Литье в песчано-глинистые формы, оборудование и оснастка

При электрокоронной  регенерации отработанная смесь  разделяется на частицы разных размеров с помощью высокого напряжения. Песчинки, помещенные в поле электрокоронного разряда, заряжаются отрицательными зарядами. Если электрические силы, действующие  на песчинку и притягивающие ее к  осадительному электроду, больше силы тяжести, то песчинки оседают на поверхности  электрода. Изменяя напряжение на электродах, можно разделять песок, проходящий между ними, по фракциям. 

Регенерация формовочных  смесей с жидким стеклом осуществляется специальным способом, так как  при многократном использовании  смеси в ней накапливается  более 1—1,3% щелочи, что увеличивает  пригар, особенно на чугунных отливках. Во вращающийся барабан установки  для регенерации подают одновременно смесь и гальку, которые, пересыпаясь  с лопастей на стенки барабана, механически  разрушают пленку жидкого стекла на зернах песка. Через регулируемые жалюзи в барабан поступает воздух, отсасываемый вместе с пылью в  мокрый пылеуловитель. Затем песок  вместе с галькой подают в барабанное сито для отсеивания гальки и крупных  зерен с пленками. Годный песок  из сита транспортируют на склад. 

Приготовление формовочных и стержневых смесей. Очень важными операциями являются увлажнение и перемешивание смеси. Тщательное перемешивание смеси  необходимо для равномерного распределения  ее составляющих. При перемешивании  глина и связующее обволакивают зерна песка, комья отдельных  составляющих разрушаются и равномерно распределяется влага. Хорошо перемешанная смесь обладает максимальной прочностью и газопроницаемостью. Для перемешивания  смеси применяют лопастные смесители  или бегуны. 

Лопастной смеситель ‑ это машина непрерывного действия, он может быть встроен в автоматизированную смесеприготовительную систему. Смеситель часто применяют для приготовления смесей с низким содержанием глины (наполнительных смесей, сыпучих и т. д.) или смесей с жидкими связующими. Смеси с высоким содержанием глины в лопастном смесителе плохо перемешиваются и поэтому обладают низкими технологическими свойствами. Такие смеси обычно приготовляют в катковых смесителях-бегунах. 

Порядок загрузки составляющих смеси. Сначала загружают  сухие материалы: песок, глину и  отработанную формовочную смесь. Сухую  смесь перемешивают примерно 1-3 минуты и затем увлажняют. В случае применения глинистой эмульсии (раствора глины  в воде или же глиноугольной эмульсии) влажность регулируют добавлением  раствора эмульсии и воды. После  увлажнения смесь еще раз перемешивается в течение нескольких минут. Связующие  обычно загружают последними. Продолжительность  перемешивания составляет для смеси: наполнительной 2-3 мин, 3-5 минут и  облицовочной 5—10 мин. 

Для быстросохнущих облицовочных смесей особое значение порядок загрузки и продолжительность  перемешивания смесей. Обычно быстросохнущие смеси приготовляют в смешивающих  бегунах. При приготовлении этих смесей сначала в бегуны загружают  сухие материалы (отработанную смесь, песок, добавки и пр.) и перемешивают в течение 5 минут, затем вводят связующее  и воду, все перемешивают еще 7—10 мин. Готовая смесь должна вылежаться перед употреблением в течение  нескольких часов для равномерного распределения в ней влаги. 

При приготовлении  быстросохнущих смесей с жидким стеклом  сначала загружают песок, глину  и перемешивают 2-3 мин, потом добавляют  едкий натр и смесь еще раз  перемешивают 3-4 минуты, затем вводят жидкое стекло и опять перемешивают 10—12 минут. После этого добавляют  мазут и снова перемешивают в  течение 4-5 минут. 

3.Изготовление  форм 

3.1.Общие сведения. 

            Процесс изготовления литейных  форм называется формовкой. Он  осуществляется в формовочных  отделениях литейного цеха. Стержни  изготовляют в стержневом отделении  и подают на сборке формы  в формовочное отделение. Изготовление  форм, стержней и сборка формы  - наиболее ответственные этапы  производства отливок. Более 80% отливок получают в разовых  литейных формах,  так как стоимость  их изготовления достаточно низкая, вместе с тем в них можно  получить практически любую по  конфигурации,  

сложности и  массе отливку из наиболее распространенных черных и цветных сплавов. 

