Изготовление литейных форм

На фиг. 201 показана открытая форма для отливки плиты, приготовленная в почве. Для заполнения формы 1 служит углубление -- воронка 2, в которую заливается расплавленный металл, заполняющий форму через канал 3.

Обычно при отливке в открытые формы глубина последних делается несколько больше толщины отливаемого изделия, а на уровне, соответствующем этой толщине, прорезается в формовочном материале канал, по которому излишний металл отводится из формы; при таком устройстве устраняется опасность переполнения формы и достигается получение отливок нужной толщины.

При отливке в открытые формы вследствие небольшого гидростатического давления, развиваемого в этом случае металлом, углы отливки всегда получаются слегка закругленными.

При отливке в почве предмета, верхняя часть которого должна иметь сложные очертания, необходимо для получения требуемой поверхности формы применять опоки. Такая промежуточная формовка показана на фиг. 202; здесь представлена форма для отливки крышки подшипника. Изготовление формы в этом случае состоит из шести операций:

I) готовится почва; 2) в почве заформовывается модель до уровня, обеспечивающего извлечение модели без повреждения формы; 3) когда модель заформована, поверхность формовочной земли присыпается сухим чистым песком.

служащим для предохранения от слипания формовочного материала, находящегося в почве, с материалом, наполняющим опоку; 4) устанавливается опока; вокруг нее забивают несколько колышков, чтобы впоследствии можно было поставить опоку точно на прежнее место, а также устанавливаются два конических стояка -- один для образования литника 2, другой для образования отверстия 1 для выхода из формы воздуха и газов (выпора); затем опока наполняется облицовочным материалом и окончательно заформовывается наполнительной землей; 5) когда опока будет заполнена, земля в ней утрамбована и выравнена, поднимают опоку, удаляют модель, конические стояки и устанавливают стержни 3 и 4; 6) приправка и припыливание формы и установка опоки на старое место.

Формовка в опоках. Модели, по которым изготовляются литейные формы, в большинстве случаев имеют очертания, не позволяющие вынуть модель из формовочного материала без повреждения полученной формы; поэтому модели обычно делаются разъемными, а для формовки их применяют две или несколько опок. Наиболее широко применяется опочная формовка в двух опоках с помощью под модельной доски.

Под модельной называется доска, выстроганная с одной стороны, а с другой стороны имеющая две шпонки. Эта доска подкладывается во время формовки под модель и опоку, внутри которой модель заформовывается. Размер под модельной доски в длину и ширину должен быть на 2--3 см больше самой большой из опок, обслуживаемых этой доской. Если под модельная доска имеет по всей поверхности сквозные отверстия, то она называется поддоном. Поддон и под модельная доска являются необходимыми принадлежностями формовки в двух опоках.

Процесс формовки заключается в следующем.

1. Под модельную доску ставят на верстак или на пол и на нее кладут половину модели так, чтобы плоскость разъема прилегала к доске.

2. На под модельную доску ставят опоку ушками книзу так, чтобы стоящая на доске часть модели оказалась внутри опоки.

3. Модель засыпают через сито свежей формовочной землей; эту облицовочную землю формовщик приминает к модели рукой и затем покрывает до краев опоки просеянным старым формовочным материалом (наполнительная земля). Весь наполняющий опоку формовочный материал утрамбовывается.

4. Наполненную утрамбованным материалом опоку покрывают поддоном, поворачивают вместе с под модельной доской и поддоном на 180°, ставят на верстак или на стол, убирают под модельную доску и посыпают поверхность формовочного материала сухим песком или угольным порошком для предохранения формовочного материала нижней опоки от прилипания к формовочному материалу верхней опоки.

5. Сдувают мехом с модели песок и накладывают вторую половину модели на первую половину и вторую опоку на первую опоку, засыпают вторую половину модели и формовочный материал первой опоки слоем свежей формовочной земли, приминают его вручную к модели, заполняют вторую опоку доверху старой землей и утрамбовывают землю; кроме того, при заполнении верхней опоки землей надо позаботиться об установке в опоку модели литника и выпора.

6. Вынимают из верхней опоки модель литника, расширяют верхнюю часть литника, придавая ей вид воронки, и закрывают верхнюю опоку под модельной доской.

7. Разнимают опоки, а вместе с ними разъединяют и половины модели; верхнюю опоку переворачивают моделью кверху и вытаскивают из обеих опок половинки модели.

8. Подправляют формы (в случае повреждения при извлечении модели), припыливают их поверхность, вставляют стержни, если они требуются по конструкции отливаемой детали, складывают обе половины формы и скрепляют опоки. После этого форма вполне готова к отливке.

