Сравнение методов уплотнения

Как было показано выше, уплотнение прессованием пригодно только для получения форм по относительно низким моделям. Более универсальны комбинированные методы уплотнения, в ко­торых прессование завершает процесс изготовления формы. При давлении прессования 0,7¸1 МПа получается плотная, практи­чески не деформирующаяся при заливке металла форма, что обеспечивает получение точных отливок с хорошим качеством поверхности.

Долгие годы в качестве предварительного метода уплотне­ния использовали встряхивание. Однако встряхивающие ма­шины малопроизводительны, и, что особенно важно, работают с большим шумом и вибрацией. Именно поэтому на новых авто­матических литейных линиях встряхивание уступает место но­вым методам уплотнения. В новых конструкторских разработках встряхивание применяют в основном для изготовления крупных форм.

В последнее время широко используют прессово-ударный метод уплотнения и встряхивание с последующим прессово-ударным уплотнением. Эти методы применяют на многих автоматических линиях. Методы позволяют увеличить производительность формовочных машин и автома­тов; формы получаются более плотными. Однако работа прессово-ударного механизма также сопровождается шумом, вибра­цией, динамическими нагрузками, хотя они и меньше, чем у встряхивающих машин. При использовании обоих методов тре­буется жесткая и прочная оснастка, так как износ моделей уве­личивается, форма всегда переуплотнена над моделью; степень переуплотнения зависит от высоты модели. Равномерное уплот­нение получают только при высокой средней плотности формы. Методы непригодны для получения крупных форм.

Гравитационно-прессовый метод хотя и позволяет произво­дить предварительное уплотнение без дополнительных затрат энергии (смесь в любом случае должна быть поднята на высоту 5¸7 м для заполнения бункеров), однако не обеспечивает получе­ния высокой плотности форм с высокими моделями.

Скоростному прессованию также свойствен высокий уровень шума, возникающий при ударе плиты о смесь. Однако выравни­вание плотности по горизонтальному сечению формы затруднено, поэтому при уплотнении формы по высоким моделям необхо­димо использовать профильные ударные плиты, что ограничи­вает область применения метода в массовом производстве.

Импульсный процесс наиболее универсален. Время уплотне­ния не превышает 0,1 с. При этом методе хорошо уплотняются узкие промежутки, как между моделями, так и между моделями и стенками опоки. Процесс пригоден для изготовления мелких и крупных форм, как по металлическим, так и по деревянным моделям. Импульсный процесс выгодно отличается от других процессов уплотнения тем, что он осуществляется с помощью предельно простого механизма уплотнения, имеющего минимальное число движущихся частей (клапан или вентиля­тор). При работе импульсных машин отсутствуют удары и ви­брация, а уровень шума существенно ниже, чем при работе дру­гих машин.

Для изготовления мелких и средних форм (раз­мером до 1500x1000 мм) целесообразно использовать импульсно-прессовый метод уплотнения при малом давлении воздуха в ресивере (0,7 МПа). При подпрессовке не только уплотняется контрлад формы, но стабилизируется плот­ность смеси во всем объеме формы, повышается плотность над верхними уг­лами модели, уплотненная смесь сильнее сцепляется с опокой, что имеет существенное значение для форм, изготовляемых на автоматических линиях. Уровень шума зависит от системы от­вода воздуха из формы. Обычно верхний предел уровня шума не превышает 85 дБ, однако при хорошей системе отвода воз­духа он ниже. Импульсное уплотнение с последующей срезкой рыхлого слоя следует применять для опок с размером более 1500x1000 мм, так как создание прессовых механизмов для та­ких опок затруднено.

Специальные исследования показали, что одинаковые ре­зультаты могут быть получены как при применении пневмоимпульсных установок высокого давления, так и при использова­нии установок низкого (сетевого) давления, но оснащенных бы­стродействующими клапанами. Установки второго типа более перспективны, так как при их эксплуатации не нужно дооснащать цех специальными компрессорами и создавать дополнитель­ную воздушную сеть.

Пескодувно-прессовый метод уплотнения широко применяют на современных автоматических линиях изготовления безопочных форм. Процесс транспортирования смеси потоком сжатого воздуха связан с большим расходом воздуха и по экономично­сти не идет в сравнение с процессом заполнения опоки (ка­меры) смесью под действием силы тяжести. Поэтому пескодув­ный (пескострельный) процесс целесообразно использовать лишь в случаях, когда обычная засыпка смеси не дает нужного эф­фекта, например, когда требуется заполнить объемы, не лежа­щие под впускным окном (отверстием). Это, прежде всего, отно­сится к формам, в которых модельные плиты при подаче смеси расположены вертикально, и к стержневым ящикам. При изго­товлении формы пескодувным способом время заполнения опоки смесью ненамного меньше времени засыпки опоки из располо­женного сверху дозатора (соответственно 0,1 и 0,3 с). Пескодув­ный метод заполнения опок целесообразно использовать и в тех случаях, когда расположение питающего устройства сбоку от опоки позволит упростить конструкцию машины.

