6.7. Технология изготовления формы в единичном и мелкосерийном производствах

Технология формовки в единичном и мелкосерийном произ­водствах зависит от габаритов, массы и сложности отливки. Для формовки могут применяться: цельные модели из пенополистиро­ла, не извлекаемые из формы; разъемные газифицируемые модели; извлекаемые модели из пенополистирола; частично извлекаемые и комбинированные модели, состоящие из деревянной извлекаемой модели с отъемными частями из пенополистирола или модели из деревянного каркаса, облицованного пенополистиролом. В по­следних двух случаях полистироловые вставки не извлекаются из формы, а внутренняя часть отливки выполняется в стержнях.

В зависимости от габаритов отливки и ее массы формовка может осуществляться в двух или нескольких опоках или в кессоне. Для формовки применяются песчано-глинистые, самотвердеющие, хо­лоднотвердеющие, химически твердеющие и жидкие самотвердею­щие смеси (ЖСС). Для формовки по моделям из пенополистирола применяются облицовочные и наполнительные смеси. К облицо­вочным смесям предъявляются особые требования, обусловленные низкой прочностью моделей. Смесь должна иметь низкую сырую прочность, хорошую текучесть и формуемость, высокую газопро­ницаемость (не менее 180 ед.) и прочность после затвердевания. Этим условиям соответствуют самотвердеющие смеси на жидком стекле с феррохромистым шлаком, химически твердеющие смеси (СС>2-процесс) и холоднотвердеющие смеси на органических смо­лах. В промышленно развитых странах используются в основном холоднотвердеющие смеси на фурановых смолах. На ВАЗе успешно применяют холоднотвердеющие смеси на связующем, состоящем из смол ФФ-65 и КФ-90 в соотношении 4 : 1. В Японии для изготовле­ния крупных отливок в качестве материала формы применяют сы­пучие песчано-цементные смеси. Применение жидких самотвер­деющих смесей снимает проблемы уплотнения формы и ее газопро­ницаемости, увеличивает производительность труда, однако их применение сдерживается ухудшением выбиваемости формы при литье чугунных отливок и повышением пригара.

Облицовочная смесь наносится послойно на модель толщиной 80-200 мм в зависимости от габаритов и массы отливки, и каждый слой уплотняется ручным формовочным инструментом. После за­твердевания облицовочного слоя остальная часть объема опоки или кессона заформовывается послойно наполнительной песчано – глинистой смесью, которая уплотняется пневматическими трам­бовками, или формовка производится пескометом. При примене­нии специальных опок для вакуумирования формы наполнитель­ную песчано-глинистую смесь рационально заменить сухим квар­цевым песком, уплотнение которого производится переносными вибраторами. Такая технология позволяет значительно сократить время изготовления формы, одновременно удалить из формы газо­образные продукты термодеструкции моделей и улучшить сани­тарно-гигиенические условия труда в литейном цехе.

Важным условием получения качественной отливки при ЛГМ является хорошая вентиляция формы, обеспечивающая свободный выход газа при термодеструкции модели в процессе заливки. Од­нако вентиляционная система формы должна не только обеспечи­вать свободный выход газообразных продуктов термодеструкции, но и фильтровать их от твердых продуктов термодеструкции (са­жи), выделение которой при заливке формы металлом недопусти­мо, т. к. это приводит к значительному ухудшению экологической обстановки в цехе и за его пределами. Поэтому необходимо, не­смотря на хорошую газопроницаемость облицовочной смеси, про­изводить наколы диаметром 6-10 мм с шагом 50-100 мм, которые

4 не должны доходить до модели на 30-50 мм. В наполнительном слое формы делают вентиляци­онные каналы диаметром 10- 20 мм с шагом 100-80 мм, кото­рые затем заполняют кварцевым песком. При получении крупных отливок следует располагать за об­лицовочным слоем специальные колодцы сечением 200×200 мм и более, которые затем заполня­ются гарью, керамзитом и свер­ху засыпаются кварцевым пес­ком. Выпоры и прибыли приме­няются только закрытыми. По­лые выпоры перекрываются га­зопроницаемыми пробками из стержневой смеси (рис. 6.3).

