Коэффициентыk1, k2,k3 отражающие характер и величину усадки cплава, приведены в табл 3.8.

С целью сокращения расхода металла и высоты блока целесооб­разно применение закрытых прибылей с выпорами. Для использо­вания атмосферного давления в верхней части прибыли выполняют

рис 3.11 Обобщенная схема к

расчету прибыли и

горизонтального литникового

хода методом вписанных сфер

конусное углубление глуби-ной 10—20 мм, шириной 8—12 мм. Применение изо­гнутого выпора (см. рис. 3.11) позволяет предотвратить по­падание наполнительного песк а в полость формы.

Прибыль присоединяют ,к отливке через шейку, ко­торая служит для некото­рого отдаления прибыли от теплового узла. при близком расположении к узлу отливки прибыль разогревает узел, последний фактически становится придатком прибыли и содержит хвостовую часть усадочной раковины, которая может глубоко внедряться в стенку отливки.

При массивных узлах большой протяженности, например кольцевых, следует устанавливать несколько прибылей с учетом радиуса их действия. Для непрерывного поступления снизу свежих порций металла, компенсирующего усадку, необходимо, чтобы в течение всего периода затвердевания в литниковом ходе_и питателе сохранялся гидростати- , ческий напор, создаваемый в стояке. Для этого поперечный размер стояка должен быть больше, чем литникового хода. Высоту утол­щенной части стояка hc целесообразно принимать минимальной, так как более тонкий стояк позволяет быстрее создать высоки! гидростатический напор, необходимый для заполнения тонкостей* ных участков отливки, и экономичнее.

Сливные прибыли в общем случае использовать не рекомендуется. Если же применения их избежать не удается, то им следует придавать в 1,5—2 раза больший объем по сравнению с обычными прибылями. Соотношения размеров сливных прибылей должны быть теми же.

Пример 2. Методом вписанных сфер рассчитать прибыли ЛПС типа VIII (см. рис. 3.8, в) для отливки из стали 10Х18Н9Л (ГОСТ 2176—77); отливка представляет собой массивное кольцо толщиной 30 мм, диаметр наружный 320 мм и внутренний 240 мм; к кольцу присоединена тонкая кольцевая стенка толщиной 4,5 мм.

Прибыли рассчитывают по формулам, приведенным в табл. 3.7, в следующем порядке.

1.Расчет шейки прибыли. Диаметр вписанной в узел сферы по чертежу Z)_y =
= 33 мм. Тогда толщина шейки прибыли

а_ш = (1 -:- 1,2) D₇ = (1 -:- 1,2)33 = 33 -:- 40 мм.

Имея в виду ограничение шейки прибыли шириной кольца, принимаем а_ш = = 36 мм. Ширина шейки прибыли для кольца, представляющего собой протяженный узел

Ь_ш = (3 -:- 4) Dy = (3 -:- 4) 33 = 99 4-:- 132 мм;

принимаем b_ш= 120 мм.

Высота шейки прибыли hш = (0,4 -:- 0,5) D_y = (0,4-:f- 0,5) 33..= 13-:-17 мм; принимаем h_ш = 16 мм.

3.Расчет прибыли. Выбираем закрытую прибыль, ее высота

h_п = (2,5 -:- 3) Dy= (2,5 -:- 3) 33 = 83 -:- 99 мм; принимаем h_п — 95 мм.

Толщина и ширина нижнего основания прибыли а_п = k ₁Dy = 1,8*33 = 60 мм;

b_а = b_ш+ (k1 —l)Dy= 120 + (1,8 — 1) 33 = 146 мм.

4. Расчет числа прибылей. Радиус действия прибыли

r_д = k3Dy = 2,5*33 = 82 мм, откуда расстояние между прибылями должно быть

l_д ≤2r _д =2*82 = 164 мм.

Протяженность внутренней границы кольца π240 = 754 мм;

шаг по шейкам прибылей

b_ш+ lп = 120 + 164 = 284 мм.

Отсюда 754/284 = 2,63 = 3 прибыли, равномерно распределенные по окруж­ности.

5. Выпор. По построению ширина верхней части закрытой прибыли при а = 12°
составляет а'_п = 90 мм. Диаметр выпора dвып = (0,2 -:- 0,3) а_п = (0,2 -:- 0,3) 90 = 18 -:- 27 мм;
принимаем d_Вып =26 мм.

3.3. РАСЧЕТ ЛИТНИКОВЫХ КАНАЛОВ

Литниковые каналы должны обеспечивать хорошую заполня-емость литейной формы,

включая узкие полости, и предупре­ждать попадание в отливку воздуха и плотных неметаллических включений. Кроме того, в литниковых каналах должны удержи­ваться частицы засора, которые попадают в полость формы через литниковую воронку до заливки. После заливки поверхность лит­никовых воронок и открытых прибылей необходимо тотчас засыпать сухим песком, чтобы замедлить затвердевание металла cверху.

Обеспечение заполняемости. При изготовлении отливок из кон­струкционной стали со стенками толщиной более 5 мм ЛПС обычно не содержит элементов, регулирующих скорость заливки. Последняя регулируется рабочим-заливщиком. При изготовлении отливок с бо­лее тонкими стенками (менее 5 мм) или кромками недостаточная скорость заливки приводит к недоливам. Ниже приведена схема расчета ЛПС на скорость заполнения формы сталью. Требующуюся удельную скорость заливки (кг/с) можно вычислить по эмпирической формуле

Qзал = k₄ l_Ст/a_ст, (3.11)-

где k₄—коэффициент пропорциональности; при подводе металла сверху k₄ = 0,05, сбоку k₄ =0,06 и снизу k₄=0.08; а_ст, lст— толщина и наибольшая протяженность тонкой стенки или кромки отливки.

для отливок со стенками толщиной более 5 мм можно определять продолжительность заливки по формуле

τ_зал=((πV₀ρ_рс_р(tзал н-tзал к)/S₀b_ф(t_{зал н}-_tф.и))²

где-ρ_p c_р —плотность, кг/м³ и удельная теплоемкость, Дж/(кг°С) расплава; t_зал.н ,t _{зал к} —температура расплава в начале и в конце заливки, °С; b_ф — коэффициент аккумуляции теплоты для материалаформы, Дж/(м²*с^1/2.⁰С); t_ф.„ — начальная температура формы, °С.

