Технологии изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах.

Технология изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах на АФЛ безопочной формовки с вертикальной плоскостью разъема

Эта технология разработана известной фирмой «ДИСА» («Данск Индустри Синдикат А\О») в 60-70-х годах и введение автоматизированных формовочных линий (АФЛ) Дисаматик произвело революцию в литейном производстве.

В настоящее время успешно эксплуатируются модификации ДИСАМАТИК 2013 Мк 4, ( размер формы480х600, толщина форм от120 до 330мм), 2032, (размер формы600х775, толщина форм от150 до 400мм)и 2070(размер формы 700х950, толщина форм от 200 до 560мм),как за рубежом так и в нашей стране. В зависимости от массы и использования стержней при изготовлении отливок или без стержней производительность современных АФЛ ДИСАМАТИК составляет от 200 до 500 форм в час. Это является одним из важных преимуществ этих автоматических линий [5].

К преимуществам АФЛ ДИСАМАТИК можно также отметить:

- высокую размерную точность, которая в зависимости от сложности отливок, сплава и их массы соответствует от 7т до 9т по ГОСТ 26645-85(изм.1,1989г);

-малую потребность в площади;

- высокую технологическую гибкость – модельные плиты могут быть заменены через 2 мин только с помощью замков модельных плит;

- низкие затраты на техобслуживание АФЛ хорошо известны высокой надежностью;

- низкую себестоимость при высокой степени автоматизации с использованием вертикальной литниковой системы значительно снижающую затраты на зачистку литья, что повышает выход годного;

- автоматическую простановку стержней с использованием стержнеукладчика и специальную конструкцию фиксаторов, удерживающих их в литейной форме

Описание процесса

Формовочная машина ДИСАМАТИК имеет камеру, в которой формируется литейная форма. Камера ограничивается в верхней части надувной плитой, в которой имеется экструзивная щель для подачи формовочной смеси, в нижней части донной плитой, выполненных из нержавеющей стали с высокой точностью. Боковые поверхности камеры ограничивается прессовой и плитой противодавления (поворотной), на которых монтируются с высокой точностью модели и элементы литниковой системы. Последовательность операций по изготовлению литейной формы сводится к следующему, рис. 3.1:

Рис. 3.1. Последовательность изготовления литейной формы на машине Дисаматик

Бункер машины располагается над формовочной камерой и соединен с ней эжекторной канавкой. Оптимизация ее размеров способствует созданию порога формовочной смеси над канавкой в бункере. Футеровка бункера изготавливается из нержавеющей стали, чтобы формовочная смесь не прилипала к его стенкам. Формовочная смесь вдувается в формовочную камеру с помощью сжатого воздуха. Основными компонентами механизма надува являются воздухоприемник и пескодувный клапан. Давление воздуха в воздухеприемнике подается от компрессора через особое впускное отверстие и его можно регулировать.

При закрытом шибере открывается пескодувный клапан на заданное время и формовочная смесь вдувается через инжекторную канавку в формовочную камеру. Происходит предварительное уплотнение смеси в камере (операция 1).

Прессовая плита с расположенными на ней моделями под действием гидроцилиндра доуплотняет формовочную смесь в камере. Возможны два варианта: одностороннее уплотнение (только со стороны прессовой плиты) и двухстороннее уплотнение (в последнем случае плита противодавления с расположенными на ней моделями также доуплотняет смесь в камере с помощью гидравлического усилия.) операция 2. Происходит окончательное уплотнение литейной формы (часто называют ком смеси). Как правило двухстороннее уплотнение применяют для форм с толщиной свыше 400мм, поскольку качество форм, имеющих толщину до 400 мм при одностороннем и двухстороннем уплотнении, одинаково.

Следующим циклом поворотная плита (противодавления) отводится из камеры и поворачивается к верху, освобождая пространство для перемещения кома смеси из камеры с помощью гидроцилиндра до соприкосновения со стопкой аналогичных форм (операция 3). При этом скорость перемещения кома смеси сначала максимально возможная, а перед соприкосновением со стопкой минимальная. Это плозволяет производить сборку с высокой точностью и качеством.

При достижении заданного давления между формами начинается ускорение всего ряда форм (операция 4). ПКФ (прецизионный конвейер форм) предназначен для точного перемещения цепочки форм в зону заливки. В процессе этого движения давление, поступающее от прессового поршня формовочной машины, остается постоянным, что способствует поддерживанию постоянного давления между формами.

Величина давления устанавливается с учетом достижения оптимальной осевой нагрузки на формы, т.е. с учетом минимального усилия сжатия, необходимого для предотвращения образования зазоров между формами вследствие воздействия термостатического давления.

Это уравновешенное усилие распределения обеспечивает оптимальное использование модельных плит и полностью исключает деформацию форм.

Когда усилие подхода выбрано с учетом моделей, смеси и типа металла, синхронизированные системы электроуправления, формовочной машины и СЛК (синхронный литейный конвейер), предназначен для перемещения форм в зоне охлаждения, автоматически регулируют усилие перемещения в зависимости от трения и нагрузки от ряда форм. Ряд форм продвигается вперед на расстояние, точно равное толщине одной формы.

При остановке ряда форм задняя модельная плита медленно отходит и занимает исходное положение в камере (операция 5).

Наконец, передняя модельная плита становится вертикально, закрывая вход в камеру. Рабочий цикл завершается (операция 6).

Полная синхронизация формовочной машины с системой перемещения форм является характерным признаком АФЛ ДИСАМАТИК

Отличительной особенностью принципа ДИСАМАТИК является система замкнутого усилия, применяемая в операции прессования.

Из-за особой конструкции машины на ее основание передаются только динамические усилия ускорения, поэтому требуется очень простой фундамент.

Прилагаемое сжатие при прессовании должно соответствовать размеру и форме моделей, а также свойствам формовочной смеси и качеству металла.

Например, для ДИСАМАТИК 2013 Мк4 усилие сжатия, прилагаемое к поверхности формы, регулируется от 0 примерно до 20 бар. Но обычно сжатие около 10 бар бывает оптимальным. Такое сжатие обеспечивает достаточную прочность форм, хорошую газопроницаемость и исключает измельчение песчаных зерен. В то же время оно позволяет применять формовочную смесь с относительно низким влагосодержанием (от 3 до 4%), что значительно снижает влияние зоны конденсации на деформацию формы. Кроме того, относительно низкое сжатие прессования ведет к легкой выбивке отливок из форм. Возвратная смесь при таком сжатии не содержит твердых кусков

Прочная конструкция прессового механизма противодавления обеспечивает полную параллельность моделей при извлечении модели из формы, что является первым условием сохранения контура форм. За счет сравнительно умеренного сжатия прессования воздействие упругих свойств смеси не оказывает значительного влияния, поэтому при извлечении модели из формы не требуется дополнительных устройств, для сохранения целостности формы, например, создании давления воздуха между моделью и формой.

Модельная оснастка.

« … отливки никогда не будут лучше своих моделей» этот принцип фирмы

ДИСА полностью выполняется в процессе проектирования модельной оснастки. Целью применения Дисаматик - изготавливать отливки со следую-щими характеристиками:

- минимальное смещение частей отливок по плоскости разъема;

-минимальные допуски на размеры;

- высокая чистотаповерхности отливок;

-минимальное изготовление стержней;

- высокая производительность;

-минимальная стоимость производства.

Все вышеперечисленные характеристики непосредственно зависят от качества модельной оснастки.

Модельные плиты

Стандартная модельная плита изображена на рис. 3.2

Четыре запирающих винта (а) установлены на задней поверхности модельной плиты. В качестве одного из вариантов имеется автоматическое закрепление плит на машине. Стандартная система обеспечивает фиксацию модельной плиты четырьмя болтами спереди. Оба типа модельных плит имеют два отверстия для направляющих(в). Нижние края плит снабжены нейлоновыми скребковыми пластинами (с), которые препятствуют попаданию смеси под модельные плиты. Скребки закрепляются с помощью металлических

Рис. 3.2 Стандартная плита Дисаматик

планок (d). Плиты снабщены четырьмя отверстиями для болтов (е). Направляющие втулки (f) могут быть использованы для предыдущих модельных плит формовочных машин ДИСАМАТИК.

Материал модельных плит

Модельные плиты обычно изготавливаются из чугуна, прошедшего отжиг для снятия напряжения. Используют также плиты из стали и алюминия. Для понижения веса толстые модельные плиты изготавливаются из алюминия, вставленного в стальную раму. Когда используется алюминий смола в качестве материалов для модельных плит, допуски на длину и ширину плиты должны отличаться от допусков на чугунные плиты. Это вязано с тем фактом, что коэффициенты теплового расширения могут быть различными для чугуна и алюминия. С другой стороны, толстые модельные плиты должны иметь литую конструкцию. Они могут быть сплошными или с углублениями на задней стороне для уменьшения массы.

Также толстостенные модельные плиты могут изготавливаются с каркасно-реберной подкладкой.

На выбор материаламоделикроме продолжительности работы будут оказывать влияние высота модели, расположение модели на плите, геометрия модели, а также, где расположена модель: на прессовой или плите противодавления. Давление воздуха, тип формовочной смеси, температура модели, влияют на износа и, следовательно, на долговечность модели. Приведенные ниже данные табл.3.1,следует принимать с оговорками, но тем не менее они дают ясное представление о том, что выбрать.

Выбор материала моделей и модельных плит

Таблица 3.1

№ по порядку	Материал моделей и модельных плит	Долговечность(количество изготовленных форм)
	Мягкий пластик	100-500
	Твердое дерево	500-1000
	Твердый пластик	1000-5000
	Пластичный пластик	2000-10000
	Эпоксидная смола	5000-50000
	Полеуретановая смола	20000-60000
	Алюминиевые сплавы	20000-60000
	Медные сплавы	40000-60000
	Литейный серый чугун	200000-300000
	Низколегированная сталь	300000-500000

Покрытие металлических моделей никелем или хромом приводит к дальнейшему увеличению долговечности не только из-за увеличение твердости, но и из-за того, что модели можно снять с плиты и нанести повторно слой покрытия, когда наступит его износ.

Для длительных производственных циклов фирма рекомендует модели из литейного чугуна. Сравнительно умеренные дополнительные затраты будут возмещены увеличением долговечности. Однако на многих литейных предприятиях для машин Дисаматик с успехом используются также модели из смол, в особенности из полиуретановых смол, которые получили распространение в массовом производстве.

Размеры стандартных модельных плит для разных типов ДИСАМАТИК линий представлены в табл. 3.2

Размеры стандартных плит

Таблица 3.2.

Габаритные размеры, мм
А
В
С