4. Ручная формовка

Основной способ изготовления форм в отечественном литейном производстве — машинная формовка. Доля ручной формовки составляет менее 8% отливок по массе и непрерывно сокраща­ется.

Ручная формовка связана с тяжелой и трудоемкой работой, что приводит к низкой производительности. Этот способ формовки еще находит некоторое применение для получения мелких и средних отдельных отливок или небольшой их партии. Более важное зна­чение ручная формовка имеет в производстве крупных отливок в почву (в кессонах), формы для которых трудно или невозможно изготовить методами машинной формовки.

Формовка в двух опоках по разъемной модели - наиболее рас­пространенный способ ручной формовки в производстве мелких и средних отливок - показана на рис. 199.

Для изготовления ниж­ней полуформы на подмодельный щиток устанавливают половину модели 3, опоку 2, засыпают и уплотняют трамбовкой сначала об­лицовочную, а затем наполнительную смесь; в уплотненной смеси специальной иглой делают газоотводные (вентиляционные) наколы. Затем опоку поворачивают на 180°, устанавливают по шипам вторую половину модели, модели стояка и выпора. После

в г

уплотнения смеси делают вентиляционные наколы и вынимают модели стояка и выпора; затем опоку снимают и вынимают поло­винки модели (специальным приспособлением).

В нижней полуформе прорезают питатель — канал, соединя­ющий стояк литниковой системы с телом отливки. Для удаления случайных частиц формовочной смеси полуформы обдувают воз­духом и на их внутреннюю поверхность наносят тонкий слой при­пыла (для сухих форм — формовочной краски). При сборке формы в нее устанавливают отдельно изготовленный стержень.

Формовка по шаблону также находит некоторое применение в производстве отдельных средних и крупных отливок относи­тельно простой формы, поверхности которых можно оформить вращением шаблона — профильной доски. Сущность изготовления формы поясняет рис. 200.

В уплотненной формовочной смеси вращением шаблона оформ­ляют наружную поверхность отливки и используют ее как модель для формовки в опоке верхней полуформы. Затем удаляют опоку, вторым шаблоном оформляют нижнюю полуформу, снимая слой смеси, равный толщине стенки отливки.

5. Машинная формовка

Машинная формовка обеспечивает не только современное мас­совое, крупносерийное, серийное производство; во многих случаях ее успешно используют для получения мелких серий или даже отдельных отливок. Применение машинной формовки во много раз увеличивает производительность труда, улучшает качество форм, а следовательно, и отливок, снижает брак, облегчает условия ра­боты формовщика. Совершенствование формовочных машин при­вело к созданию полуавтоматических и автоматических формовоч­ных установок, поточных и автоматических линий.

По характеру уплотнения смеси различают машины прессовые, встряхивающие и др.

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

В машинах с верхним прессованием (рис. 201, а) уплотняющее давление действует сверху. На столе машины 1 закрепляют модельную плиту 2 с моделью 3, устанав­ливают опоку 4 и на нее наполнительную рамку 5. Опоку и рамку заполняют формовочной смесью из бункера. При подъеме стола прессовая колодка 6 входит в наполнительную рамку, запрес­совывая смесь в опоку; высота наполнительной рамки определяет вытесняемый объем формовочной смеси, а следовательно, и степень ее уплотнения в опоке. После завершения прессования стол с мо­дельной оснасткой опускают в исходное положение.

В машинах с нижним прессованием (рис. 201, б) формовочная смесь уплотняется самой моделью и модельной плитой. Удельное давление при прессовании обычно составляет 300—500 кПа.

Недостатком этих способов прессования является неравномер­ность уплотнения формовочной смеси. При верхнем прессовании наиболее уплотнены верхние слои смеси, наименьшая степень уп­лотнения у поверхности модели. При нижнем прессовании наи­более уплотнена смесь у поверхности модели, что обеспечивает получение более качественной формы. Несмотря на это, чаще применяют машины с верхним прессова-

-нием. Машины с нижним прес­сованием имеют более сложное устройство и менее надежны в эк­сплуатации.

Неравномерность уплотнения смеси возрастает с увеличением высоты опоки. Поэтому уплотнение прессованием применяют для изготовления полуформ в невысоких опоках (до 200—250мм). Этот недостаток может быть устранен применением профильных колодок (рис. 202, а), дифференциальным прессованием с вдавли­ванием в смесь нескольких колодок (рис. 202, б). Равномерное уплотнение смеси можно получить также прессованием с диаф­рагмой — эластичной резиновой мембраной (рис. 202, в). Смесь уплотняется, например, давлением сжатого воздуха через эластич­ную мембрану, повторяющую рельеф поверхности модели.