Загрузка формы производит­ся с учетом газового давления, которое образуется в полости литейной формы при термодеструкции модели. Массу груза рас­считывают по формуле

Gr = K(yMaHpSl + PtFt – atSt-Gt),

Где Gr — масса груза; умет — плотность металла; Hp — гидростати­ческий напор металла; 5ф — площадь сечения формы в наиболее опасном сечении; S’ф — поверхность формы, на которую действует подъемная сила металла; — газовое давление в форме; F^ — максимальное сечение модели; аф — предел прочности формовоч­ной смеси на растяжение; — масса формы выше опасного сече­ния; К — коэффициент запаса, учитывающий гидравлический удар металла в конце заливки, равный 1,3-1,5.

Рис. 6.3. Устройство закрытого

Выпора: 1 — модель из пенополистирола; 2 —- форма; 3 — полый выпор; 4 — вставка из высокогазопроницае­мой стержневой смеси

На рис. 6.4 представлена технология формовки по разъемной газифицируемой модели в двух опоках. Модель 1 помещается на подмодельную плиту 3, на которую устанавливается нижняя опока 2. Затем в опоку порциями подается песчано-глинистая смесь, кото­рая послойно уплотняется ручными трамбовками; пятка их обли­цована резиной. После изготовления нижней полуформы в ней

Производятся наколы диаметром 6-8 мм с шагом 50-80 мм. Затем нижнюю по­луформу с моделью снимают с подмо – дельной плиты, переворачивают на 180°, снова устанавливают на подмодельную плиту и на нее ставят верхнюю опоку и вторую часть модели (в данном случае прибыль), после чего производится формовка верхней полуформы. Стояк литниковой системы 4 выполняется из керамических трубок или по деревянной модели. По готовности в верхней полу­форме делаются наколы диаметром 6- 8 мм с шагом 40-50 мм, которые затем засыпаются кварцевым песком. Сверху устанавливается керамическая воронка или чаша из формовочной смеси. На форму устанавливается груз, и она зали­вается металлом. Как следует из техно­логии формовки, при наличии разъема модели форма практически не имеет разъема, а отливка получается без укло­нов, стержней и заливов. При производ­стве отливок более 500 кг из железоуг­леродистых сплавов при формовке при­меняются облицовочные смеси.

* *

I

‘"sI

‘I

Iv

У

*Л ‘

» 4

Рис. 6.4. Формовка по разъемной модели в двух опоках: 1 — модель из пенополисти­рола; 2 — нижняя опока с формовочной смесью;

3 — подмодельная плита;

4 — литниковая система;

5 — прибыль; 6 — опока

На рис. 6.5 представлена технология формовки по неразъемной газифици-

Руемой модели [7]. В данном случае

Нижнюю полуформу можно формовать как на подмодельной пли­те, так и на формовочном плацу. Во втором случае в опоку перво­начально засыпают наполнительную смесь, уплотняют пневмати­ческими трамбовками, затем устанавливаются элементы литнико­вой системы из керамических трубок, и после выполнения венти­ляционных наколов в наполнительной смеси остальная часть нижней опоки заполняется облицовочной смесью, которая после уплотнения выравнивается линейкой заподлицо с опокой. Далее устанавливаются модель, стояк из керамических трубок или его де­ревянная модель. На модель устанавливаются грузы 5, и произво­дится формовка вручную облицовочной смесью послойно (толщина

70-120 мм). После затвердевания смеси груз снимается, и продолжается формов­ка с применением облицовочной и на­полнительной смесей. По мере заполне­ния верхней опоки устанавливается отъ­емная часть модели прибыли 7. В верхней полуформе производятся на – колы, которые засыпаются кварцевым песком, устанавливается литниковая чаша из формовочной смеси или кера­мическая воронка, на форму укладыва­ется груз, и производится заливка ее ме­таллом.

На рис. 6.6 представлена технология формовки по газифицируемой неразъем­ной модели в трех опоках на Горьков – ском автозаводе [8]. На подмодельную плиту 6 устанавливается опока 4, газифи­цируемая модель 7, керамический стояк 9 и отводы 5 под выпора. Модель и отводы облицовываются вручную самотвердею­щей смесью 8 толщиной 40-70 мм.

Рис. 6.5. Формовка по цельной модели без разъема формы: — модель; 2 — литниковая система из керамических трубок; 3 — нижняя опока;

4 — формовочная смесь;

5 — грузы; 6 —- верхняя опока; 7 — прибыль;

8 — вставка

Одновременно присоединяют литни­ковую систему 1 к модели, которую об­лицовывают самотвердеющей смесью. Во избежание размыва смеси напротив стоя­ка укладывается керамическая плитка 2. Оставшийся объем опоки заформовывается наполнительной песча- но-глинистой смесью. На опоку 4 устанавливается опока 3 с кресто­винами 16, которая заформовывается смесью 10. Опоки совместно с подмодельной плитой поворачивают на 180°, устанавливают на плац, подмодельная плита снимается, и устанавливается верхняя опока 11 с крестовиной. Карманы и полости в верхней части модели заполняются самотвердеющей смесью, которая уплотняется ручны­ми трамбовками. Затем устанавливают выпора 12, деревянную мо­дель стояка 13, и опока заполняется наполнительной формовочной смесью, которая уплотняется над моделью ручными трамбовками.

