Оборудование для литья в оболочковые формы

Что такое литье в оболочковые формы

Такое название получил в нашей стране способ, запатентованный в 1943 г. в Германии И. Кронингом (отсюда распространенное за рубежом название «кронинг-процесс»). Данный способ входит в группу методов литья в разовые разъемные формы и позволяет получать отливки с толщиной стенки 3…15 мм и массой 0,25…300 кг из чугуна, стали и цветных металлов. Этим способом получают ответственные детали машин — коленчатые и кулачковые валы, шатуны, ребристые цилиндры и т п. (Rz = 80…40 мкм, точность — 12-14-й квалитет). Процессы изготовления оболочек легко поддаются автоматизации. Оболочковые формы и стержни производят на автоматических машинах и автоматических линиях.

Тонкостенные (толщина стенки 5…20 мм) формы изготовляют из песчано-смоляной смеси: мелкозернистого кварцевого песка или другого огнеупорного зернистого материала и термореактивной синтетической смолы (3…7 %). В качестве связующего чаще всего используют фенолформальдегидные смолы (СФ-12, СФ-15 и др.) с добавкой уротропина в количестве 8… 12 % от содержания смолы. Песчано-смоляную смесь готовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкой растворителя (холодный способ) или при температуре 100… 120 °C (горячий способ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затем комки смеси дополнительно дробятся до получения отдельных зерен, плакированных смолой, смесь загружается в бункер. Формовка производится по металлическим моделям.

Оболочковая форма состоит из двух полуформ с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема. Процесс изготовления оболочек из песчано-смоляной термореактивной смеси включает в себя следующие последовательные операции (рис. 1):

1. Металлическая модельная плита очищается, на нее пульверизатором наносится разделительный состав, облегчающий снятие оболочки.
2. Модельная плита нагревается в электрической печи до температуры 200…220 °C.
3. Плита 2 устанавливается над бункером 1 моделью вниз и закрепляется (рис. 1, я). Бункер переворачивают на 180°, и формовочная смесь 3 падает на нагретую модельную плиту (рис. 1, б). При выдержке в течение 20…30 с смола плавится и, обволакивая тонкой пленкой мелкие зерна песка, образует оболочку толщиной 8 мм.
4. Бункер возвращают в исходное положение, и непрореагировавшая формовочная смесь падает на его дно (рис. 1, в).
5. Снятую с бункера модельную плиту с непрочной оболочкой отправляют в электрическую печь, где нагревают до температуры 400 °C. Здесь смола в течение 90… 180 с полимеризуется и необратимо твердеет, образуя прочную оболочковую полуформу.
6. Готовая оболочковая полуформа 4 снимается (рис. 1, г). с модельной плиты 6.с помощью толкателей 5.
7. По такой же технологии изготавливают вторую полуформу.
8. Стержни 8 формуют в нагретых стержневых ящиках 7 (рис. 1, д) центробежным способом (можно еще и свободной засыпкой, бункерным и.пескодувным способами).
9. В одной из полуформ 9 (рис. 1,. е) на стержневые знаки устанавливают стержень, закрывают второй полуформой, скрепляют их скобами, струбцинами или склеивают по плоскости разъема.
10. Собранную оболочковую форму 10 помещают в металлический ящик, засыпают крупным песком или чугунной дробью и заливают металлом. К моменту полной кристаллизации металла отливки смола из смеси выгорает, форма и стержни разупрочняются и легко разрушаются, освобождая отливку 11 при выбивке (рис. 1, ж).

Рис. 1. Схема процесса литья в оболочковую форму

При производстве форм и стержней применяют три вида оборудования:

• для приготовления песчано-смоляных смесей;
• для изготовления форм и стержней;
• для склеивания полуформ.

Для приготовления смесей применяют все типы смесителей. Они должны обеспечивать получение однородных смесей при отсутствии нагрева. Приготовление плакированных смесей, при котором требуется подогрев, можно производить любыми смесителями с устройствами для дальнейшего охлаждения готовой смеси.

Рис. 2. Конструкция типовой модельной плиты

1. Модельное оборудование подготовки кокильного литья

У типовой модельной плиты для литья в оболочковые формы (рис. 2) металлические модели крепятся к плите 9. Прижимная плита 12 объединяет элементы конструкции в одно целое. Плита выталкивателей 13 удерживает выталкиватели 6 и 11, которые крепятся гайками 2 и 3, а также возвратные пружины 16, упоры 14. Планки торцевые 15 и боковые 1 ограничивают полуформу по периметру и предотвращают отслаивание незатвердевшей оболочки при подъеме с бункера; они крепятся винтами 5. Модели фиксаторов — центрирующих выступов 10 и углублений 7 — запрессованы в плиту 9. В плиту встраиваются трубки охлаждения 4 и термопара 8.

Оборудование для изготовления форм и стержней бывает одно- и многопозиционным, ручным, механизированным и автоматическим с различной производительностью. Подача формовочной смеси может выполняться несколькими методами. Пескодувный метод заполнения формы и уплотнения песчано-смоляной смеси является лучшим.

Схема пескострельной головки приведена на рис. 3. Стержневой ящик 10 устанавливают на столе 1, который, поднимаясь, прижимает его к надувной плите 3. Сжатый воздух из резервуара 7 через резко открываемый дутьевой клапан 8 поступает в песко- стрельный резервуар б, отчего давление в нем мгновенно повышается и воздух, ударно действуя на порцию песчано-смоляной смеси, выталкивает ее через конусную насадку 2 в нагретый стержневой ящик, благодаря чему в нем формируется и затвердевает стержень. Поступающий через прорези 5 на боковой поверхности гильзы сжатый воздух уменьшает трение смеси о стенки резервуара 6. Избыточный воздух из ящика 10 выходит через щелевидные отверстия 9, предусматриваемые в надувной плите или в ящике. Насадки 4 подбирают в зависимости от конфигурации и стержневого ящика.