Согласно законам гидравлики суженное сечение канала и гидро­статический напор для случая ньютоновской жидкости, к которой относится заполняющий форму металлический расплав, связаны уравнением

(3.13)

где f₀ — площадь суженного сечения, м2; H р — гидростатический напор в суженном сечении, складывающийся из высоты расплава в форме и высоты струи, падающей из ковша, м; Qзал —расход расплава через суженное сечение, кг/с; μ— коэффициент расхода, μ = 0,7-:-0,9; ρ — плотность жидкого металла; для стали можно принять ρ = 7000 кг/м3; g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

При изготовлении толстостенных отливок из конструкционных сталей, к которым будем условно относить отливки со стенками толщиной более 5 мм, значением Нр можно задаваться, исходя из конструктивных соображений; однако во всех случаях должно быть для стали Нр ≥ 0,07 м и для алюминиевых сплавов Нр ≥0,21 м; при меньших значениях Нр получение четких кромок у отливок не гарантируется.

Для тонкостенных отливок (аст < 5 мм) имеем также

(3.14)

где σ— поверхностное натяжение расплава, Н/м, для среднеугле-родистой стали σ =1,5 Н/м;ϴ— угол смачивания стенок литейной формы расплавом, рад, для стали с учетом гистерезиса смачивания можно принять ϴ =3,14 рад (180°); аст — толщин а тонкой стенки, м.

Расчеты по формуле (3.14) показывают, что для вхождения рас­плавленной стали в полость формы шириной 1,5 мм достаточен Нр — 3 см, а для полости шириной 0,5 мм необходим уже Нр = = 9 см.

Опыты по заполнению тонких пластин длиной 80 мм, присоеди­ненных к стояку высотой 280 мм, показали, что большинство пластин толщиной 2,3 мм заполнилось сталью до конца, все пластины тол­щиной 1,3 мм заполнились не на всю длину, пластины толщиной 0,7 мм заполнялись не более чем на 5 мм. Практика производства подтверждает результаты опытов: при литье по выплавляемым моделям стальных отливок с аст < 1,2 мм наблюдается массовый брак по недоливам.

На основе экспериментальных и производственных данных уста­новлено также, что наилучшая заполyяемость достигается у от­ливок, расположенных в средней по высоте зоне стояка (рис. 3.12). Недоливы в верхних ярусах вызваны недостаточным гидростати­ческим напором. Применение в нижней части стояка зумпфа высотой 30—40 мм улучшает заполняемость отливок нижнего яруса вслед­ствие слива в него первых холодных порций металла и более бы­строго создания здесь гидростатического напора.

При подводе металла снизу по сравнению с подводом сверху из-за дополнительных потерь теплоты заполняемость снижается на 50 %, считая по площади тонкой стенки.

Зная Q_3aл и Н_р, можно определить площадь суженного сечения по формуле

f_о = 0,23Q_зал/ ) (3.15)

Иногда вначале задаются f₀, если это необходимо, например для получения модельного блока более высокой прочности. Тогда в формуле (3.15) f₀ и следует поменять местами. Если суженное сечение совпадает с сечением шейки прибыли или питателя, то расчет fо и Н_р по формулам (3.13) и (3.15) выполняют как проверочный на обеспечение необходимой скорости Q_3ajI. Суженному сечению реко­мендуется придавать форму круга или прямоугольника. При не­скольких суженных сечениях определяют их суммарную площадь If,

В зависимости от конфигурации отливки и конкретных условий производства можно применять различные варианты регулирования скорости заполнения формы металлом (табл. 3.9).

Вариант А применяют наиболее часто при ЛПС всех типов. Суженное сечение отсутствует, скорость заливки регулируется за­ливщиком. Применение широких литниковых воронок в соответствии с табл. 3.10 обеспечивает условия для заливки с достаточной ско­ростью. Узкие литниковые воронки или воронки с углом конусности более 60⁰ приводят к необходимости притормаживать заливку во избежание возможных выплескиваний металла, что, в свою очередь, способствует образованию недоливов.

При ЛПС типа I целесообразно выполнить проверочный расчет нижнего диаметра d_в и высоты h_в литниковой воронки как прибыли, питающей стояк [108],

(3.16) h_в=1.5d_в

Где R_C,V_с —приведенная толщина стояка и его объем; V₀, N₀— Объем единичной отливки и число отливок, питае­мых от стояка.

Вариант Б характерен при ЛПС типа VII с питанием от нижнего горизонтального хода и верхней прибыли. Верх­ний участок стояка целесооб­разно выполнять более тонким, но толщиной не менее 20 мм, что позволит ускорить дости­жение необходимого напора. Вариант В применяют призаливке через верхнюю прибыль — ЛПС типа VI.

Вариант Г применяют при заливке сверху в сочетании с ЛПС типов I—III и VI. На рис. 3.13 показан заливочный стаканчик с калиброванным суженным сечением, вставляемый в воронку стояка или прибыль. Диаметр выпускного отверстия в стаканчике D_Q (мм) рассчитывают на оптимальную продолжительность заливки т_гал (с); оба параметра определяют по эмпирическим формулам; для угле­родистой стали при уровне металла в стаканчике, равном 70 мм,

(3.17)

где s — коэффициент, учитывающий способ заливки стали при тем­пературе 1580—1610 °С; для оболочковых форм на основе кварца и этилсиликата s = 1,65 +/- 0,07 при заливке через стояк, s = 2,2 ± 0,2 при заливке через прибыль; а`_сгт преобладающая толщина стенки отливки, мм; — масса металла, заливаемого через ста­канчик, кг.

Радиус входной кромки заливочного стаканчика принимают r = 0,25D₀, что обеспечивает получение струи максимального сече­ния. Газы и воздух из стояка в период заливки удаляются через щели между стаканчиком и формой.

Пример 3 Рассчитать литниковые каналы для кольцевой отливки с прибылями,

размеры которых рассчитаны в примере 2. Последовательность расчета (см. рис.3.8, в)
следующая.

I. Расчет необходимой удельной скорости за­ливка Qзал Длина тонкой стенки отливки по окружности l_cT = 3,14*280 = 880 мм, При за­ливке сверху k₄ =0,05, тогда по формуле (3.11)

Qзал =k₄ lст/aст = 0.05 880/4,5 « 10 кг/с

Рис3.13. Заливочный стаканчик с калиброванным cуженны м сечением

2. выбор конструкции литниковых ходов. Для одновременной подачи металла

во все прибыли останавливаемся на центральном стояке с отходящими к каждой прибыли наклонными литниковыми ходами.

3 Расчет суммарной площади суженных сечений. Приняв Нр = 7 см, по фор­муле (3.15) находим

Площадь сечения одного литникового хода f0 13,6/3 = 4,5 см. Принимаем, что су­женное сечение имеет форму прямоугольника шириной 16 мм. Тогда высота сечения 4,5*100/16= 28 мм.

4. Расчет центрального стояка. Сечение стояка должно быть на 10—20 % больше суммарной площади суженных сечений, т. е. ~15 см2. Диаметр стояка соот­ветственно будет

Высоту зумпфа принимаем равной 40 мм. Остальные размеры устанавливаем кон­структивно.