Процесс формовки в двух опоках показан на фиг. 203. Последовательность операций обозначена цифрами.

Все описанные приемы формовки в двух опоках повторяются и при формовке в большем числе опок. Когда все опоки будут заформованы, они по очереди снимаются, из них извлекаются части модели, формы подправляются, припыливаются или окрашиваются и затем вновь соединяются в прежнем порядке.

Пример. На фиг. 204 изображена модель и форма шарового ответвления. Способ формовки подобен описанному выше случаю формовки в двух опоках. Сначала набивают среднюю опоку с частью модели 2, потом нижнюю с фланцем 3 и, наконец, верхнюю с частью модели 1.

Шаблонная формовка. Шаблонную формовку применяют главным образом при изготовлении отливкой тел вращения, например, маховиков, шкивов, котлов.

Необходимые приспособления при шаблонной формовке: стойка, рукав, одним концом соединенный со втулкой, надетой на стойку, а другим -- с шаблоном, и самые шаблоны. На фиг. 205 показан станок для шаблонной формовки тел вращения.

На фиг. 206 показана формовка чаши бегунов. На эскизах б, в, г и д показаны в последовательном порядке операции изготовления посредством шаблонов литейной формы этой детали.

Работа состоит из следующих операций.

1. Взрыхляется почва на площади, размер которой соответствует размеру изготовляемой формы; взрыхленная почва плотно утрамбовывается.

2. Устанавливают шаблон 1 (фиг. 206, б), соответствующий внешнему контуру изготовляемой формы, и, погрузив его на небольшую глубину в формовочный материал, медленно поворачивают вокруг стойки на полный круг;

когда таким образом будет снят некоторый слой материала, осаживают шаблон и снимают следующий слой; работа продолжается до тех пор, пока в почве не образуется яма, профиль которой соответствует очертаниям шаблона.

3. Убирают шаблон 1, ставят вокруг ямы опоку 2 (фиг. 206, в) и отмечают

ее положение вбитыми около стенок ее колышками; присыпают яму разделительным материалом (сухим песком, толченым углем) и набивают опоку, после

чего последнюю опрокидывают и приправляют, если нужно, полученную в ней форму внешней поверхности изготовляемой детали.

4. Разрушают вырезанную шаблоном в яме форму, разрыхляют в яме землю, подсыпают свежей и утрамбовывают; устанавливают шаблон 3 (фиг. 206, г), соответствующий внутренним очертаниям отливаемого предмета, и путем вращения его получают в яме соответствующую шаблону форму.

5. Убирают шаблон, приправляют форму, ставят опоку и получают в результате литейную форму, изображенную на фиг. 206, д.

Формовка при помощи модельных плит. При формовке значительного количества однородных отливок небольшого размера применяют модельные плиты, представляющие собой обычно разъемные модели нескольких предметов, соединенные между собой общим литником. В современных литейных цехах иногда при помощи модельных плит формуют и крупные отливки. Формовка по

модельным плитам представляет ряд удобств: модели получают постоянное расположение в опоке; не приходится изготовлять литников; не тратится время на извлечение отдельных моделей; менее повреждаются формы при извлечении модели; достигается большая точность в размерах отливки (с минимальными припусками на обработку).

Модельные плиты чаще всего делают из металла, реже -- из гипса, еще реже -- из дерева.

Деревянные модельные доски недостаточно удобны, так как могут коробиться.

Модельные плиты применяют главным образом при машинной формовке.

При формовке по модельным плитам, если плита состоит из двух половинок, на каждую доску ставится по опоке; опоки набивают обычным способом, плиты после набивки удаляют, опоки складывают и затем производят заливку форм.

На фиг. 207 представлена модельная плита с размещенными на ней половинками моделей арматуры.

Машинная формовка. Изготовление литейных форм ручным способом требует много труда и времени; рабочие должны иметь высокую квалификацию. Применение машин для изготовления литейных форм дает возможность ускорить процесс формовки и повысить производительность труда формовщиков. Достаточный навык для успешной работы на формовочной машине приобретается гораздо скорее, чем для формовочной работы вручную.

Кроме того, полученные машинным способом формы отличаются большей точностью по сравнению с изготовленными вручную.

Формовочные машины получили широкое применение с развитием массового производства.

Применяемые при формовочных работах машины могут быть разделены на четыре группы: 1) машины для извлечения моделей из опок; 2) машины, служащие одновременно для набивки опок и для извлечения из них моделей; 3) машины для формовки шаблоном и 4) пескометы.