            Применяют следующие способы  формовки: 1) в почве и кессонах; 2) в опоках; 3) безопочную; 4) по шаблону; 5) по скелетным моделям и контрольным  сечениям; 6) в стержнях; 7) с применением  быстротвердеющих смесей. 

            В зависимости от степени механизации  процесса изготовления форм различают  три вида формовки: ручную, машинную  и автоматическую. На машиностроительных  заводах ручную формовку применяют  для получения одной отливки  или нескольких, например в условиях  опытно-экспериментального производства, при изготовлении уникальных  отливок, а также для ремонта.  Машинную формовку применяют  в условиях серийного и массового  производства отливок или для  автоматизации процесса изготовления  форм какой-либо одной отливки  (специализированные автоматы). 

3.2.Инструмент  для ручной формовки. 

            При изготовлении и отделке  литейных форм применяют разнообразный  инструмент. В зависимости от  назначения его можно разделить  на две группы. 

            Первая группа - это инструменты,  применяемые для наполнения опоки  смесью, уплотнения смеси и вентиляции  формы (лопаты, сита, трамбовки, ручные  и пневматические трамбовки, вентиляционные  иглы и т.д.), а также для проверки  положения модели в горизонтальной  плоскости (уровень или ватерпас). 

            Вторая группа - это инструменты,  предназначенные для извлечения  модели из формы и отделки  формы (кисти пеньковые и щетки,  подъемы резьбовые и винтовые, крюки, молотки, тяжелые и легкие  гладилки, крючки с лезвием разных  размеров, ланцеты, ложечки, полозки  разных профилей). 

3.3.Опоки. 

            Формы в литейном производстве  изготовляют в основном в опоках. Опоками называют жесткие рамки  (прямоугольные, квадратные, круглые,  фасонные) из чугуна, стали, алюминиевых  сплавов, предохраняющие песчаную  форму от разрушения во время  ее сборки, транспортировки и  заливки. Опоки изготовляют из  чугуна марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и стали  марок 20Л, 25Л и 30Л. Наиболее  совершенными считают литые и  сварные стальные опоки, так  как они прочнее чугунных. 

            Обычно форму изготовляют в  двух опоках - верхней и нижней. Поверхности опок, которые обращены  друг к другу при сборке (плоскости  разъема), строгают, а иногда шлифуют  для того, чтобы обеспечить плотность  прилегания полуформ. 

            Для транспортировки и перевертывания  опок в процессе формовки (на  малых опоках) предусмотрены ручки,  на больших (крановых) - цапфы.  В стенках опоки делают вентиляционные  отверстия для выхода газов,  образующихся при заливке формы.  Формовочная смесь в опоках  больших размеров удерживается  ребрами-крестовинами (шпонами). 

3.4.Формовка в  опоках. 

            В литейном производстве широко  распространена формовка в опоках  главным образом по разъемным  моделям, причем формовку чаще  всего осуществляют в двух  и реже в трех и более  опоках. При формовке в опоках  отливки получаются более точные, чем при формовке в почве, так как опоки центрируются при помощи штырей. 

            Формовка в опоках является  более производительной, чем формовка  в почве. Применяют несколько  способов формовки: 1) в двух опоках; 2) с подрезкой; 3) с фальшивой опокой; 4) с перекидным болваном; 5) в нескольких  опоках; 6) по модели с отъемными  частями. 

            Формовка в двух опоках по  разъемной модели. Процесс изготовления  формы начинают с установки  модели или ее половины на  модельную плиту. Затем на плиту  устанавливают пустую нижнюю  опоку и поверхность модели  смачивают смесью керосина с  мазутом или припыливают мелким  песком. После этого через ручное  сито просеивают облицовочную  смесь. Толщина слоя облицовочной  смеси для мелких отливок 15-30 мм, а для крупных  

30-40 мм.  При  формовке крупных отливок с  высокими отвесными стенками  облицовочную смесь просеивают  через сито только для покрытия  горизонтальной плоскости модели. Обкладку отвесных стенок производят  той же облицовочной смесью. В  опоку засыпают наполнительную  смесь и ее уплотняют. Для  достижения равномерной плотности  формы наполнительную смесь засыпают  в опоку слоями (57-75 мм) и уплотняют  ручной или пневматической трамбовкой. При уплотнении нельзя ударять  трамбовкой по модели, так как  формовочная смесь в местах  удара будет сильно уплотнена  и в отливках могут образоваться  газовые раковины. Особенно тщательно  следует уплотнять смесь в  углах и у стенок опоки. 