В практике может встретиться случай, когда, несмотря на пра­вильно спроектированные ходы, в отливке наблюдаются недоливы, вызванные, например, недостаточной технологичностью детали для получения ее литьем по выплавляемым моделям или с трудностями

всестороннего учета факторов. При отработке ЛПС в таких случаях необходимо принять во внимание особенности процесса заполнения узкой полости литейной формы.

Как показали опыты на парафине и металле, процесс заполнения, узкой полости формы может быть расчленен на четыре стадии. На первой стадии у входа в полость расплав образует выпуклый мениск. На второй стадии, когда все увеличивающийся напор преодолеет сопротивление поверхностного натяжения в мениске, стремительно заполняется часть полости формы. Третья стадия начинается с мо­мента образования на переднем крае потока твердой корочки; ско­рость потока резко падает, и, наконец, поток останавливается раньше, чем полость заполнится до конца. На четвертой стадии вследствие дальнейшего возрастания напора в стояке или действия инерционных сил наблюдается прорыв передней корочки с образова­нием узких и маломощных вторичных потоков. Чтобы обеспечить выполнение тонких стенок в пределах второй стадии, необходимо проводить заливку при температуре расплава на 20—30 °С выше температуры ликвидуса.

При отливке тонких стенок большой протяженности возможны все четыре стадии. При заполнении толстостенных отливок первая стадия не имеет значения. При быстром заполнении нагретых форм с узкими полостями достаточно горячим металлом вероятность образования корочки на головной части потока уменьшается и про­цесс заполнения завершается в пределах второй стадии.

Предупреждение попадания неметаллических включений. Засор. Источники засора: остатки золы из модельного состава, по­ломка и растрескивание оболочковой формы, заусенцы на краю формы и частицы, проникающие в форму через литниковую воронку. Распределение засора подчиняется закономерностям, которые необ­ходимо учитывать при проектировании ЛПС.

Опыты па прозрачных моделях и натурных образцах, залива­емых сталью, позволили выявить, что падающие сверху частицы неравномерно распределяются по высоте ярусов. Наибольшее число частиц оседает в верхних и затем нижних ярусах. Наименее засорен­ными являются те отливки, которые располагаются ниже верхнего края литниковой воронки не менее чем на 100 мм и выше дна стояка не менее чем на 30 мм. Размеры этих участков мало зависят от об­щей высоты стояка. Поэтому целесообразно применять возможно более высокие стояки с зумпфом глубиной ~40 мм.

На поверхности отливки засор также распределяется неравно­мерно: наиболее поражены засором удаленные от питателя участки отливок; по-видимому, засор заносится туда первыми порциями металла, смывающими частицы со стенок формы. Больше 50 % засора распределяется на нижних поверхностях отливок. Менее всего поражаются засором отливки, заполняемые снизу.

Небольшая вогнутость в донной части стояка (см. рис. 3.11) гасит динамический напор падающей из ковша струи и этим пред­упреждает размывание формы.

Ю. А. Никишин предложил конструкцию металлоприемного устройства, предназначенного для улавливания шлака, частиц футе­ровки и других неметаллических включений, попадающих в форму через открытую литниковую воронку. Из литниковой чаши 1 (рис. 3.14), заполненной при заливке металлом, последний сначала попадает в кольцевой коллектор 2, затем протекает через радиаль­ные щели 3 фильтрующего элемента. Благодаря выступу 4 над стояком 5 фильтрующая система является заполненной, и неметал­лические частицы, как более легкие, находятся в верхней части каналов металлоприемного устройства.

Плены в сталях. При литье по выплавляемым моделям из высоко­легированных пленообразующих сталей в отливках нередко обра­зуются плены, снижающие герметичность литого металла. В работе [93], например, описан литой корпус арматуры из стали 12Х18Н9ТЛ массой GG = 2,5 кг, отливаемый по ЛПС типа V (боко­вая прибыль), рассчитанной на надежную пропитку тепловых узлов. Корпус при испытании гидравлическим давлением давал течь по причине шлаковых включений и плен, как первичных, образую­щихся на зеркале металла в ковше, так и вторичных, возника­ющих в форме. При изучении дефектов установлено: если плена идет с первой порцией металла, то она проникает в форму через нижний питатель и задерживается в нижнем узле; если же она идет в сере­дине заливки, то попадает в верхний узел.

Образование вторичных плен зависит от скорости подъема рас­плава в форме. При температуре заливки 1600 °С и скорости подъема расплава не выше 8 мм/с образуется сплошная плена по всему зеркалу металла. При увеличении скорости до 20 мм/с и выше не образуется. Авторы [93] приняли, что пленоооразующнй метал­лический расплав течет в оболочке на окислов, последние непрерывно стягиваются с зеркала расплава и прижимаются к поверхности формы. Кислород получает доступ к очищенной свободной поверхности ности расплава, и плена образуется вновь. При скорости потока выше 20 мм/с скорость роста плены уравновешивается скоростью разрушения ее потоком. Исходя из этих соображений и приняв в качестве критической плену толщиной 10 мкм, авторы нашли, что для исключения брака по плене скорость поднимающегося потока в форме должна находиться в пределах 15—60 мм/с. При литье арматуры из пленообразующего сплава авторы рекомендуют при­менять ЛПС типа IV —сифонный коллектор (см. рис. 3.15). ЛПС -рассчитывают на соблюдение принципа направленного затвердева­ния по методу приведенных толщин:

Rк. сиф > Rпит. щел >R_у, (3.18)

где Rк. сиф ,Rпит. щел ,R_у —приведенные толщины соответственно сифонного коллектора, щелевого питателя и теплового узла отливки.

Между металлоприемным стояком и сифонным коллектором уста­новлен дроссель, благодаря которому коллектор выполняет роль центробежного шлакоуловителя. Суженное сечение, расположенное в дросселе, определяют из условий обеспечения указанной выше скорости подъема зеркала расплава в форме. Детали арматуры из стали 12Х18Н9ТЛ, отлитые с применением предложенных ЛПС, не имели дефектов по усадочным раковинам, шлаку и пленам и вы­держивали испытание гидравлическим давлением на 0,1—0,14 ГПа.

Плены в алюминиевых сплавах. Заливаемый открытой струей алюминиевый сплав интенсивно окисляется; образовавшиеся при этом окисные плены и включения заносятся в тело отливки, снижая плотность и механические свойства металла.

Для снижения загрязненности сплавов окислами, учитывая сравнительно невысокую температуру плавления алюминиевых спла­вов, можно рекомендовать специальный способ заполнения форм через стальную трубку, предложенный Б. А. Донским. В стояк формы, прокаленной, а затем охлажденной до 200—250 °С, вставляют и прижимают к дну стальную трубку с литниковой воронкой, нагре­тую до 700—800 °С. Через несколько минут после заливки трубка поднимается на высоту 10—15 мм и отстоявшийся металл спокойно заполняет форму. Размеры стальной трубки выбирают так, чтобы в нее вместился весь расплав, предназначенный для заливки формы.

