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.

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.