Машинная формовка

Категория:
Литейное производство


Машинная формовка

Машинная формовка является основным методом изготовления форм в массовом, крупносерийном и серийном производствах. Машины позволяют механизировать две основные операции формовки: уплотнение смеси и удаление модели из формы и, кроме того, некоторые вспомогательные операции (устройство литниковых каналов, поворот опок и т. д.). При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность геометрических размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшаются санитарно-гигиенические условия в цехе, уменьшается количество брака.

Процесс изготовления форм в парных опоках на машинах осуществляется следующим образом. Формовочная смесь каким-либо транспортным устройством (системой ленточных конвейеров или электротельфером с бадьей) подается в бункеры, установленные над машинами. Пустые опоки (верхняя и нижняя) с места выбивки форм подаются к машинам по рольгангам. Как правило, нижнюю полуформу изготовляют на одной машине, а верхнюю — на другой. На стол машины устанавливают опоку, далее с помощью дозатора или питателя опоку заполняют смесью из бункера. Затем уплотняют смесь. Готовую полуформу снимают с машины и подают на приемное устройство (чаще всего рольганг), где полуформу отделывают (устраняют дефекты, делают вентиляционные каналы, окрашивают, если это необходимо и т. д.) и затем транспортируют на сборку. Если форма должна быть высушена, то полуформы направляют в сушило до сборки и только после остывания и отделки — на сборку.

В массовом производстве мелких отливок иногда применяют безопочную формовку. Этот способ правильнее было бы называть способом безопочной заливки, так как формовку осуществляют несообразно применять для форм, изготовляемых прессованием под высоким давлением.

Формовочные машины

Формовочные машины классифицируют по методам:
1) уплотнения смеси;
2) удаления модели из формы;
3) приведения машины в действие.

Классификация машин по методу уплотнения формовочной смеси. Различают следующие типы формовочных машин:
1) с ручным уплотнением;
2) прессовые с давлением прессования до 5 кгс/см2 и более 10 кгс/см2;
3) встряхивающие;
4) пескометы;
5) пескодувные;
6) пескострельные;
7) специальные (уплотнение формовочной смеси осуществляется методами, отличными от перечисленных).

На машинах с ручным уплотнением смесь уплотняют ручными или пневматическими трамбовками. По существу эти машины являются только приспособлениями для извлечения модели из формы. Сейчас такие машины не делают, хотя их и продолжают применять в действующих цехах. Эти машины имеют малую производительность.

Прессовые машины. Различают машины с верхним и нижним прессованием. При верхнем прессовании плиту с моделью укрепляют на столе. На плиту устанавливают опоку с наполнительной рамкой, затем в них насыпают формовочную смесь. Стол с опокой поднимается и прессовая колодка, входя внутрь наполнительной рамки, уплотняет формовочную смесь. Прессование заканчивается в момент, когда вся формовочная смесь, находящаяся в наполнительной рамке, перейдет в опоку. Высота прессовой колодки и высота наполнительной рамки одинаковые.

По мере удаления от прессовой колодки степень уплотнения уменьшается до определенного предела и затем несколько“возрастает из-за сопротивления, которое оказывает жесткая плоскость модельной плиты передвижения смеси в процессе уплотнения.

С увеличением высоты опоки увеличивается неравномерность уплотнения смеси. По этой причине высота опок ограничивается размером 200-250 мм.

В машинах с нижним прессованием (рис. 48, б) роль наполнительной рамки выполняет углубление в неподвижном столе. По сравнению с верхним прессованием степень уплотнения смеси будет больше у модели. Этот вариант технологически более благоприятен, однако такие машины обладают худшими эксплуатационными качествами.

Рис. 1. Схема верхнего (а) и нижнего (б) прессования и график распределения плотности по высоте опоки

В некоторых машинах прессование осуществляется вместе с вибрацией. Песчинки смеси совершают колебания с малой амплитудой и с большой частотой, трение между ними и о боковые стенки опоки уменьшается. В результате прессование происходит более эффективно, т.е. значительно улучшается равномерность уплотнения в форме. В этом случае можно применять более высокие опоки.

Прессовые машины, работающие под высоким давлением до 20 кгс/см2 и более, позволяют уплотнять смеси в высоких опоках, которые ранее использовали на встряхивающих машинах, работающих с большим шумом. Прочность формовочной смеси при этом способе уплотнения увеличивается за счет сцепления зерен песка, а не за счет сил связи между водными оболочками вокруг зерен песка. Поэтому на этих машинах можно использовать смеси с пониженной влажностью (1,5-3%), что уменьшает брак отливок по газовым раковинам.