ЛПС при центробежном литье по выплавляемым моделям разли­чают по направлению заполнения полости формы: радиальное, по касательной, псевдосифонное.

Радиальное заполнение. С помощью киносъемки вращающейся модели формы установлено, что залитый металл под действием сил инерции покоя вращается с меньшей угловой скоростью, чем форма, и втекает в радиальные каналы лишь тонкой струйкой, прижатой к набегающей стороне канала. В итоге отливки получаются с окис­лами, пленами, недоливами и усадочными раковинами. В общем случае радиальное заполнение форм расплавом не рекомендуется. В ЧССР найдено частное решение. Порционно залитый металл в поле центробежных сил распределяется по вертикальным изоли­рованным друг от дууга коллекторам с отливками, что исключает вращение расплава в металлоприемной чаше. После выбивки обра­зуются отдельные секции отливок с коллекторами (рис. 3.16, а).

Заполнение по касательной, которая направлена противоположно вращению формы. Расплав здесь хорошо заполняет литниковые каналы и обеспечивает получение плотных отливок.

Псездосифонное заполнение (рис. 3.16, б). Спокойное и надежное заполнение обеспечивается при поступлении расплава в рабочую.

полость формы по направлению от периферии к центру. Литниковые каналы при этом заполняются сначала по касательной, а затем сифоном. После заполнения формы и затвердевания каналов те же центробежные силы обеспечивают надежное питание отливок из местных прибылей, расположенных со стороны оси вращения.

Центробежным способом одновременно отливали 120 лопаток, при этом ЛПС была выполнена в виде вертикального барабана, металл в который подавался снизу через центральный стояк и радиальные литниковые ходы.

3.4. АНАЛИЗ ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩИХ СИСТЕМ

От ЛПС зависят трудоемкость изготовления отливок и деталей из них, расход металла и вспомогательных материалов, потребление электрической и других видов энергии, эффективность использования производственных площадей и оборудования. Улучшение этих фак­торов благоприятно отражается и на степени охраны окружающей среды. Рассмотрим три направления оптимизации ЛПС при литье по выплавляемым моделям:

сравнительный анализ вариантов по показателям с целью вы­явления наиболее экономичного варианта;

отработку ЛПС для исключения образования в отливках недо­пустимых дефектов;

нормализацию как результат обобщения ЛПС применительно к конкретной номенклатуре литых деталей и характеру их произ­водства.

Сравнительный анализ вариантов. Производство однотипных литых деталей обычно может быть обеспечено при использовании различных вариантов ЛПС. Намечая несколько вариантов и сравни­вая их между собой, можно выбрать наиболее экономичный. Ва­рианты сравнивают по нескольким показателям.

Выход годного определяют по уравнению

ВГ=GoNo/Gш=V₀N₀/(V₀N₀+V_л) (3.19)

где G₀ — масса единичной отливки, кг; G_ш — масса шихты, кг, определяют с учетом потерь на угар; N₀ — число отливок в блоке; V₀ и V_л — объемы единичной отливки и ЛПС, дм³, определяют по чертежу без учета коэффициента объемной усадки Р или по резуль­татам взвешивания.

В практике производства отливок по выплавляемым моделям обычно ВГ = 0,1-:-0,6. Используя (3.19), можно получить выраже­ние для относительного расхода залитого в форму металла, при­ходящегося на одну отливку (кг/отл.), это выражение

М_{зал. о} =Go/ВГ, (3.20)

позволит перейти к сравнению вариантов по металлоемкости.

Разность расходов залитого металла на отливку при сравнении двух вариантов ЛПС будет

ΔМзал. о =м`<sub>зал.0</sub> - м``<sub>зал</sub>. <sub>0</sub> = g<sub>q</sub> (1/вг` - 1/вг``).

Здесь и далее число штрихов означает условный номер варианта. Данные табл. 3.11 иллюстрируют степень снижения металлоемкости при G0 — 0,1 кг и повышении ВГ всего на 0,1.

Пример 4. Поясним роль ВГ подробнее на конкретном примере уже приводив­шейся выше стальной детали «рамка» (см. рис. 3.12), отливаемой по ЛПС типа I (центральный стояк). Примем для этого варианта: масса отливки G₀=0,015 кг, N₀ = 7*4 = 28 отливок в блоке; центральный стояк круглый диаметром d_G = 30 мм

и высотой h`_c = 202 мм. Не учитывая брака и пренебрегая массой питателей и неко­торым увеличением массы на участке воронки, получим, что масса блока при плот­ности стали ρ = 7,8 кг/дм³ будет

G`л =(d<sub>c</sub><sup>2</sup>/4)h`cρ= (З.14/4) 0,3² *2,02*7,8 =1,11 кг;

G_oN`₀ = 0,015*28= 0,420 кг, откуда, при коэффициенте объемной усадки β — 0,06,

ВГ'= G_oN`o/[(G<sub>0</sub> N'<sub>0</sub> + G`_л) (1+ β)] = 420/[(0,420+ 1,110) 1,06] = 0,259.

Для второго варианта при центральном стояке того же диаметра, но высотой h``_p =422 мм, параметры будут следующие: N"₀ = 17*4= 68 отливок,

Gл= (nd²_c/4)/h``_cp= (3,14*0,3²/4) 4,22_;7,8 = 2,320 кг;

GoN`'o = 0,015*68 = 1,020 кг;

ВГ" = GoN"o/[(GoN'`o + G``_л )(1 + В)] = 1,02/[(1,02 + 2,32) 1,06] = 0,288. Соответственно металлоемкости по вариантам составят

Мзал. о = Go/ВГ' = 0,015/0,259 = 0,058 кг/отл;

Мзал. о = Go/ВГ" = 0,015/0,288 = 0,052 кг/отл.

Вариант 2 экономичнее по металлоемкости в сравнении с вариантом 1 на

ΔМзал. о = М`зал о — М``зал. о = 0,058 — 0,052 = 0,006 кг/отл.,

т. е. на 40 % массы отливки.

Показатель ВГ достаточно хорошо отражает металлоемкость ЛПС без учета брака.) Это позволяет сравнивать варианты до реализации их в производстве. Однако ВГ недостаточно полно отражает метал­лоемкость ЛПС с учетом брака или изменения G0. В самом деле, из формулы (3.19) следует, что ВГ может быть улучшен путем сниже-ния не только удельной массы ЛПС, но и массы бракованных отли­вок, как в рассматриваемом примере с деталью «рамка», или путем 1 задания излишних напусков и припусков на механическую обра­ботку.