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

Уплотнение встряхиванием получило широкое применение в ли­тейном производстве. На встряхивающих машинах уплотнение происходит в результате многократно повторяемых встряхиваний. Принципиальная схема встряхивающей машины показана на рис. 203, а. На столе 1 укрепляют модельную плиту с моделью 2, устанавливают опоку 3 и наполнительную рамку 4. Под давлением сжатого воздуха, поступающего через каналы 5, стол поднимается на высоту 30—100мм (рис.203,б), определяемую положением выпускного отверстия 6. Вследствие понижения давления подвиж- ные части падают вниз. При ударе стола по торцовой поверхности направляющего цилиндра смесь уплотняется в результате появления инерционных сил

Уплотнение смеси происходит не­равномерно. Дополнительное уплотнение верхних рыхлых слоев смеси осуществляют допрессовкой.

На некоторых заводах при­меняют другой комбинирован­ный способ — совмещение встряхивания с подпрессовкой.

При включении встряхивающего стола на слой формовочной смеси, выступающей под опокой, накладывают тя­желую подпрессовочную плиту. Такой способ повышает время набивки смеси и качество ее уплотнения. Встряхивание машины дают возможность уплотнения смеси в высоких опоках, изготавли­вать формы по сложным моделям с высокими ребрами и впадинами. Режим уплотнения: подъем стола 30—100 мм, число ударов 30— 50 в мин. Для уплотнения смеси в опоке 1200x800х460 мм для крупной отливки требуется 25—50 ударов, время уплотнения 25—40 с (время допрессовки 2—5 с). В нашей стране созданы уни­кальные встряхивающие машины, обеспечивающие формовку очень крупных отливок (до 15 т) в опоках размерами до 2500х2000 мм. Основными недостатками встряхивающих машин яв­ляются меньшая производительность, чем у прессовых машин, а также сильный шум при работе.

Вакуумная формовка (иногда ее называют пленочно-ваку- ум­ной формовкой). Сущность ее заключается в следующем (рис. 204).

Модельная плита 1 имеет вакуумную полость 7. На плиту устанав­ливают модель (деревянную, металлическую или пластмассовую), которая имеет по всей поверхности сквозные отверстия диаметром 0,5—1 мм, совпадающие с такими же отверстиями в модельной плите. Модельную плиту с моделью 2 накрывают разогретой поли­мерной пленкой толщиной 0,05—0,1 мм. Вакуумным насосом создают в воздушной коробке 7 вакуум, равный 40-50 кПа, Под действием вакуума пленка 6 плотно прилегает к модели и модель­ной плите. Затем на модельную плиту устанавливают опоку 3, которую запол­няют сухим кварцевым песком 5. Уплот­няют его с помощью вибрации. На верхнюю поверхность накладывают разо­гретую полимерную пленку 4, которая вследствие разрежения плотно прилегает к опоке. Форма приобретает высокую твердость. После этого полуформу сни­мают с модели. Аналогично изготовляют вторую 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.

Этот способ имеет целый ряд преимуществ, в том числе удешев­ление формовочной смеси и упрощение смесеприготовления, по­вышение точности отливок и улучшение чистоты их поверхности, упрощение выбивки форм, удлинение срока службы оснастки и др.

Процесс позволяет получать отливки из различных сплавов массой 0,1—10 т. Формовка может быть ручной или на автомати­ческих линиях.

Пескометы — высокопроизводительные формовочные маши­ны — используют преимущественно для изготовления форм круп­ных отливок в опоках ив кессонах. Особенность формовки состоит в том, что пескомет обеспечивает одновременно две операции: за­сыпку смеси и ее уплотнение.

Основной частью пескомета является его метательная головка (рис. 205). Формовочную смесь, поступающую в головку пескомета по транспортеру, подхватывают метательные ковши (лопасти), вращающиеся с частотой до 1500 мин^-1, и выбрасывают со скоро­стью 30—60 м/с через отверстие в опоку. Из-за большой скорости выброса формовочная смесь хорошо и равномерно уплотняется в опоках любой высоты. Для направления струи формовочной смеси головку можно перемещать в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Производительность пескометов обычно не менее 10—15 м³/ч.

Извлечение моделей из форм при формовке вручную — ответ­ственная операция, требующая определенного навыка в работе. Модель предварительно «расталкивают» легкими ударами, а затем осторожно извлекают при помощи крючка или ввернутого болта. При машинной формовке эта операция механизирована, что обе­спечивает сохранение точных размеров и отсутствие повреждений форм.

На рис. 206, а показано извлечение невысокой модели. Опоку поднимают при помощи штифтов подъемного механизма, а мо­дельная плита (модель) остается на месте. Модель большой высоты опускают вниз через протяжную плиту, заформованная опока оста­ется на месте (рис. 206, б).

Часто модели извлекают при помощи поворотной плиты. Эту плиту прочно скрепляют с опокой и мо­дельной плитой и поворачивают на 180°. Затем опоку освобождают и опускают вниз или поднимают модель вверх (рис. 206, в).