Рис. 2. Схема работы встряхивающей формовочной машины и распределение степени уплотнения смеси по высоте опоки

Встряхивающие машины. На столе машины (рис. 2, а) укреплена плита с моделью, на которую устанавливают опоку, заполняемую формовочной смесью. Стол поднимается под давлением воздуха на 30-80 мм. После того, как поршень 4 дойдет до отверстия, сжатый воздух выходит, и стол, падая, ударяется о преграду. Уплотнение происходит под действием сил инерции смеси. Число ударов стола о преграду, которой являются борта пневматического цилиндра, составляет 30-50 в минуту.

При встряхивании наиболее сильно уплотняются нижние слои, непосредственно прилегающие к модельной плите. По мере удаления от плиты масса вышележащего слоя смеси уменьшается, а следовательно, и уменьшается степень уплотнения. Верхний слой смеси остается практически неуплотненным.

Характер распределения плотности смеси по высоте опоки при встряхивании описывается кривой, приведенной на рис. 2, б.

Верхние слои смеси в опоках уплотняют дополнительным прессованием — подпрессовкой. С этой целью на машинах устанавливают специальные подпрессовочные устройства.

Характер распределения плотности смеси по высоте опоки при встряхивании с подпрессовкой описывается кривой.

Пескометы. Основной рабочей частью пескомета является головка. Внутри кожуха головки с большой скоростью вращается ротор с одной или (реже) двумя лопатками. Скорость вращения ротора до 1500 об/мин. Через отверстие в кожухе лопатки выбрасывают смесь. При падении за счет сил инерции смесь уплотняется.

Головку монтируют на подвижной консоли пескомета, что дает возможность перемещать ей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Смесь в головку подается транспортером. Поэтому можно уплотнять смесь в опоках больших размеров. Степень уплотнения смеси по высоте опоки практически одинаковая (рис. 3, б). С помощью пескомета можно изготовлять формы в опоках любой высоты.

Рис. 3. Схема уплотнения смеси пескометом и распределение степени уплотнения смеси по высоте опоки

Производительность пескометов составляет обычно не менее 10-12 м3!ч формовочной смеси, поэтому их целесообразно применять для изготовления средних и крупных форм и стержней. Пескометы только заполняют смесью опоки и уплотняют ее. Другие операции, относящиеся к формовке, они не выполняют.

Следует отметить, что формы или стержни с помощью пескометов изготовляют двумя способами:
1) перемещением пескомета относительно неподвижных опок или стержневых ящиков;
2) перемещением на каком-либо транспортном устройстве опок или стержневых ящиков относительно неподвижно установленного пескомета.

Пескодувные машины. Формовочную (стержневую) смесь вдувают в опоку (стержневой ящик) под значительным давлением. Вибратор предусмотрен для предупреждения зависания смеси в бункере. После заполнения резервуар цилиндром 6 перемещается по польгангу на рабочую позицию. При этом бункер перекрывается шиберным затвором. Опока (стержневой ящик) прижимается столом к вдувной плите. Сжатый воздух через распределитель поступает в пескодувный резервуар и через вдувные отверстия выносит смесь в виде песчано-воздушной массы в полость опоки (стержневого ящика) и уплотняет ее. В опоке (в стержневом ящике) имеются отверстия (венты), закрытые сеткой и предназначенные для выхода воздуха из полости опоки (ящика). Воздух, стремясь выйти через венты, приобретает высокую скорость, что содействует уплотнению смеси. Если изготовляемый стержень имеет сложную конфигурацию, то венты следует располагать в труднодоступных для смеси местах ящика.

Рис. 4. Схема работы пескодувной машины: а — надув смеси в стержневой ящик; б — заполнение пескодувного резервуара смесью

Пескострельные машины. Пескострельные машины являются разновидностью пескодувных машин. Смесь в пескострельных машинах уплотняется мгновенным перемещением смеси под давлением воздуха из пескострельного резервуара через вдувное отверстие в .стержневой ящик (в опоку). Сжатый воздух из резервуара через быстродействующий клапан большого сечения поступает в рабочий резервуар. Давление в резервуаре мгновенно повышается и ударно действует на смесь, выбрасывая ее через вдувное отверстие в полость стержневого ящика (опоки). Сопло (вдувное отверстие) обязательно должно быть конической формы, как показано на рис. 52, чтобы воздух не прорвался в стержневой ящик и не ухудшил качество уплотнения смеси. Отверстия во вдувной плите необходимы для удаления воздуха, вытесняемого смесью из стержневого ящика. В стержневом ящике (опоке) венты, как правило, отсутствуют, что в значительной степени удешевляет конструкцию ящика (опоки).

В пескострелыюм процессе не происходит образования воздушно-песчаной смеси. Уплотнение смеси происходит за счет кинетической энергии потока смеси.

Отсутствие песчано-воздушной массы резко снижает абразивное действие потока смеси на оснастку, что позволяет применять деревянные ящики.