Отметим попутно, что увеличение высоты стояка закономерно приводит к снижению трудоемкости изготовления отливок благодаря следующему:

сокращению числа необходимых стояков и числа спаев при звеньевой сборке мо­делей. Если число стояков при варианте 1 принять за 100 %, то при варианте 2 их потребуется лишь ~ 17 %.

меньшему падению температуры металла в период заливки, так как сокращается число переносов ковша от формы к форме. При емкости ковша 35 кг потребуется бло­ков

N`_Б=35/(0,420+ 1,110) = 23 блока на ковш;

N``_Б = 35/(1,020 + 2,320) = 11 блоков на ковш;

меньшему числу установок блока с отливками на станок для их отрезки; отно­шение числа установок в вариантах 1 и 2 равно 100 к 17 по числу необходимых бло­ков.

Коэффициент выхода отливок, определяемый как отношение числа годных отливок Nг к числу залитых N0,

КВО = Nг/N₀. (3.21)

В примере с отливкой «рамка» принято, что абсолютная высота нижнего и верх­него участков стояка с дефектными отливками не зависит от общей высоты стояка, т. е. ощбее число бракованных отливок в блоке для обоих вариантов одинаково

N_Бр == N``<sub>0</sub> = N``_бр == 20 отливок, КВО вариантов будет соответственно равно

КВО' = N`Г/N`o = 8/28 = 0,286; КВО" = N``г/N``o = 48/68 = 0,706.

При анализе КВО следует иметь в виду, что брак отливок в боль­шинстве случаев может быть отнесен не только за счет ЛПС, но и определяется особенностями технологического процесса литья и технологичностью отливки с учетом сплава. В примере, взятом из производственной практики, толщина стенки «рамки» с учетом ее протяженности находится в предельной области.

Коэффициент использования залитого в форму расплава

КИР = G_ДN ₀KBO/(G₀/N о + С_Л), (3.22)

где С_д — масса единичной детали, кг.

КИР не следует смешивать с более общим показателем - - коэф­фициентом использования металла КИМ, равным отношению массы готовой механически обработанной литой детали к норме расхода металла, в которой учитываются, с одной стороны, безвозвратные потери, с другой — возврат литников и отходов в шихту. Вместе с тем, очевидно, что КИР влияет на КИМ путем сокращения припусков на механическую обработку и напусков.

Коэффициент использования площадей, кг/м²

КИП =G₀ N₀KBO/S_B, (3.24)

где S_B — площадь блока отливок с ЛПС в плане, считая по габарит­ным размерам, м².

В рассматриваемом примере при диаметре блока d_Б=0,128 м имеем S_Б =0,013 м², откуда

КИП' = GoNoKB0`/Sb = 0,015*28*0,286/0,013 = 9,3 кг/м²;

КИП" = GoNoKBO`'/sb =0,015.68.0,706/0,013 = 55,6 кг/м².

Анализ вариантов в данном случае позволил найти решение для сокращения необходимой площади в 6 раз, в том числе для сокращения площади рабочего про­странства прокалочных печей и транспортных средств. Результаты расчета сведены в табл. 3.12, из которой видно, что вариант 2, несмотря на небольшое усовершенство­вание, дает более экономичное использование трудозатрат, металла и площадей.

Укажем также на работу [35], где решена на ЭВМ задача, вклю­чающая расчеты: оптимального расположения и числа моделей в блоке; масс отливок и стояков; коэффициента выхода отливок. Сроки разработки технологических процессов сокращены в 15 раз.

Отработка ЛПС. Даже тщательно спроектированная ЛПС требует доработки по результатам изготовления пробных отливок. При отработке технологического процесса следует исходить из того, что ЛПС с отливкой данного наименования представляет собой уникаль­ный комплекс, в котором небольшие, на первый взгляд, изменения размеров могут существенно отразиться на качестве отливки.

Отметим некоторые практические приемы, направленные на устранение характерных дефектов в отливках.

Недоливы — это незаполнение металлом участков тонких сечений и кромок. При обнаружении систематических недоливов прежде всего следует увеличить скорость заливки путем увеличения площади суженного сечения f₀ или гидростатического напора Н_р в этом сече­нии (см. формулу (3.15)]. Нередко недостаточная скорость заливки предопределяется малым верхним диаметром литниковой воронки, когда рабочий-заливщик вынужден притормаживать подачу металла во избежание его выплескивания из литниковой воронки. Это же явление может наблюдаться, если угол конусности воронки более 60⁰ . В некоторых случаях скорость нарастания гидростатического напора в суженном сечении удается увеличить путем создания ме­стных суженных сечений по высоте центрального стояка или боковой прибыли (см. табл. 3.9).

для исключения недоливов можно также повышать температуру Литейной формы непосредственно перед заливкой, например, путем увеличения температуры прокаливания форм, сокращения продол-жительности выстаивания форм в период от выдачи из прокалочной

печи до заливки, применения теплоизолирующих слоев формы, В отдельных случаях когда стенки отливки или кромки лопаток чрезмерно тонки, и имеющиеся в цехе возможности повышения начальной температуры формы исчерпаны, необходимо увеличить толщину стенок и кромок в возможных пределах.

Усадочные раковины проявляются обычно в виде концентрирован-ных пустот, осевой рыхлости или рассеянной пористости. Учитывая, что объемная усадка является органическим свойством затвердевающего металла, желательно не ограничиваться визуальным осмотром пробных отливок, а провести контроль, например, просвечиванием их рентгеновскими лучами.

Если для устранения усадочной раковины прибегают к увеличе­нию размеров прибыли, то необходимо следить, чтобы при этом был исключен дополнительный обогрев теплового узла отливки. В противном случае более мощная прибыль может не только не дать желаемого эффекта, но и вызвать усиление усадочной раковины в от­ливке. Поэтому с увеличением прибыли необходимо одновременно несколько отдалить ее от отливки путем удлинения шейки. Даже при достаточной по объему прибыли, если она расположена слишком близко к тепловому узлу отливки, затвердевание этого узла замед­ляется и часть усадочной раковины проникает в отливку.

Сокращение объема усадочной раковины в отливке может быть достигнуто за счет замедления процесса затвердевания отливки. Покажем это на примере ГАЗа [91 ]. В цехе точного литья на детали «коромысло клапана» из стали 45 брак по усадочным раковинам был сокращен на 30—40 % благодаря применению форм с малотепло­проводным слоем покрытия, содержащего пеностекло. Этот слой наносился поверх обычной пятислойной этилсиликатной оболочки и в процессе обжига литейных форм вспенивался с увеличением тол­щины слоя с 0,8—1 до 2,3—5,6 мм. В результате затвердевание отливки замедлилось и питание ее осуществлялось более полно.

