Формовочные и стержневые машины

В формовочных отделениях обычно используется способ изготовления форм на двух формовочных машинах с односторонними модельными плитами в двух парных опоках: одна для нижней и другая для верхней полуформы. Наиболее распространенными методами уплотнения формовочной смеси являются: встряхивание, прессование, встряхивание с подпрессовкой, пескометный, пескодувный. Встряхивание. На рис. 1.6 приведена схема часто встречающегося на практике пневматического встряхивающего механизма с подъемным поршнем.

При впуске воздуха (рис. 1.6, а) подъемный поршень поднимается до упора в крышку цилиндра и поднимает на себе прилитый к нему (сделанный заодно с ним) встряхивающий цилиндр. При этом воздух по каналам, показанным на схеме, поступает во встряхивающий цилиндр, и начинается встряхивание, во время которого подъемный поршень продолжает оставаться в верхнем положении. Удары встряхивающего стола передаются на фундамент машины через воздушную подушку, находящуюся в цилиндре под подъемным поршнем. Часть энергии удара при этом поглощается упругой деформацией подушки. Таким образом, удары, передающиеся на фундамент, смягчаются.

На рис. 1.7 дана схема пневматического встряхивающего механизма с отсечкой и расширением воздуха в цилиндре. Когда поршень пройдет из положения «а» (рис. 1.7, а) путь наполнения, прекращается впуск сжатого воздуха в цилиндр, т.е. происходит отсечка воздуха. Но в этот момент выхлопное отверстие еще не начнет открываться. Происходит расширение сжатого воздуха. Если же в момент закрытия впускного отверстия (в момент отсечки) начнет открываться выхлопное окно, то будем иметь механизм с отсечкой, но без расширения воздуха. Пневматические встряхивающие механизмы с отсечкой (и расширением) воздуха являются более экономичными по сравнению с механизмами без отсечки; они широко применяются.

Встряхивание с подпрессовкой. Схема механизма для уплотнения литейных форм с помощью одновременного встряхивания и прессования приведена на рис. 1.8. При включении одновременно встряхивающего и прессового цилиндров прессовый поршень поднимает стол машины. При этом выбирается расстояние между верхней кромкой формы и прессовой колодкой. Расстояние в таких механизмах делается большим (150–200 мм и более), что позволяет производить на них уплотнение чистым встряхиванием. Поэтому во время подъема стола прессовым поршнем успевает произойти некоторое количество ударов предварительного встряхивания. И лишь после того, как форма будет прижата к прессовой колодке, начинается процесс встряхивания с одновременным прессованием. Встряхивающий поршень со столом остается неподвижным. Ударный же массивный подпружиненный поршень, или амортизатор, наносит частые удары снизу по столу машины.

Эти удары передаются набивке формы, образуя в ней направленные вниз инерционные силы, дополнительно к статической прессующей нагрузке. Встряхивание (т.е. удары амортизатора по столу) в таком комплексном механизме производится с большой частотой, 10–12 ударов в секунду (примерно втрое чаще, чем в обычных встряхивающих машинах). Поэтому при общей продолжительности цикла уплотнения 3–5 с число произведенных на одну форму ударов амортизатора в первые 1–2 с получается достаточно большим и действие их эффективно. Таким образом, недостатками встряхивающего способа уплотнения форм являются: значительный шум и сотрясение почвы; слабое уплотнение верхних слоев формы, поэтому требуется дополнительное уплотнение сверху. Это дополнительное уплотнение достигается: 1) подтрамбовкой, пневмотрамбовкой или вручную; 2) наложением на поверхность смеси груза (чугунной плиты) и встряхиванием вместе с ним; 3) допрессовкой после встряхивания; 4) прессованием при одновременном встряхивании.

Верхнее и нижнее прессование. При верхнем прессовании формовочная смесь из наполнительной рамки запрессовывается в опоку прессовой колодкой со стороны, противоположной модельной плите (рис. 1.9). При верхнем прессовании, кроме основного дефекта – переуплотнения смеси над моделью и недоуплотнения вокруг нее, получается большое уплотнение верхних, нерабочих частей формы и меньшее уплотнение рабочих частей формы, прилегающих непосредственно к модели. Это переуплотнение смеси над моделью может оказаться вредным, так как приводит к снижению газопроницаемости формы.