            Излишек формовочной смеси после  уплотнения сгребают линейкой  вровень с кромками опоки и  душником прокалывают вентиляционные  каналы так, чтобы душник не  доходил до модели на 10-15 мм. Затем  опоку вместе с модельной плитой  поворачивают на 180 0 и устанавливают  вторую половину модели. 

            Чтобы устранить прилипание формовочной  смеси верхней полуформы к  нижней, плоскость разъема нижней  полуформы присыпают сухим разделительным  песком. Этот песок сдувают с  поверхности модели сжатым воздухом. Верхнюю опоку ставят на нижнюю  и через сито насыпают на  модель слой облицовочной смеси,  устанавливают модель стояка  и насыпают наполнительную смесь.  После этого уплотняют смесь.  Излишки смеси сгребают и делают  наколы душником. 

            Форму раскрывают и смачивают  ее поверхность вблизи модели  водой. Для предупреждения ухода  жидкого металла из формы при  заливке по сырому на плоскости  разъема формы делают риски  (подрезки) вокруг модели на расстоянии 50-70 мм от нее. При заливке металла в сухие формы и особенно при неудовлетворительном состоянии опок в большинстве случаев на плоскость разъема формы кладут тонкий слой глины, который при спаривании полуформ полностью исключает провыв металла их формы. Модели не следует располагать близко к раю опоки; расстояние от модели до стенки опоки должно быль не менее 25-50 мм в зависимости от массы отливки и габаритных размеров опоки. 

            В модель ввертывают или забивают  подъем. Затем ее слегка расталкивают  ударами молотка по подъему  и извлекают их формы. Так  же извлекают модели элементов  литниковой системы, стояка, выпора, питателя. Небольшие модели вынимают  из формы вручную, а крупные  - краном. 

            Извлечение модели из формы  является ответственной операцией,  и производить ее нужно очень  осторожно, чтобы не разрушить  форму. Сильно расталкивать модель  не рекомендуется, так как при  этом отливки получаются с  увеличенными размерами и массой. 

            После извлечения модели поверхность  формы отделывают. Поврежденные  места формы исправляют гладилками, ложечками, ланцетами и т.д.  Некоторые части формы укрепляют  шпильками. Отделанную форму,  изготовленную по-сырому,  перед  сборкой присыпают порошкообразным  графитом или древесно-угольным  порошком. При формовке по-сухому  поверхность формы не припыливают,  а окрашивают. Формы обычно окрашивают  после сушки, когда форма еще  не остыла. Иногда формы красят 2 раза: до и после сушки. Затем  устанавливают стержень и собирают  форму. 

            Формовка в двух опоках по  неразъемной модели. Небольшую крышку  получают по деревянной  неразъемной  модели. Сначала формуют нижнюю  опоку. На деревянную плиту  устанавливают модель и нижнюю  опоку, а затем насыпают формовочную  смесь и уплотняют ее. Опоку  с плитой переворачивают на 1800, устанавливают верхнюю опоку  и модели литниковой системы,  и также насыпают в верхнюю  опоку формовочную смесь и  уплотняют. После этого поднимают  верхнюю полуформу, переворачивают  ее на 1800 и извлекают модели  их формы. Затем форму отделывают, собирают и заливают металлом. 

3.5.Машинная формовка. 

            Машинную формовку применяют  главным образом в серийном  и массовом производстве и  значительно реже в мелкосерийном  и единичном производстве. Машинную формовку осуществляют, как правило, в двух опоках, исключение составляет формовка в стопку и безопочная формовка. 

            Форма обычно состоит из двух  полуформ - верхней и нижней. При  изготовлении форм на машинах  необходимо иметь модели, модельные  плиты, спаренные стальные опоки,  штыри. В массовом и крупносерийном  производстве применяют металлические  модели, в серийном производстве - деревянные модели, укрепленные  на координатных плитах. Во всех  случаях формовку на машинах  осуществляют по моделям, смонтированным  на металлических плитах, что  повышает точность отливок, а  механизация основных операций (уплотнения  формы и извлечения модели) полностью  освобождает формовщиков от трудоемких  ручных операций.