Машины второй группы могут быть в свою очередь подразделены на следующие подгруппы: а) машины без поворотных формовочных плит; б) машины с поворотными плитами; в) машины со сквозными (протяжными) плитами.

Схема машины первой подгруппы показана на фиг. 208. Опока с заформованной в ней моделью показана на фиг. 208, а, с вынутой моделью -- на фиг. 208, б. Машины такого типа могут работать только с моделями, сравнительно легко отделяющимися от формы, т. е. имеющими достаточную конусность.

При формовке в двух опоках и при наличии одной машины приходится, сначала формовать только верхние опоки, а затем только нижние.

На фиг. 209 изображена схема машины с поворотной плитой. Модели вместе с опоками могут поворачиваться на модельной плите (механизм на эскизе не показан). При повороте на 180° часть модели, бывшая наверху, оказывается внизу. Для извлечения модели из формы может опускаться опока или подниматься плита.

На машинах такого устройства можно формовать обе половины модели и сразу получать готовую к отливке форму.

На фиг. 210 представлена схема машины с протяжной плитой: при таком устройстве машины можно получать формы с параллельными боковыми плоскостями.

Уплотнение формовочного материала производится рычажным, винтовым, гидравлическим или пневматическим механизмами, а также встряхиванием опоки с находящейся в ней формой и формовочным материалом и пескометами.

На фиг. 211 показана схема прессования форм по модели 4. Опока 2 с наставной рамой 3 и модельной плитой поднимаются к прессовой плите 1 (фиг.211, а). На фиг. 211, б показана модельная плита, опока и наставная рама в поднятом кверху положении, а прессовая плита 1 находится в том положении, которое она занимает после уплотнения формовочного материала. На фиг. 211, в показана опока в опущенном положении при снятой наставной раме.

Сущность действия машин, уплотняющих формовочный материал встряхиванием, заключается в том, что формовочный материал, покрывающий помещенную в опоке модель, подвергается ряду вертикальных толчков и вследствие этого уплотняется. Схема устройства такой машины, приводимой в движение сжатым воздухом, показана на фиг. 212.

Когда в цилиндр 8 начинает поступать сжатый воздух, поршень 5 вместе со столом 6 и находящейся на нем опокой 2 поднимается до тех пор, пока не освободится отверстие для выхода воздуха. В этот момент, поршень начинает падать вниз, затем снова впускается воздух, и поршень 5 опять поднимается.

С помощью соответствующих регуляторов можно устанавливать различную высоту подъема поршня. Число ходов поршня --- от 150 до 300 в минуту. Опыт показывает, что количество подъемов, которое должна получать опока для полного уплотнения находящегося в ней

 

материала, зависит от высоты опоки; в общем это число колеблется между 10 и 80. Встряхивающие формовочные машины особенно удобны в случае формовки больших моделей, для которых нет прессовых машин подходящих размеров.

Необходимым условием правильной работы формовочных машин, уплотняющих материал встряхиванием, является достаточно массивный фундамент и устранение возможности боковых толчков, ведущих к появлению трещин в изготовляемой форме.

Формовочные машины -- пескометы производят автоматически не только формовку, но и подачу в форму формовочного материала, отбрасываемого центробежной силой быстро вращающегося ковша.

На фиг. 213 приведен чертеж пескомета. Подача земли производится элеватором 1 через кожух 2 к ситу 3, приводимому в сотрясение. Просеянный материал поступает в воронку 4, а отсюда по транспортеру 5 в коробку 6, внутри которой вращается ковш, делающий до 1000 оборотов в минуту. Действием центробежной силы ковш выбрасывает просеянный формовочный материал через устье 7. Вследствие того что голова машины вращается вокруг вертикальной оси на радиусе С (до 6 м), а эта ось в свою очередь вращается вокруг вертикальной оси на радиусе В, головка может быть установлена почти в любой точке круга радиуса С + В, что позволяет набивать большое количество опок; регулируя скорость вращения ковша, можно производить набивку опок с желаемой степенью плотности.

Пескометные формовочные машины можно применять при изготовлении форм любого вида и любой величины. В этом заключается большое преимущество их перед всеми другими типами формовочных машин. Пескометы набивают формы глубиной до 3 м; при формах больших размеров пескомет переносится по мере выполнения работы от одного конца формы к другому. Производительность пескометов достигает 25 м³ формовочного материала в час; производительность труда рабочего при работе на пескомете гораздо выше, чем при работе на других формовочных машинах.