При нижнем прессовании формовочная смесь запрессовывается в опоку модельной плитой со стороны разъема литейной формы (рис. 1.10). В качестве наполнительной рамки, содержащей объем запрессовываемой в опоку смеси, здесь служит углубление в неподвижном столе машины. В углублении располагается модельная плита, укрепленная на прессовом столе, движущемся вверх при прессовании. Основной дефект прессования (переуплотнение смеси над моделью и недоуплотнение ее вокруг модели) наблюдается и при нижнем прессовании. Но здесь распределение уплотнения по высоте опоки более благоприятно: большее уплотнение получается в рабочих частях формы, около модели, а меньшее уплотнение – в нерабочей части формы. Кроме того, при нижнем прессовании создаются более благоприятные условия для уплотнения узких карманов формы – объема смеси между стенками опоки и моделью. Несмотря на некоторые отмеченные технологические преимущества нижнего прессования, на практике чаще применяют верхнее прессование литейных форм из-за большей простоты конструкции машин и более легкой переналадки технологической оснастки. Пескометная формовка. Пескомет представляет собой метательную машину, которая бросает формовочную смесь в опоку, одновременно наполняя ее и производя уплотнение смеси. Основным рабочим органом современного центробежного пескомета является метательная головка, представляющая собой быстровращающийся ротор с одной, двумя или тремя лопатками. Эти лопатки и выбрасывают из кожуха головки порции, «пакеты» формовочной или стержневой смеси с большой скоростью вертикально вниз, в набиваемую опоку или стержневой ящик.

На рис. 1.11 показана схема метательной головки центробежного пескомета. Быстро вращающийся на горизонтальном валу ротор приводится непосредственно от электродвигателя. На роторе крепится одна (как показано на схеме) сменная лопатка. Формовочная или стержневая смесь непрерывно поступает с ленточного конвейера в кожух головки в осевом направлении через окно в задней стенке кожуха (рис. 1.12). Поток смеси отсекается быстровращающейся лопаткой, формируется под действием центробежных сил в пакет и продвигается лопаткой по окружности. При этом продвижении пакет смеси ограничивается с периферии стальной направляющей дугой. При передвижении лопаткой вдоль направляющей дуги пакет смеси под действием центробежных сил приобретает некоторое уплотнение. По прохождении направляющей дуги пакет соскальзывает с лопатки и выбрасывается в набиваемую опоку или стержневой ящик со скоростью до 60 м/c. Современные центробежные пескометы выпускают производительностью до 60 м3/ч.

Пескодувный процесс уплотнения литейных форм и стержней. Принцип пескодувного процесса уплотнения литейных форм и стержней заключается в том, что формовочная или стержневая смесь транспортируется с помощью сжатого воздуха через вдувные отверстия в технологическую емкость (полость стержневого ящика или опоку) и, заполняя ее, одновременно в ней уплотняется. Поступающий же вместе со смесью из пескодувного (пескострельного) резервуара сжатый воздух эвакуируется из технологической емкости в атмосферу через специальные очень тонкие вентиляционные отверстия, или венты. На рис. 1.13 представлена схема современного пескодувного механизма. Чтобы избежать слеживания смеси на дне резервуара, впуск воздуха в резервуар делается по его периферии. Входя с боков и снизу, струйки сжатого воздуха разрыхляют смесь, тем самым препятствуя ее зависанию и слеживанию, и способствуют более легкому ее прохождению через вдувные отверстия.

От пескодувной машины пескострельная машина отличается более быстрым впуском сжатого воздуха в резервуар. Очень быстрый, подобно вы стрелу, впуск сжатого воздуха в патрон пескострельной машины (в течение около 0,05 с) обеспечивается быстрым открыванием клапана дутья. Сразу после впуска порции или заряда сжатого воздуха в пескострельный патрон клапан дутья закрывается и делает отсечку воздуха. Заряд сжатого воздуха в па троне своим давлением выталкивает порцию смеси из патрона через вдувное отверстие в технологическую емкость. Смесь устремляется в набиваемую опоку или стержневой ящик компактной массой, толкаемая сзади зарядом сжатого воздуха подобно пуле, вылетающей из пневматического ружья. Пескострельные машины в настоящее время нашли широкое промышленное применение для изготовления стержней. Их можно также использовать для изготовления литейных форм.