Рис. 6.6. Формовка в трех опоках по цельной модели из пенополистирола: а) формовка нижней полуформы; б) форма в сборе

При готовности верхней полуформы в ней делаются вентиля­ционные наколы, модель стояка извлекается, затем устанавливает­ся литниковая чаша 14, и производится заливка формы металлом.

На рис. 6.7 представлена технология формовки с частичным удалением модели для получения отливки «козлы раскатные» чер­ным весом 21 т в кессоне. Модель 1 (рис. 2.32) устанавливается стойками вниз на подготовленную заранее жесткую постель в кес­соне. Стойки из пенополистирола фиксируются между собой че­тырьмя металлическими стяжками 2. Затем нижние части стоек об­лицовываются вручную самотвердеющей смесью 7 толщиной 100— 200 мм и на высоту 200-250 мм, которая уплотняется вручную. Предварительно, при подготовке постели, укладываются элементы литниковой системы 75 и 76 из керамических трубок и газоотвод­ная труба 6 из постели. Затем на постель устанавливаются прямо­угольные деревянные модели вентиляционных колодцев 4 и пода­ется наполнительная песчано-глинистая смесь 5, которая послойно уплотняется пневматическими трамбовками на высоту облицовочного

Рис. 6.7. Формовка в кессоне с частичным удалением модели

Слоя. Формовка продолжается до середины моделей стоек, после чего верхняя часть модели снимается, и формовка продолжается до разъема модели. По разъему модели устанавливаются электро­контакты Ki и K2, соединенные с источником тока П и электриче­ской лампочкой JI. По мере формовки модели колодцев переме­щаются вверх. По окончании формовки стоек на них устанавлива­ется отъемная часть модели, и формовка продолжается до линии разъема формы, совпадающей с верхом кессона. Затем устанавли­ваются деревянная модель прибыли 9, элементы литниковой си­стемы 16, металлические прутки для формовки воздушных кана­лов 8 и опока верха 10. На модель прибыли после ее облицовки эк­зотермической смесью устанавливается модель колодца 77. В оболоч­ке из экзотермической смеси делаются вентиляционные каналы 8 (рис. 6.7), После окончания формовки верхней опоки 10 она сни­мается, и модель прибыли извлекается. Затем удаляется верхняя часть модели из пенополистирола, и форма собирается. Из верхней полуформы извлекается модель колодца, на низ колодца устанав­ливается металлическая решетка, и он засыпается керамзитом и кварцевым песком, а на форму накладывается крышка с отвер­стиями для выхода газов 14. Перед сборкой формы из ее нижней части извлекаются модели колодцев, производятся наколы 3 из колодцев в сторону модели и колодцы засыпаются керамзитом 13, который уплотняется трамбовками. На верхнюю форму устанав­ливают литниковую воронку 20, элементы литниковой системы 18, 19, воронку 21 и грузы 72. Форма заливается из стопорного ковша первоначально через воронку 20. После того как заполнится ме­таллом нижняя часть формы, о чем просигналит лампочка JI, за­ливка продолжается через литниковую воронку 21 непосредствен­но в прибыльную часть формы. Во время заливки формы металлом идущие из выпоров и вентиляционных каналов газы поджигаются. Заливка формы протекает спокойно, без выделения сажи и дыма.

На рис. 6.8 представлена отливка «козлы раскатные» в обруб­ном цехе после ее извлечения из кессона. На рис. 6.9, а — отливка станины кузнечного молота (модель на рис. 2.30), на рис. 6.9, б — отливка стола формовочной машины (модель на рис. 2.31), на рис. 6.9, в — отливка корпуса подшипника (модель на рис. 2.29).

Рис. 6.9. Стальные отливки: а) станина кузнечного молота из стали ЗОЛ массой ST; б) стол формовочной ма­шины из стали ЗОЛ массой 4 т; в) корпус подшипника из стали 45Л массой 380 кг

(см. также с. 271)

Рис. 6.9. Окончание