Рис. 3. Схема пескострельной головки

2. Машины для кокильного литья

Однопозиционную полуавтоматическую пескодувную машину (рис. 4) применяют для изготовления стержней в нагреваемых ящиках размером до 700 х 550 х х 350 мм с вертикальным разъемом в цехах серийного и массового производства. Части нагреваемого стержневого ящика 7 соединяются с помощью цилиндра 2. На ящик при срабатывании цилиндра 3 опускается надувная головка 4, с помощью цилиндра 5 открывается шиберная заслонка, и песчано-смоляная смесь из бункера 6, находящегося в момент надува под давлением, по трубопроводу 7 заполняет рабочую полость ящика. Система отсоса 8 удаляет излишки песчано-смоляной смеси по трубопроводу 9 через сито 10 в приемный бункер 11. По окончании отвердевания стержня в момент раскрытия стержневого ящика срабатывают толкательная система и стержень. Предварительно просеянная песчано-смоляная смесь автоматически загружается в бункер 6. Температура нагрева стержневого ящика и выдержка после заполнения смесью и отвердевания обеспечивается автоматически.

Рис. 4. Схема пескодувных машин моделей 91873, 91874, 91875

В двухпозиционной машине УКФ-2 (рис. 5) для изготовления оболочковых форм механизированы основные трудоемкие операции и контроль технологических параметров процесса (температура нагрева, выдержка модельного комплекта под смесью, отверждение оболочек, их снятие с модели). Машина имеет электрические печи 2 и 5, смонтированные на общей станине 1. Печи закрываются автоматическими заслонками 6. Посередине смонтирован поворотный бункер 8 для формовочной смеси с поворотным механизмом 9, работающим от пневмоцилиндров. С обеих сторон от бункера находятся два стола для съема готовых оболочек.

Рис. 5. Двухпозиционная машина УКФ-2 для производства оболочковых форм

Съем производится с помощью управляемых ножными пневмокранами 10 пневмогидравлических цилиндров 7. Модельная плита над бункером повачивается пневматическим подъемником 4. Машина закрыта общим вытяжным кожухом 3.

Производительность. машины — 40 полуформ в час  при размерах плит 400.×.600 мм. Вместимость бункера — 80 кг.

Пневмосхема машины УКФ-2 приведена на рис. 6. Сжатый воздух поступает из магистрали через влагоотделитель 16 и масло- уловитель 17 к пневмоэлектрическому крану 25, который. подает его к.сдвоенным пневмоцилиндрам 9 и 23, поворачивающим бункер на 180° и обратно.(поворот осуществляется рейками, находящимися на штоке цилиндров, и зубчатым колесом, укрепленным на оси бункера).

Рис. 6. Пневматическая схема машины УКФ-2 для производства оболочковых форм

Краном 25 управляют с.помощью кнопок «Пуск» и «Стоп» на пульте Одновременно сжатый воздух поступает к ножным пневмокранам 21 и 26, поднимающим плиту с толкателями 6, возвращаемую в.исходное положение пружинами 7 в левой части машины, и плиту 11 с пружинами 12 в правой части. Через ресивер 24 и кнопочный кран 22 осуществляется работа пневмосъемника 8, поворачивающего модельную плиту над бункером 10. Пневмокраны двойного действия 15 и 3 питают цилиндры 14 и 4, перемещающие модельные плиты из зоны бункера в электропечи. Одноходовые краны 1 и 19 питают пневмоцилиндры 2 и 20, которые поднимают заслонки 5 и 13 электропечей. Давление воздуха в магистрали контролируется манометром 18.

Для склеивания оболочковых полуформ и стержней используются устройства, сдавливающие полуформы по контуру клеевого шва с помощью пневмоцилиндров, пружин, пневматической диафрагмы. Пресс для склеивания с помощью пружин (рис. 7) имеет станину 8 с двумя стойками 12, стол 7, подвижную траверсу 3, неподвижную траверсу 2 с пневмоцилиндром 1, откидной стол 5 и пневмокраны 10 и 9 для управления прессом. Стол и подвижная траверса имеют сменные штыри 6 и 4 с пружинами, между которыми зажата оболочковая форма при склеивании. К штырям 4 подвижной траверсы присоединены резиновые шланги для подачи к местам склейки углекислого газа. Штыри в подвижную траверсу устанавливают согласно контуру склеиваемой формы.

Рис. 7. Пресс для склеивания оболочковых полуформ

Стол 7 за рукоятку 11 выводят из-под подвижной траверсы. На пружины штырей стола кладут половину формы со стержнями, затем на поверхность склеивания наносят слой жидкого стекла и накладывают верхнюю половину формы. Стол с собранной формой подводят под подвижную траверсу, которая, опускаясь, сжимает оболочковую форму. Краном 10 включают подачу углекислого газа, продувка его продолжается 15…30 с. Поворотом крана 9 подвижную траверсу отводят в исходное положение, выдвигают стол и снимают с него склеенную форму. Производительность пресса — 80 форм в час при габаритных размерах склеиваемых форм 400 х 500 мм и давлении воздуха в сети привода 0,5…0,6 МПа.