Розділ 2. Обладнання для виготовлення ливарних форм і стрижнів

Розділ 2. Обладнання для виготовлення ливарних форм і стрижнів

Тема лекції: 2.1.Класифікація обладнання для ущільнення

формувальних сумішей

Завдання для самопідготовки студентів: Л1 с.63-71

1. Вимоги до ливарної форми

Одним з найбільш розповсюджених способів одержання виливків є литво в піщано-глиняні форми, виготовлені методом ущільнення суміші в парних чи в роз’ємних опоках. Тому до ливарної форми висувають високі вимоги по міцності, щільності і поверхневій твердості, газопроникності, а також по рівномірності розподілу цих параметрів по всьому її об’єму.

Від щільності і поверхневої твердості форми залежать точність виливка і шорсткість його поверхні. Технологічно необхідно мати:

- щільність форми у межах 1,6—1,8 г/см³,

- поверхневу твердість у межах 70—90 од.,

- газопроникність форми 70-80 од.

Ці властивості залежать від властивостей суміші, способу ущільнення і режиму роботи формувальної машини. Звичайні піщано-глиняні формувальні суміші для струшуючих формувальних машин мають:

- міцність при стиску у вологому стані 50—60 кПа,

- вологість 3—5 %.

У сучасних автоматичних лініях застосовують високоміцні суміші зі зниженим змістом вологи (міцність при стиску у вологому стані 160—200 кПа, вологість (2.8-3.5%) Така висока міцність суміші досягається введенням у її склад бентоніту замість каолінової глини, а також деяких інших сполучних.

2. Властивості формувальної суміші та ливарної форми

На різних стадіях ущільнення суміш поводиться по-різному:

- 1 стадія ущільнення, коли піщини зближаються і ліквідуються повітряні пори, суміш поводиться як пластичне тіло,

- 2 стадія - у міру підвищення щільності, відбувається деформація сполучних оболонок, і суміш поводиться як в’язкопластичне тіло (Сили Ван-ДерВаальса).

- 3 стадія - при подальшому навантажені частки піску приходять у зіткнення один з одним, настає їх пружна деформація, а в деяких випадках і руйнування окремих зерен. У цей період виявляються пружні властивості суміші. Таким чином, при ущільненні суміш поводиться як пружньо-в'язкопластичне тіло.

3. Вимоги до модельно-опічного оснащення при машинному формуванні

При машинному формуванні пред'являються підвищені вимоги до точності розмірів і шорсткості поверхні модельного і опочного оснащення; конфігурація і розміри виливків повинні наближатися до конфігурації і розмірів готової деталі.

При масовому і багатосерійному виробництві виливків модельне оснащення виготовляють з алюмінієвих сплавів, бронзи, чавуна і деяких пластмас, а при дрібносерійному — з дерева (сосни, берези, липи й ін.).

При машинному формуванні застосовують наступне опочне оснащення: опоки, жакети, наповнювальні рамки, направляючі і спаровуючи штирі, а також пристосування для скріплення напівформ перед заливанням.

Опоки бувають суцільнолиті, зварені і зварнолиті, виконані з чавуну та сталі. Для машинного формування необхідні опоки парні, взаємозамінні, з добре обробленими площинами, крім того, вони повинні точно центруватися за допомогою штирів.

При формуванні в знімних опоках останні мають конічну форму з ухилом стінок 5° з добре обробленими внутрішніми поверхнями. Ці опоки, як правило, виконують з алюмінієвих сплавів. Розміри опок і їх конструктивних елементів повинні відповідати стандартам. До опоки висувають наступні вимоги: вони повинні мати високу міцність і твердість; добре утримувати стінками формувальну суміш; точно спаровуватися з іншими опоками.

У масовому виробництві широко застосовують зварені товстостінні сталеві опоки з ребрами і без хрестовин, а також литі коробчатого типу. Твердість їх надзвичайно висока. Пружна деформація таких опок знаходиться в межах 0,1—0,3 мм при значно високих тисках пресування. Для утримання ущільненої суміші в цих опоках при транспортуванні стінки їх роблять зі зворотним ухилом.

У масовому виробництві опоки скріплюють скобами чи накладенням вантажу.

Якщо форма переміщається по роликовому конвеєрі, то нижню напівформу встановлюють на спеціальний (підопічний) щиток, що виконують з дерева, алюмінієвих сплавів чи зварюють з листової сталі. Для проходу газів у щитках передбачають вентиляційні отвори. Розміри підопічних щитків повинні відповідати зовнішнім розмірам опок. Наповнюючи рамки застосовують в основному при ущільненні формувальної суміші пресуванням.

