Изготовление оболочек

Процесс из­готовления оболочковой формы из песчано-смоляной термореактивной смеси состоит из следующих последователь­ных операций:

1. нагрев модельной оснастки;

2. нанесения пульверизатором на рабочую поверхность модельной оснастки разделительного покрытия;

3. нанесения на модельную ос­настку песчано-смоляной смеси;

4. формирования и отверждения оболочки;

5. съема готовой полуформы с модельной оснастки.

На горловину бункера, наполненного смесью, устанавливают горячую модельную плиту, на которой прикреплена половина модели, укрепляют ее и переворачивают на 180°. Таким образом, песчано-смоляную смесь высыпают на плиту. Под действием теплоты модельной плиты слой смеси, прилегающей к ней, прогревается за 15 – 20 с. До температуры расплавления смолы на глубину 6... 10 мм. В этом случае зерна смеси оказываются склеенными смолой, где внутренняя полость оболочки будет полностью повторять конфигурацию поверхности отливки. Затем бункер возвращают в исходное положение, модельную плиту, модель и полутвердую на ней оболочку помещают в печь, где она при температуре 300 – 350 °С необратимо затвердевает в течении 1 минуты. Затем прочную оболочковую полуформу снимают и таким же образом изготовляют вторую оболочковую полуформу.

Способы изготовления оболочковых форм различаются в основном по приемам нанесения песчано-смоляной смеси на модельную оснастку. Наиболее распространенным процессом получения оболочки яв­ляется Croning- процесс, заключаю­щийся в свободной засыпке модельной оснастки смесью с помощью поворот­ного бункера (рис. 1.). Бункер напол­няют песчано-смоляной смесью и на его приемную рамку устанавливают нагретую и обработанную раздели­тельным составом модельную плиту (рис. 1. а). Затем бункер поворачи­вают в вертикальной плоскости на 180°, вследствие чего формовочная смесь засылает модельную плиту (рис. 1. б). Под действием теплоты модельной плиты слой смеси, прилегающей к ней, прогревается до температуры расплавления смолы на глубину 6... 10 мм. В этом случае зерна смеси оказываются склеенными смолой, где внутренняя полость оболочки будет полностью повторять конфигурацию поверхности отливки. Для формирования оболочки необходимой толщины плиту выдер­живают под смесью в течение 20 – 60 сек, по истечении которых поворачи­вают бункер в исходное положение (рис. 5. в). При повороте излишки смеси ссыпаются на дно бункера. Модельную плиту с налипшей оболоч­кой снимают с бункера, переворачи­вают моделью вверх и направляют в печь для окончательного отверждения оболочки в течение 1 – 4 мин при температуре 300 – 400 °С. Затвердевшую оболочку снимают с модельной плиты с помощью толкателей (рис. 5. г). Затем прочную оболочковую полуформу снимают и таким же образом изготовляют вторую оболочковую полуформу.

При бункерном способе формообразования существует предел толщины формируемой оболочки. Для смесей с фенолформальдегидным связующим этот предел равен 9 – 12 мм. В случае необходимости получения более толстых оболочек (18 – 20 мм) осуществляют двойное бункетирование.

Для увеличения скорости формиро­вания и повышения качества оболочки смесь и период формообразования подвергают уплотняющему воздействию с помощью устанавливаемых на бун­кере вибраторов (с частотой колеба­ний 2,5-3,0 кГц) и прессующих эле­ментов. В качестве прессующих элементов используют подвижные днища с приводом от пневмоцилиндра (рис. 1, д и е)или эластичные диафрагмы, растягиваемые сжатым воз­духом (рис. 1 ж и з). Давление прес­сования составляет 0,4 – 0,7 МПа.

Для сокращения расхода дорогих формовочных материалов изготавливают двухслойные оболочковые формы, у которых контактирующий с металлом рабочий слой выполняют из облицовочного состава I (рис. 1. и-м)на основе оливинита или циркона толщиной 1 – 2 мм, а остальную (опорную) часть оболочки – из крупнозернистого квар­цевого песка II. Облицовочную смесь наносят в течение 2—3 c а опорную – в течение 20 – 40 с.

Максимальную скорость формообра­зования, наиболее высокое качество и калиброванную толщину оболочек получают при нанесении сыпучей термореактивной смеси на модельную оснастку пескодувным способом (рис. 2). При этом смесь под давлением до 0,7 МПа в течение 3 – 5 сек вдувают в зазор между контрплитой и моделью. Контрплита может быть как холод­ной, так и обогреваемой. В пер­вом случае модельную плиту после надува помещают в печь для завершения процесса отверждения оболочки. Во втором случае оболочка полностью отверждается за счет теплоты контрплиты и модели.

Пескодувный способ изготовления оболочковых форм требует обязатель­ного применения плакированных сме­сей. Усложнение формообразующей ос­настки из-за наличия контрплиты де­лает этот способ рентабельным только в условиях массового производства оболочковых форм.

Эффективным мероприятием, улучшающим условия труда и сокращающим цикл формообразования во всех описанных способах изготовления оболочковых форм, является вакуумирование модельной оснастки в процессе отверждения оболочки.

В отдельных случаях изготовленную оболочковую полу форму упрочняют нанесением на ее тыльную поверхность термостойкого покрытия, а также пропиткой стенки полуформы упрочняющими составами.