Выбор способов изготовления литейных форм

Лекция 22

А.А. Евлампиев (Чувашский государственный университет),

Е.А. Чернышев (Нижегородский государственный технический университет)

ВЫБОР СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Рассмотрены области применения современных способов изготовления форм в зависимости от характера их упрочнения и серийности производства отливок. Даны рекомендации при выборе процессов, их недостатки и преимущества

Практика производства мелкосерийного среднего и крупного литья показывает, что если габариты модели отливки вписываются в размеры опоки для машинной формовки, то ее рентабельно изготовлять на формовочной машине. Этого достигают применением быстросменной оснастки (формовка накрест или с применением координатных модельных вкладышей и подмодельных плит).

Для изготовления отливок большими сериями современное литейное производство располагает широким спектром автоматических формовочных линий с различными способами уплотнения и упрочнения формовочных смесей. Полная автоматизация всех процессов производства литья и применение высококачественных материалов позволяют получать отливки высокого качества.

В настоящее время конкурируют традиционные процессы изготовления литейных форм с применением песчано-глинистых, песчано-смоляных, песчано-жидкостекольных и др. смесей с процессами, в которых используют чистый формовочный песок без связующего. К ним относятся вакуум-пленочная, магнитная формовка и формовка по выжигаемым газифицируемым моделям.

Целью данной работы является попытка разграничить многообразие способов формовки и процессов упрочнения и обосновать целесообразность их применения в зависимости от серийности массы, конструктивных особенностей отливок и других факторов.

Импульсная формовка

При изготовлении серийных отливок из различных сплавов развесом до 200 кг перспективной остается формовка с применением воздушно-импульсного уплотнения песчано-глинистой смеси в сочетании с различными способами доуплотнення, которые позволяют достигать высокой равномерной плотности и газопроницаемости формы по всему объему независимо от конфигурации модели.

Современные технологии импульсного уплотнения включают процессы создания мощного направленного потока воздуха, увлекающего и распределяющего частицы смеси в опоке и уплотняющего их в процессе фильтрации. Для повышения эффективности уплотнения используют дополнительное вакуумирование через модельную оснастку и др. различные известные способы прессования. Например, используют мультиплунжерную прессовую головку, состоящую из нескольких прессующих зон, с помощью которых достигается точное, индивидуальное по каждому модельному комплекту формообразование.

Основными достоинствами этого способа изготовления форм, кроме указанных, является универсальность, достаточно высокая производительность (в пределах 140 форм в час), бесшумность, отсутствие массивных фундаментов.

Применение систем быстрой смены оснастки на данных автоматических линиях значительно повышает их конкурентоспособность.

Безопочная формовка

Мелкие отливки (до 30 кг) большими сериями предпочтительнее изготовлять на автоматических линиях безопочной формовки с горизонтальной или вертикальной плоскостями разъема. Такие линии отличаются высокой производительностью и используются наиболее эффективно при производстве чугунного литья. Наиболее прогрессивны автоматизированные линии с вертикальной плоскостью разъема. Например, программа управления линий позволяет автоматически устанавливать до 100 параметров работы механизмов. Для быстрой смены оснастки используют блок-устройство для полуавтоматической смены моделей в течение 3...10 мин. Достигнута производительность формовочной линии с автоматической простановкой стержней до 300 форм в час.

Формовка с использованием холоднотвердеющих смесей

Средние и относительно крупные отливки из черных сплавов некоторые отливки из алюминиевых сплавов, например поддоны двигателей, крыльчатки вентиляторов изготовляют преимущественно на автоматических формовочных линиях с использованием холоднотвердеющих смесей (ХТС).

Достоинством этих линий является их универсальность по сплавам и процессам, легкая переналаживаемость, возможность производить точные, сложные, разностенные высококачественные отливки.

В некоторых случаях при изготовлении определенной номенклатуры отливок формы изготавливают без опок. Отмечены положительные экономические показатели эксплуатации подобных линий, такие как повышение производительности труда, снижение затрат на формовочные пески и смолы, на оплату труда, небольшие капитальные затраты.

Линии с использованием ХТС обеспечивают автоматизацию управления процессами даже при мелкосерийном производстве. Линии состоят, как правило, из автоматического конвейера, блоков накопления форм под сборку, заливку и охлаждение, шнекового смесителя, вибростола, протяжной установки, гидравлических манипуляторов для окраски, простановки стержней и спаривания полуформ. Последовательность всех операций и качество технологических операции, включая заливку и охлаждение, контролируются автоматически.

Особое внимание уделено высокопроизводительным миксерам, которыми управляют программы, позволяющие автоматически выбирать различные типы смесей и изготовлять их по необходимым режимам. Конструкции смесителей предусматривают легкую очистку агрегата, а для увеличения срока службы изнашивающихся деталей их покрывают карбидами вольфрама.

Созданы линии ХТС, на которых возможно делать средние и крупные формы различных размеров, размещаемые на одном моделеносителе. Например формы размером от 1100x1100x200 до 1940x2070x450 мм могут быть размещены на моделеносителе размером 2100x2800 мм; производительность такой линии 14 форм/ч. Количество замен оснастки в день —до 24. Для обеспечения линии используют шнековый смеситель производительностью 60 т/ч.