4. Класифікація формувальних машин

Формувальні машини класифікують по наступним ознаках:

1 - по способу ущільнення формувальної суміші - на пресові, вібраційні, струшуючі, піскодувні, піскометні і комбіновані (вібропресові, струшувально – пресові, струшувальні з допресовкою, піскодувно-пресові і т.д.);

2 - по методах вилучення моделі з форм - на формувальні машини зі штифтовим зніманням, рамковим зніманням; з перекидним столом, з поворотною плитою; з поворотною колоною (мал.2.1.3.-2.1.5).

3 - по роду привода механізму ущільнення – гідравлічні, механічні, електромагнітні і комбіновані (пневмогідравлічні, пневмоважільні і т.д.);

4 - по типу системи керування — з ручним поопераційним керуванням, напівавтомати й автомати;

5 - по числу позицій — на одно -, двох -, трьох -, і багатопозиційні;

6 - по методу переміщення опок у машині — на прохідні, човникові і карусельні.

5. Вібратори

Вібратор робить 2000—3000 ударів у хвилину. Створювані вібратором високочастотні ударні імпульси передаються на стіл формувальної машини і встановлену на ньому модельне оснащення. Завдяки цьому при витягуванні моделі з форми значно зменшується тертя між моделлю й формою. У формувальних машинах найчастіше застосовують пневматичні вібратори — поршневі, інерційні, відцентрові.

5.1. Пневматичний поршневій вібратор (мал. 2.1.7).

Корпус 1 закритий двома кришками 2 і 3. Усередині корпуса рухається плунжер 6. Стиснене повітря при впуску проходить через отвір у корпусі, канал 4 плунжери 6 і попадає в ліву поршневу порожнину. Під дією тиску стиснутого повітря плунжер рухається вправо, вдаряється в кришку 3, стискаючи пружину 7. У цей момент канал 4 збігається з випускним отвором m, і стиснене повітря з лівої порожнини іде по каналі nв атмосферу. При цьому канал 5 сполучається з впускним отвором k, і стиснене повітря надходить у праву порожнину, а з лівої порожнини іде в атмосферу по каналах 4 через отвір m плунжер знову переміщається вліво і вдаряється в ліву кришку 2, і цикл повторюється. Пружина 7 завжди ставить плунжер у робоче положення впуску, не допускаючи зупинки його між отворами.

5.2. Турбовібратор (мал. 2.1.8) більш ефективний, чим пневматичний. Турбовібратор складається з ротора 1, маса якого неврівноважена, і корпуса 3; вал ротора обертається в шарикопідшипниках 2. Ротор виконаний у виді турбінного колеса, так що поступаючи тангенціально стиснене повітря обертає його з частотою 80-100 с^-1. При цьому в наслідок неврівноваженої маси створюються коливання, що утворять значну силу. Такий вібратор працює зі значно меншим рівнем шуму, чим поршневий.

5.3. Відцентрові кулькові вібратори ( мал.2.1.9) засновані на тих же принципах, що і турбовібратори. Сила створюється в них внаслідок обертання неврівноваженої маси (кульки). Корпус 1 вібратора має замкнутий кільцевий паз 2, у якому вільно переміщається сталева кулька 3. У корпусі є сопло 4 і штуцер 5 для приєднання шланга для стиснутого повітря. У бічних стінках вібратора передбачені отвори для виходу відпрацьованого повітря в атмосферу.

Стиснене повітря, проходячи через сопло 4 і отримуючи велику швидкість, змушує кульку обертатися по кільцевому пазу. Кулька притискається до зовнішньої стінки канавки, точка торкання його увесь час переміщається по колу, створюючи в такий спосіб коливання вібратора з частотою 150-170 с^-1. Частота коливань кулькового вібратора залежить від тиску стиснутого повітря і маси кульки.

5.4. Електромагнітний вібратор (мал.2.1.10) являє собою соленоїд, по якому протікає перемінний струм частотою 50 Гц. Електромагніт 1 утягує якір 3, що робить удар і повертається пружиною 2 у вихідне положення. Для зменшення тертя при витягу моделі найчастіше застосовують поршневі вібратори, а для обвалення зводів завислої формувальної суміші в бункерах використовують звичайно турбовібратори чи кулькові вібратори, як більш могутні і створюючи менше шуму.