На пескострельных машинах в СССР и за рубежом преимущественно изготовляют стержни.

Специальные магазины. Примерами таких машин могут быть машины для формовки труб, уплотняющие смесь в опоках механически действующими трамбовками, или машины, уплотняющие смесь шнеками. Такие машины применяют сравнительно редко.

Классификация машин по методу извлечения модели из формы. Эти машины подразделяют на следующие типы:
1) со штифтовым подъемом опок;
2) с протяжкой модели;
3) с поворотной плитой;
4) с перекидным столом.

Машины со штифтовым подъемом опок (рис. 53, а). После уплотнения смеси в опоке четыре штыря (штифты) проходят через отверстия в подмодельной плите и, упираясь в углы опоки, поднимают ее над моделью, которая вместе со столом 5 машины остается неподвижной. Подъем штифтов и их передвижение осуществляется пневматическими цилиндрами. Для предупреждения перекосов опоки и разрушения формы необходимо, чтобы верхние концы штифтов были установлены точно на одном уровне.

На практике машины со штифтовым подъемом применяют только для формовки по простым и невысоким моделям.

Рис. 5. Схема работы пескострельной машины

Протяжку осуществляют двумя способами: с проваливающейся моделью и в комбинации со штифтовым подъемом.

Рис. 6. Схема машины со штифтовым подъемом опок (а) и протяжкой модели (б, в)

При первом способе после уплотнения смеси в опоке модель опускается специальным механизмом через прорези в неподвижной подмодельной плите. Затем опоку снимают с машины и отправляют на сборку. Выступающие части формы, расположенные между ребрами, при протяжке модели поддерживаются снизу неподвижной подмодельной плитой, поэтому они не обваливаются. При втором способе протяжки на специальной протяжной плите устанавливают опоку. Плита имеет прорези, соответствующие конфигурации модели. После уплотнения смеси в опоке модель, закрепленная на столе, остается неподвижной, а протяжная плита, поддерживающая кромку смеси около модели, вместе с опокой поднимается штифтами. Таким образом, осуществляется протяжка модели. С протяжной плиты опока снимается каким-либо транспортным устройством и отправляется на сборку форм.

Машины с поворотной плитой. После уплотнения формовочной смеси в опоке плита, на которой закреплены плита с моделью и опока, поворачивается вокруг на 180°. Затем опоку отсоединяют от поворотной плиты и передают на приемный стол, который, опускаясь, производит протяжку модели. Готовая полуформа по какому-либо транспортному устройству (чаще всего рольгангу) направляется на сборку.

Машины с перекидным столом. Принцип работы машины с перекидным столом аналогичен принципу работы машин с поворотной плитой, а сами машины различаются только конструктивным исполнением.

Классификация машин по типу привода. По типу привода машины подразделяют на ручные, пневматические, гидравлические, электрические.

Машины с ручным приводом малопроизводительны и в настоящее время почти не применяются.

Пневматические машины наиболее распространены на практике. Они просты по конструкции, требуют меньше ухода, чем другие типы машин, работают от сети сжатого воздуха (давление 5-7 ат).

Рис. 7. Схема машин с поворотной плитой (а) и перекидным столом (б)

Гидравлические машины приводятся в действие жидкостью под давлением от 50 до 100 am.

Каждый класс машин обладает определенными преимуществами и недостатками, которые, в конечном счете, определяют область их применения. Обычные прессовые формовочные машины дают удовлетворительное качество форм при использовании невысоких опок (высотой до 250 мм). Кроме того, конструктивные особенности этих машин ограничивают возможность изготовления крупных форм размером более 1000-1200 мм по ширине.

Прессовые машины, работающие под высоким давлением, позволяют получать формы в опоках высотой 500 мм и более с высокой степенью уплотнения и использовать смеси с пониженной влажностью, что улучшает качество литья.

Встряхивающие машины позволяют получать формы в опоках любых размеров (от малых до самых крупных), но их нерационально использовать для опок высотой меньше 200 мм. Наилучшее уплотнение достигается при встряхивании с последующей подпрессовкой. Производительность прессовых машин выше производительности встряхивающих, так как при встряхивании для уплотнения формы необходимо произвести 30-50 ударов, на что расходуется больше времени, чем на один ход стола при прессовании.

Встряхивающие машины с прессовыми колодками являются наиболее распространенными формовочными машинами, но в последние годы их стали вытеснять прессовые машины, работающие под высоким давлением, а также машины других типов. Встряхивающие машины работают с большим шумом.

Пескомет механизирует операции заполнения опоки и уплотнения смеси, но извлечение модели из формы производят отдельно. Пескомет рациональнее использовать для уплотнения крупных форм единичного и мелкосерийного производства.