Формовка пескометом, имеющим ковши обычной ширины, дает возможность получать качественные формы с достаточно высокой плотностью смеси. Однако качество формы во многом зависит от квалификации оператора. Такой пескомет не может обеспечить высокую производительность. Так, пескометом, вы­дающим 25 м³ смеси (по уплотненному объему) в час, при не­прерывной работе можно уплотнить 100 полуформ размером 1000x800x300 мм и 10 полуформ размером 3000x1500x500 мм. Поэтому пескометы целесообразно использовать в тех цехах, в формовочных отделениях которых невозможно ор­ганизовать стабильные технологические потоки, т. е. там, где нельзя использовать опоки постоянного размера, или в цехах крупного литья при формовке в почве или для изготовления особо крупных опочных форм. Однако в последнем случае все чаще используют отверждаемые формы из ХТС, которые уплот­няются на вибростолах.

Ширококовшовые пескометы имеют высокую производитель­ность (до 150 м³/ч). Их можно применять на автоматических линиях для изготовления форм постоянного размера. К недо­статкам таких пескометов следует отнести повышенный износ модели, разброс твердости, износ ковшей и сменных дуг.

Анализируя методы формообразования, в основном оцени­вают качество формы, степень универсальности процесса и ус­ловия работы на машине. Однако при разработке автоматиче­ских линий последний фактор не играет существенной роли. Не оказывает влияния на выбор процесса и степень универсально­сти в том случае, если линия предназначена для получения од­ного – двух видов отливок в массовом производстве. Главный фактор при разработке таких линий – возможность создания автомата с минимальным числом механизмов, в том числе уп­лотняющих. Разумеется, выбирать следует методы, обеспечи­вающие хорошее качество формы.

В заключение приведем данные об удельном расходе сво­бодного воздуха (на 1 м³ объема полуформы) для формовочных автоматов (машин) различных типов, м³/м³: 7,7 для прессового (p _пр = 1 МПа); 14,8¸22,2 для прессово-рычажного; 3,5¸6,18 для встряхивающего; 8,6 для прессово-ударного; 15,4¸35,4 для пескострельно-прессового; 10¸16 для пневмоимпульсного с дав­лением в ресивере 8¸10 МПа; 12¸14 для пневмоимпульсного с давлением в ресивере 0,7 МПа. Расчет произведен по паспорт­ным данным автоматов (машин), изготовляющих формы разме­ром от 900x700 до 1000x800 мм. У пескострельно-прессовых автоматов не учтен расход воздуха на подпрессовку.

Стержневые машины

Процесс изготовления стержней мало отличается от процесса изготовления форм, поэтому для изготовления стержней применяют те же машины, что и для изготовления форм. В качестве стержневых используют пескодувные (пескострельные), встряхивающие, вибропрессовые машины и пескометы. Поскольку основная номенклатура стержней имеет массу до 100 кг, наиболее широко применяют пескострельные машины как наиболее производительные и наиболее автоматизированные.

При производстве некоторых массовых отливок требуется большое количество одинаковых стержней постоянного сечения простой конфигурации (цилиндрические, призматические и т. д.). В этом случае целесообразно использовать мундштучные машины (рис. 37).

Рис. 37. Мундштучная стержневая машина

Мундштучная стержневая машина имеет предельно простую конструкцию. Она состоит из корпуса 5, верхняя часть которого является приемным бункером для смеси, мундштука 3, соединенного с корпусом накидной гайкой 4 и прессующего механизма. Прессующий механизм включает в себя подвижный полый плунжер 6, неподвижный стержень 8 и приводной кривошипно-ползунный механизм 7. Для приема стержня служит приемный стол 1. Для объединения всех элементов машины используются два опорных кронштейна 9 и 10 и основание 11.

При работе машины плунжер 6 запрессовывает стержневую смесь в мундштук 3. Благодаря трению смеси о стенки мундштука и стержень 8 происходит уплотнение смеси и на приемный стол выдавливается готовый стержень 2 некоторой длины. После сушки стержень разрезают на куски необходимой длины. Таким методом получают стержни поперечником от 18 до 100 мм.