последующей подпрессовкой: 7 — рассекатель; 2 — формовочная смесь; 3 — опока; 4 — венты; 5 — модельная

Процесс уплотнения смеси упрощенно можно разделить на два этапа: вначале происходят структурные деформации, а затем — упруго-пластические. В период структурных деформаций первыми уплотняются верхние слои, затем нижележащие; волна сжатия смеси направлена сверху вниз. Воздух, находящийся в порах неуплотненной смеси, в период уплотнения перетекает из более плотных вышележащих слоев в менее плотные — нижележащие. По мере приближения волны сжатия к модельной плите и модели растет и удельное количество воздуха в неуплотненных слоях, а в момент торможения смеси при встрече с жесткой преградой происходит резкое ее уплотнение. За счет возникающих инерционных сил происходит резкое сокращение пор. Находящийся в них воздух удаляется через венты (нижняя вентиляция) в атмосферу, а часть — в вышележащие слои, которые уплотняются несколько позже. Удельное количество воздуха в прилегающих к модельной плите слоях уменьшается, снижается в связи с этим их сопротивляемость, а плотность по сравнению с вышележащей смесью значительно повышается.

Характерная особенность этого процесса — наличие вент в модельной плите. Благодаря им поток воздуха создает направленное давление на каждую песчинку формовочной смеси. Смесь перемещается по направлению к моделям и уплотняется. Воздух удаляется через венты. С повышением степени уплотнения давление на смесь увеличивается из-за возрастания сопротивления потоку воздуха, обеспечивающему наибольшее уплотнение формовочной смеси у моделей. В сочетании с последующим обычным прессованием наряду с высокой твердостью поверхности формы достигается равномерная прочность смеси во всем объеме формы.

Для обеспечения эффективности процесса суммарная площадь проходного сечения вент должна составлять -1,5% общей площади модельной плиты.

Эффективность пневматического уплотнения тем выше, чем лучше смесь разрыхлена перед заполнением опоки. Поэтому при высоких требованиях к качеству формы на выходе дозатора размещают разрыхляющее сито.

При использовании обычных песчано-глинистых формовочных смесей поверхностная твердость формы достигает 89—94 единиц. Максимальное уплотнение смеси соответствует разъему полуформы. Степень уплотнения регулируется исходным давлением воздуха в импульсной головке.

Этот метод формовки позволяет использовать смеси повышенной прочности (до 0,2 МПа). Колебания свойств формовочных смесей в заводских условиях практически не влияют на процесс формообразования. Улучшение технологических параметров литейной формы повышает геометрическую точность отливок, снижает брак, улучшает санитарно-гигиенические условия труда за счет полного устранения вибрации и шума. Импульсную формовку можно применять для изготовления отливок различной номенклатуры.