В отдельных случаях при сравнительно небольших размерах нижних тепловых узлов избежать образования усадочной раковины удается применением холодильников. В некоторых крупных отлив­ках с протяженными стенками возникновение местной осевой рых­лости оказывается неизбежным или требует применения чрезмерно развитых ЛПС. В этих случаях иногда возможно допустить наличие местной осевой рыхлости, не выходящей на поверхность отливки.

Неметаллические включения могут заноситься в форму при за­полнении ее потоком высокой турбулентности, характеризуемой известным числом Рейнольдса

Re =v4R/v, (3.25)

где v — средняя линейная скорость потока расплава, м/с; ; R — гидравлический радиус, R = flP (f — площадь

живого сечения потока; Р —

смоченный периметр); v—кине-

матическая вязкость, для ста-

лей, медных и алюминиевых

сплавов в первом приближе-

нии v = 6 • 10^-7 м²/с. Имеется

Рис. 3.17. Влияние ориентации отливки

в форме на коробление выплавляемых мо-

делей

1 — модель; 2 — стояк

в виду, что расплав к концу заполнения формы имеет темпера­туру не менее чем на 20 °С выше температуры ликвидуса и пред­ставляет собой ньютоновскую жидкость, вязкость которой не за­висит от уровня внутренних напряжений.

Уровень поражения отливок неметаллическими включениями может быть снижен путем сокращения Re в 1,2—1,5 раза. При этом во избежание увеличения брака отливок по недоливу и усадочной раковине, необходимо соблюдать удельную скорость заливки Qзал в соответствии с формулой (3.11). Проверка показала, что при от­работанной технологии условные значения Re, рассчитанные по скорости подъема расплава в полости формы соответствующей от­ливке, обычно не превышают 2300.

Коробление отливок. При этом виде дефекта влияние ЛПС носит частный характер; приведем пример из производственной практики. При горизонтальном расположении модели (рис. 3.17) более 50 % их прогибалось под действием силы тяжести. Изменением положения модели на вертикальное этот вид дефекта был исключен.

Нормализация ЛПС при литье по выплавляемым моделям в зна­чительной мере определяется массой единичной отливки (табл. 3.13). В мелкосерийном и опытном производстве нормализация позволяет ограничиться небольшим парком универсальных пресс-форм для ЛПС. Некоторый перерасход модельного переплава и металла при этом компенсируется снижением стоимости оснастки и более быстрым освоением производства новой номенклатуры отливок.

Для отливок массой до 1 кг целесообразно применять ЛПС в виде центральных стояков, в том числе с отходящими от них горизонталь­ными коллекторами (типы I и II).

В массовом производстве небольших отливок экономия на сто­имости технологической оснастки меньше. Для снижения себесто­имости продукции здесь основное значение имеет сокращение расхода материалов и времени на сборку модельных блоков, изготовление форм и отрезку отливок. Поэтому в массовом производстве более рационально применять индивидуальные ЛПС, у которых нормали­зуют отдельные элементы: литниковые воронки, центральные стояки с учетом применения металлических каркасов единого типоразмера, обеспечивающие рациональное и эффективное использование техно­логического оборудования и нормализованной оснастки (см. также ГОСТ 19551—74 — ГОСТ 19568—74).

глава 4

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРЕСС-ФОРМ

Формы для изготовления выплавляемых моделей называют пресс-формами. Они должны отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать получение моделей с заданной точностью и чистотой поверхности; иметь минимальное число разъемов при обеспечении удобного и быстрого извлечения моделей; иметь устройства для удаления воздуха из рабочих полостей; быть технологичными в из­готовлении, долговечными и удобными в работе.

Все пресс-формы можно классифицировать по признакам, при­веденным в табл. 4.1 (составлена Я. И. Шкленником).

Выбор типа пресс-формы обусловлен в основном характером производства (опытное, серийное, массовое), а также требованиями, предъявляемыми к отливкам по точности размеров и чистоте поверх­ности. При крупносерийном, а особенно при массовом производстве следует применять стальные пресс-формы, изготовленные механи­ческой обработкой. В таких пресс-формах за одну запрессовку полу­чают звено моделей с готовой частью литниковой системы.

Анализируя целесообразность изготовления сложной и дорого­стоящей многогнездной пресс-формы, необходимо исходить из себе­стоимости отливок, которые можно получить за период нормальной эксплуатации пресс-формы. В массовом производстве высокая сто­имость такой пресс-формы окупается быстрее, чем стоимость не­скольких более дешевых одногнездных пресс-форм.

При серийном производстве отливок рекомендуется изготовлять пресс-формы по эталону, из металлических легкоплавких сплавов, пластмассы или методом металлизации. В таких пресс-формах можно изготовить до нескольких тысяч моделей с удовлетворительной точностью.

При единичном и мелкосерийном производстве используют це­ментные, гипсовые и деревянные пресс-формы, в которых можно получить до 200 моделей. Такие пресс-формы целесообразно при­менять для отработки элементов литниковой системы и определения величины усадки перед изготовлением многогнездных пресс-форм.

При необходимости получения точных и сложных отливок вы­бирают одногнездные пресс-формы, изготовленные механической обработкой, даже если отливок требуется небольшое количество. При изготовлении очень сложных по конфигурации моделей исполь­зуют эластичные пресс-формы, выполненные из формопласта, ви­-

ксинта или резины. В этом случае к отливкам нельзя предъявлять жестких требований по точности, так как получают в основном лишь четкое воспроизведение моделью контуров полости пресс-формы.

4.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕСС-ФОРМ

Пресс-форму проектируют на основании чертежа отливки, кото­рый составляет технолог-литейщик по чертежу детали. На чертеже указывают плоскость разъема пресс-формы, припуски на обработку, базовую поверхность, место подвода металла, размеры элементов литниковой системы (обычно питателей) и технические требования, предъявляемые к отливке.

Если проектируют многогнездную пресс-форму, вычерчивают звено моделей. При разработке его чертежа следует учитывать макси­мальное размещение моделей в одном 'звене.

Конструкция блока моделей должна обеспечивать его прочность, надежное питание отливок, удобство отделения последних от стояка. На конструкцию блока моделей оказывает влияние способ прокали­вания будущих оболочек. При прокаливании в наполнителе блок выполняют компактным с малыми расстояниями между моделями. Прокаливание незаформованного блока требует более разреженного расположения моделей для равномерного прогрева всех элементов блока. В противном случае из-за температурного перепада на обо­лочках появятся трещины.

Размеры полости пресс-форм. Пока еще нет способа расчета по* лости пресс-форм, который бы гарантировал получение отливок размерами, отвечающими чертежу. В зависимости от принятой технологии колеблется усадка модельного состава и металла, изме­няется расширение оболочковой формы. Изменение этих величин зависит от модельного состава, материала формы, способа уплотне­ния наполнителя, вида и температуры заливаемого металла, а также от геометрической формы самой детали и расположения ее в литейном блоке.