Пескодувные и пескострельные машины обладают высокой производительностью, дают качественное уплотнение смеси. Особого внимания заслуживают пескострельные машины.

По сравнению с пескодувными машинами в них меньше расход воздуха, шире диапазон применяемых смесей. На пескодувных и на пескострельных машинах можно получать стержни любой сложности.

Автоматические формовочные машины

Формовочные и стержневые машины выполняют трудоемкие процессы формовки (уплотнение смеси, извлечение модели), но все-таки многие мелкие операции, снижающие производительность (очистка моделей, установка опок и т. д.) выполняются вручную. В СССР созданы высокопроизводительные формовочные машины, в которых механизированы все операции (кроме простановки стержней в форму).

Полуавтоматические и автоматические формовочные машины подразделяют на однопозиционные проходные и многопозиционные карусельные.

На однопозиционных проходных машинах все операции формовки осуществляются последовательно (обдувка модели воздухом, подача смеси в опоку, уплотнение, подпрессовка, снятие полуформы с подмодельной плиты и подача ее на приемное устройство).

Многопозиционные карусельные машины имеют четыре и более позиций, расположенных с равными интервалами на круглом столе. На каждой позиции параллельно (одновременно) с другими выполняются различные технологические операции.

На рис. 8 представлена схема работы автоматической проходной однопозиционной встряхивающей формовочной машины с протяжной рамой. С участка выбивки пустые опоки толкателем по рольгангу подаются к машине. Шаг подачи опоки равен размеру опоки по ширине. Подъемный стол в нижнем положении находится на одном уровне с подающим рольгангом и является как бы отдельной секцией рольганга. Опока толкателем перемещается на подъемный стол. В это время протяжная рама с заформованной опокой находится на одном уровне со столом. Ходом толкателя пустая опока сталкивает полуформу с протяжной рамы и занимает ее место. Одновременно дозатор с воронкой и прессовой траверсой перемещаются до тех пор, пока воронка не расположится над пустой опокой. Протяжная рама с пустой опокой опускается на модельную плиту, открывается днище дозатора и отмеренная порция формовочной смеси через воронку насыпается в опоку. Затем начинается процесс встряхивания. Пустой дозатор с воронкой перемещается вправо под бункер, из которого поступает очередная порция смеси.

Вместе с дозатором передвигается и прессовая траверса. Она останавливается над столом машины. К этому моменту встряхивание заканчивается и прессовый поршень 9 поднимает стол и с ним подмодельную плиту и опоку. С помощью прессовой траверсы производят подпрессовку верхних, слабо уплотненных при встряхивании слоев формовочной смеси. Затем прессовый поршень начинает опускаться вместе с подмодельной плитой и опокой. Протяжная рама с опокой останавливается на одном уровне с приемными столами, а модель с плитой, жестко укрепленной на прессовом столе, продолжают опускаться, осуществляя тем самым протяжку модели. Готовая полуформа последующей пустой опокой сталкивается на стол-кантователь, который, поворачиваясь на 180°, ставит полуформу разъемом вверх на приемный рольганг. Стол-кантователь делают в машинах, предназначенных для изготовления нижних полуформ, так как он выдает их в удобном для сборки форм положении. В машинах для изготовления верхних полуформ стола-кантователя нет, готовая полуформа сталкивается сразу же на приемный рольганг. Затем готовые полуформы поступают на сборку форм.

Рис. 8. Схема работы формовочного автомата: 1 — толкатели; 2 — рольганг для подачи опок; 3 — подъемный стол; 4 — воронка; 5 — дозатор; 6 т- бункер со смесью; 7 — прессовая траверса; 8 — протяжная рамка; 9 — корпус машины; 10 — приемный стол-кантователь; И — рольганг для подачи полуформ на сборку

На рис. 9, а приведена упрощенная схема карусельного четырехпозиционного формовочного автомата. Механизмы машины, производящие технологические операции, расположены неподвижно относительно перемещающихся на карусели полуформ. Во время работы карусель периодически поворачивается на г/л оборота. На позиции осуществляются операции обдувки смазки модели. На 11 позиции на подмодельную плиту устанавливается пустая опока, которая подается толкателем по рольгангу на кромочный рольганг, а с него на подмодельную плиту. Пои этом секции кромочного рольганга расходятся, как показано на рис. 9, б. На этой же позиции происходит заполнение опоки смесью.

Рис. 9. Схема четырехпозиционного формовочного автомата

На III позиции смесь уплотняется встряхиванием с подпрессовкой. На IV позиции осуществляется протяжка модели и съем готовой полуформы с помощью толкателя и кромочного рольганга. Затем по рольгангу 6 полуформы поступают на сборку.

На формовочном автомате на каждой позиции все механизмы работают одновременно и параллельно, что обусловливает его высокую производительность.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум