Формовка крупных форм в кессонах с применением ЖСС

Уплотнение прессованием. Этот способ уплотнения путем сжатия (прессования) формовочной смеси под различным удельным давлением. Процесс уплотнения можно осуществлять с помощью верхнего и нижнего прессования, в соответствии с этим прессовые и формовочные машины делятся на машины с верхним и нижним прессованием (рис. 20).

а

б

Рис. 20. Схема верхнего (а) и нижнего (б) прессования

Установлено, что нижнее прессование дает лучшее уплотнение смеси вокруг модели, т.к. прессование осуществляется самой моделью.

Вместе с тем процесс нижнего прессования применяется реже верхнего, т.к. машины данного типа обладают худшими эксплуатационными качествами. При совмещении верхнего прессования с вибрацией уплотнение по высоте опоки несколько выравнивается.

Для данного процесса уплотнения рекомендуется применять формовочные смеси повышенной текучести, т.е. с малым коэффициентом внутреннего трения. Максимальные размеры форм получаемых данным способом уплотнения 600X800X300 мм, хотя это не предел. Повысить равномерность уплотнения формовочной смеси при верхнем прессовании можно путём применения в качестве уплотняющего органа машины эластичной диафрагмы, жесткой фасонной прессколодки или многоплунжерной прессовой головки.

Диафрагменное прессование – рисунок 21, основано на использовании резиновой диафрагмы, осуществляющей уплотнение смеси под воздействием сжатого воздуха.

Рис. 21. Схема диафрагменного прессования

Под действием сжатого воздуха диафрагма растягивается и равномерно уплотняет формовочную смесь, а поверхность её приобретает волнообразную форму, что способствует увеличению площади контакта её со смесью по сравнению с площадью плоской колодкой на 30-40 %.

Прессование многоплунжерной прессовой головкой заключается в том, что вся площадь прессующей колодки разбита на отдельные элементы (прессующие колодочки), которые работают от самостоятельных пневмо- или гидроцилиндров (рис. 22.)

Рис. 22. Схема прессования многоплунжерной головкой:

1 – прессующие колодочки; 2 – пневмоцилиндры; 3 – модельная плита; 4 – опока

Давление прессования прессующими колодочками в обычных машинах составляет 20-40 МПА (2-4 кгс/см²). По такой же схеме могут работать машины с давлением прессования 150-400 МПА (15-40 кгс/см²).

Пескометная формовка. Уплотнение смесей пескометами осуществляют при изготовлении средних и крупных форм и стержней при любой серийности производства. Это высокопроизводительные машины могут набить в опоки или стержневые ящики от 5 до 35 м³/ч смеси в зависимости от разновидности конструкций и модели. Устройство основной рабочей части пескомёта – метательной головки – схематически показано на рис. 23.

В металлическом кожухе (1) со скоростью 1400-1500 об/мин вращается горизонтальный вал, на конце которого насажен ротор с прикреплённым к нему сменным ковшом (2). Смесь подается в головку пескомёта транспортёром через окно (3) в стенке кожуха и подхватывается вращающимся ковшом, который с большой силой бросает её в опоку (или стержневой ящик) через выходное окно (4). Ударяясь о препятствие в форме, смесь уплотняется. Уплотнение смеси происходит троекратное:

– в ковше под действием центробежных сил;

– за счет энергии удара в опоке;

– ударом последующих порций – пакетов смеси.

Рис. 23. Работа метательной головки пескомёта

В результате получается равномерное уплотнение смеси по высоте опоки с небольшим его увеличением у модели. Плотность набивки смеси пескомётом не зависит от высоты и габаритов опоки.

В производстве применяют стационарные и передвижные (велосипедного типа) формовочные пескомёты. Данный способ уплотнения требует тщательной очистки горелой смеси от металлических включений и комков смеси. Несоблюдение этого приведёт быстро к выходу из строя головки пескомёта.

Вибрационно-ударное уплотнение. Этот способ уплотнения предложенный и разработанный ленинградским институтом ВПТИЛитпром, явился дальнейшим совершенствованием вибропрессования. На рис. 24. представлены две схемы прессования: а) – вибропрессование эластичной диафрагмой; б) – вибро-ударнопрессовое уплотнение жесткой колодкой.

Рис. 24. Схемы вибропроесссования с эластичной диафрагмой (а) и уплотнением грузовой плитой (б): 1 – уплотняющий элемент; 2 – опока; 3 – стол; 4 – амортизаторы; вибратор; 6 – ограничитель

При вибро-ударнопрессовом способе по сравнению с вибропрессованием, появляются дополнительные ударные нагрузки, обусловленные введением ограничителей. Итак, сущность способа – это колебание стола с модельно-опочной оснасткой с одновременным ударом за каждый полупериод, что приводит к значительному повышению сил инерции, а значит и уплотняющего воздействия. Этот процесс похож на встряхивание с малым ходом стола и большой частотой ударов. С целью уплотнения верхних слоёв сверху на смесь накладывается грузовая плита.

Уплотнение форм замораживанием.В данном способе изготовления литейных форм основным связующим является вода, а замораживание производится жидким азотом.

Существуют два способа замораживания форм:

– до снятия с модели;

– после извлечения модели.

При первом способе применяют формовочный песок с незначительным количеством формовочной глины, а при втором – используют песчано-глинистые смеси.

Формовка крупных форм в кессонах с применением ЖСС. Этот способ значительно упрощает технологию изготовления крупных форм при существенном улучшении их качества. Ни рис. 25. приведен пример изготовления формы с применением жидких самозатвердевающих смесей для крупных чугунных отливок.

Рис. 25. Пример изготовления крупной формы с использованием ЖСС

После фиксации модели 2 (рис. 25) планками 3 через отверстия в модели круглого или квадратного сечения 5 заливают смесь ЖСС и затем выдавливают ее толкателями 4 для лучшего заполнения подмодельного пространства. Затем заливают формовочную смесь по периферии зазор между стенками модели и кессона 1.

Во избежание всплывания модели при заливке ЖСС модель загружают. Через 35-40 минут ее извлекают, форму окрашивают противопригарной краской и сушат 3-4 часа (переносными газовыми сушилами). Вследствие высокой газопроницаемости форм из ЖСС отвод газов из формы значительно упрощается по сравнению с формовкой в почве.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие механизмы уплотнения форм применяются при прессовании? Как при этом распределяется плотность набивки по высоте опоки?

2. Какова сущность процесса уплотнения формы встряхивания, как распределяется степень уплотнения по высоте опоки?

3. Какова схема пескодувного уплотнения смеси, ее общность и различие с пескострельным уплотнением?

4. Назовите комбинированные способы уплотнения песчаных форм.

Лекция № 9