Этим объясняется широкий диапазон значений усадки, приводи­мых различными авторами,

Для практических целей можно привести лишь отдельные об-общенные данные с некоторыми рекомендациями. Как правило, суммарная усадка модельного состава и металла больше, чем рас-ширение оболочки при прокаливании. Усадка на «охватываемых» частях отливки по абсолютному значению больше, чем на «охватыва­ющих» частях и менее стабильна. С увеличением размеров отливки суммарная усадка увеличивается. Для предварительных расчетов в случае использования форм из кристаллического кварца можно принять среднюю усадку, %: 1,45 для углеродистых сталей; 1,35 для конструкционных легированных сталей; 1,5 для специальных (коррозионно-стойкой, стали Гатфильда, жаропрочных) сталей; 1,15 для медных сплавов; 1,2 для силуминов; 0,6 для серого чугуна и 1,0 для ковкого чугуна.

Большую трудность представляет разработка чертежа с учетом усадки таких ответственных деталей, как сопловые лопатки и тур­бинные колеса. Для получения более полного соответствия расчет­ных и действительных величин усадку по профилю лопаток рассчи­тывают графическим путем [411.

Затруднения при расчетах полостей пресс-формы вызывают необходимость изготовления их с учетом возможности дальнейшей доводки. При этом детали пресс-формы, оформляющие «охватыва­емые» (наружные) части отливок, проектируют уменьшенных раз­меров, а «охватывающие» (внутренние) части — увеличенных раз­меров с тем, чтобы при доводке пресс-формы оставался известный запас материала для снятия стружки. В противном случае необхо­димо наращивать элементы пресс-форм, что сделать очень трудно.

Шероховатость поверхности пресс-формы. Формообразующие по­верхности пресс-форм, изготовляемых на металлорежущих станках, необходимо полировать. Сопрягаемые поверхности пресс-форм (сты­ковые), поверхность штырей, втулок, колодок и других подвижных частей следует выполнять с шероховатостьюRa = 1,25-:-0,63 мкм; поверхности, образующие литниковую систему, — сRa = 2,5-:--:-1,6 мкм; остальные нерабочие части пресс-форм можно выполнять с Rz = 40-:-10 мкм.

Для получения требуемой поверхности формообразующих по­лостей в литых пресс-формах, изготовляемых по эталону, последний необходимо полировать, если он выполнен из металла, или шлифовать наждачной бумагой и лакировать, если он выполнен из дерева.

4.2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРЕСС-ФОРМЫ

Наиболее широко применяют пресс-формы, изготовляемые на металлорежущих станках, так как они точны, надежны в работе и их использование позволяет полностью автоматизировать процессы сборки и разборки с извлечением звеньев моделей. В них смонтиро­ваны пневмопривод и внутреннее принудительное охлаждение.

На автоматах обычно устанавливают пресс-формы с вертикаль­ным разъемом. Пресс-формы с горизонтальным и вертикальным разъемами работают по одному принципу, они различаются лишь

Рис. 4.1. Пресс-форма с вертикальной

стью разъема из стандартных деталей

От ельными конструктивными элементами. Пресс-формы устанавливают на вращающихся столах с при водом и централизованным подводом и отводом воды для охлаждения. Пресс-форма — сложный дорогостоящий инструмент, состоящий из множества элементов, основными из которых являются: матрицы и обоймы (подвижные и неподвижные),стержни и устройства для их извлечения (копиры пальцевые, диски наклонные штыри), приспособления опережения выталкивания моделей, толкатели и контртолкатели, разнообразные плиты и элементы для охлаждения пресс-форм.

В пресс-формах последних кон­струкций предусмотрены устрой­ства для регулирования давления модельного состава с помощью отсекающего механизма. Специфические элементы имеют пресс-формы для изготовления моделей из пенопластов, например пено-полистирола. В пресс-формах сложной конструкции используют дополнитель­ные части: приспособления возврата выталкивателей, пересека­ющихся стержнями; реечные приспособления для извлечения стерж­ней и др. Многогнездные пресс-формы с вертикальной плоскостью разъема. В массовом производстве пресс-формы этого типа наиболее предпочтительны, что объясняется более простым решением автоматиза­ции их сборки и разборки и исключением ручной операции съема готовых звеньев моделей. Разработаны стандарты (ГОСТ 19947—74 — ГОСТ 19999—74) на пресс-формы для выплавляемых моделей, устанавливаемые на автоматы для изготовления модельных звеньев. На рис. 4.1 показана конструкция пресс-формы из стандартных деталей. В ходе освоения пресс-форм выявлены ноше требования к их конструкциям, особенно в условиях массового производства. Это привело к использованию на заводах некоторых отличных от при­нятых в стандартах новых конструктивных решений. Например, применен обратный клапан, отсекающий модельный состав в пресс-форме (рис. 4.2), что позволяет поддерживать оптимальное давление в затвердевающих моделях и этим стабилизировать их размеры. Головка шприца 4 торцом упирается в штангу 3, которая поворачивает рычаг 2 против часовой стрелки. Второй конец рычага толкает заслонку вверх до совмещения отверстия заслонки с каналом 5 литниковой втулки, установленной в подвижной матрице 6 пресс-формы. Модельная масса запрессовывается в пресс-форму. При отходе головки шприца от пресс-формы штанга 3 возвращается в исходное положение под действием пружины /. Рычаг 2 повора­чивает заслонку 9 в первоначальное положение, и заслонка пере­крывает отверстие канала. При раскрытии пресс-формы заслонка 9 по скосу штанги 10 поднимается, открывая канал 5.

Избыточное давление замешанного в модельный состав воздуха До извлечения модели из пресс-формы сбрасывается благодаря неполному перекрытию канала 5 во втулке заслонкой 9. Через образованную таким образом щель удаляется воздух, при этом мо­дельный состав из пресс-формы не вытекает. Величину щели регули­руют вращением колпака 7, который передвигает ограничитель 8 и заслонку 9. Для фиксирования положения колпака на корпусе нанесены деления, а на колпаке 7 имеется стрелка-указатель.

В ПО ЗИЛ в однозвеньевых пресс-формах применяют пасто-перекрыватель простой конструкции, без регулирования давленияВоздуха (рис. 4.3). Модельный состав запрессовывают через канал подвижной втулки 3, которая под действием головки шприца пере­мещается до упора в плиту 4. Подвижной стержень 2 отходит вправо, сжимая пружину 1 и открывая каналы в плите 5, по которым модель­ный состав поступает в полость пресс-формы. После отвода головки шприца детали 2 и 3 возвращаются пружиной в исходное положение. предотвращения повреждения звеньев моделей о толкатели при падении из пресс-формы в бак с~водой, в ПО ЗИЛ применен простой и надежный механизм. При раскрытии пресс-формы (рис. 4.4) подвижная матрица / отходит от неподвижной 2. Толкатели, упи­раясь в плиты 7 выталкивателей, перемещают их, а вместе с ними перемещают плиты 3. Пройдя ход 11у обеспечивающий выталкивание звена из неподвижной матрицы, рычаг 6 упираясь одним концом в упор 4, вращается вокруг оси 5 и другим концом сообщает опережа­ющее дополнительное движение плитам 3, выдвигая их на ход /2. На это же расстояние центральная выталкивающая втулка отбра­сывает звено моделей от толкателей.

Для увеличения производительности в ПО ЗИЛ применяют двухсекционные пресс-формы (рис. 4.5). При малых размерах звеньев и их компактном размещении модельный состав запрессовывают через единый канал с пастоперекрывателем. Предотвращение им вытекания модельного состава из пресс-формы способствует под­держанию давления во время затвердевания моделей и уменьшению усадочных дефектов в них. Модельный состав подается к звеньям через общий канал сечением 4x2 мм. В двухзвеньевой пресс-форме оба механизма коллективного перемещения стержней могут иметь либо один общий привод, либо два автономных привода — по одному на каждый механизм. В первом случае дисковые копиры обоих механизмов соединены между собой зубчатым зацеплением

и вращаются в противоположных направлениях. Второй вариант предпочтительнее, так как стандартизованные приводы несут мень­шую нагрузку.

Многогнездные пресс-формы с горизонтальной плоскостью разъ­ема. Пресс-формы этого типа сравнительно редко применяют на авто­матах для изготовления выплавляемых моделей. Механизация сборки и разборки таких пресс-форм осуществляется различными спосо­бами. На рис. 4.6 показан один из них.

Пресс-форму устанавливают на специальном постаменте, на кото-ром смонтирован пневмоцилиндр. С помощью рукоятки шток пневмо-цилиндра поднимает или опускает плиту с закрепленными на ней двумя штоками 3. После запрессовки и остывания модельного состава штоки 3 поднимают верхнюю матрицу — крышку 1, в которой

установлены наклонные пальцы 2. Последними выдвигаются стержни 4. Стержни 8 удаляют также наклонными пальцами 2, которые приводят в движение ползуны 12, а те, в свою очередь, ползуны 7, с вмонтированными в них стержнями (узел 1). При дальнейшем подъ­еме штоков 3 тяги 6, которые укреплены в крышке пресс-формы (сечение Б—Б), подхватывают плиту 10 с толкателями 11 и вы­талкивают звенья моделей. В пресс-форме применено охлаждение водой, проходящей по трубкам 5. Для безопасности работы в пресс-форме предусмотрено специальное фиксирующее устройство 9, удер­живающее подвижные части пресс-формы в верхнем положении при удалении звеньев моделей.

Недостатком пресс-форм рассмотренной конструкции является неудобство очистки и смазывания рабочих полостей, расположенных в крышке пресс-формы.

Указанного недостатка нет в пресс-формах с откидывающейся крышкой (рис. 4.7). Схема ее работы следующая. После запрессовки модельного состава через втулку 8 с пастоперекрывателем и охла­ждения моделей 10 приступают к раскрытию пресс-формы. Для этого поворотом рукоятки 17 впускают сжатый воздух в цилиндр 2. При движении поршня 1 влево с помощью соединенной со штоком рейки 14 вращается зубчатый валик 15. В свою очередь, валик вхо­дит в зацепление с рейкой стержня 16, который при движении вверх поднимает плиту 13, соединенную с крышкой 9 пресс-формы посред­ством стоек 4. Для равномерного съема крышки в плите 13 укре­плены толкатели 3. При дальнейшем движении плита 13 упирается в плиту 12, в которой укреплены съемники 11 моделей. В крышке пресс-формы жестко закреплены зубчатые колеса 6, которые входят в зацепление с рейкой 7, откидывают крышку вокруг оси 5, давая возможность снять вытолкнутое из пресс-формы звено моделей.

После прочистки отверстия для шприцевания и смазывания полости пресс-формы поршень возвращается в крайнее положение, затем происходит сборка пресс-формы.

В случае, когда при крупносерийном, а иногда и массовом производстве, автоматы не используются, применение пресс-форм с горизонтальной поверхностью разъема облегчает сборку и разборку их оператором вручную (рис.4.8).

Сложные одногнездные пресс-формы. Наиболее производительный метод изготовления звеньев моделей в многогнездной пресс-форме применим для относительно простых и небольших моделей. Имеются детали больших размеров или модели очень сложной конфигурации, которые можно изготовить только в одногнездных пресс- формах.

Высокие требования, предъявляемые к таким деталям, об­условливают изготовление пресс-формы механической обработкой.

К фасонным деталям, имеющим сложные очертания и глубокие внутренние криволинейные полости, относят, например, отдельные лопатки турбин и пакеты лопаток, турбинные колеса, детали сопло­вых аппаратов.

В некоторых случаях конфигурация детали настолько сложна, что получить выплавляемую модель в одной пресс-форме вообще невозможно. Тогда изготовляют несколько пресс-форм. Модель получают по частям и затем собирают с помощью пайки. При таком процессе изготовления моделей упрощается конструкция пресс* форм и снижается их стоимость, но он трудоемок и не обеспечивает требуемой точности. Для достижения высокой технологичности, повышения точности моделей, а часто — для получения полостей, которые невозможно выполнить извлекаемыми из модели метал­лическими стержнями, применяют устанавливаемые в пресс-форму перед запрессовкой модельного состава карбамидные или керами­ческие стержни.

На рис. 4.9 показана пресс-форма, состоящая из матрицы1 и крышки 2, между которыми помещен кольцевой бандаж 3. Эти три части закрепляют обоймой 4 с помощью винтов 5 и 6. В пресс-форму проставляют стержни из карбамида или керамики 7, затем пресс-форму собирают и в нее запрессовывают модельный состав 8. Стержни изготовляют в другой пресс-форме (рис. 4.10), состоящей из двух корпусов 1 и 2, в которых закреплены вкладыши 3 и 4. Фиксируют корпуса штырями 5 и закрепляют винтами 6 с гайкой 7. Карбамид или керамическую массу заливают через отверстие в крышке 9, на которую установлен стакан 8,

Если конфигурация модели позволяет использовать одну пресс-форму для получения всех неметаллических стержней, то следует применять именно такой способ, так как он обеспечивает наибольшую точность отливки. На рис. 4.11 показаны пресс-форма для изгото­вления ротора