СПОСОБ ОПУСТОШЕНИЯ ВАКУУМНО-ПЛЕНОЧНЫХ ФОРМ Российский патент 1995 года по МПК B22C9/02 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к выбивке литейных форм, полученных вакуумно-пленочной формовкой (ВПФ).

Известен способ опустошения ВП форм на провальной решетке с бункером, включающий предварительное заполнение бункера наполнителем, вакуумирование бункера, удаление наполнителя из бункера до исходного объема в последнем.

Вакуумирование бункера, поддержание бункера заполненным после выбивки каждой опоки усложняет конструкцию оборудования, требует регулировки разрежения и герметизацию стыков опоки и бункера при том, что опока должна соответствовать размеру провальной решетки. Способ непригоден для высыпания песка из опок-коробов, например, используемых при литье по выплавляемым или выжигаемым моделям.

Известен способ опустошения ВП форм на провальной решетке с бункером, включающий заполнение бункера песком, выравнивание его уровня и дозированную просыпку песка через выходное отверстие бункера.

Способ имеет такие же недостатки, как и первый. Оборудование имеет бункер с решеткой, а наличие бункера с выходным отверстием ведет к тому, что решетку с бункером следует поднимать над уровнем пола цеха примерно на 2 м либо заглублять в приямок, а для выбивки крупных форм еще выше. Это усложняет оборудование и ведет к неудобству при его эксплуатации. В обоих способах требуется заполнение бункера песком и выравнивание его уровня, что ведет к дополнительным трудозатратам и расходу песка. В обоих случаях провальная решетка служит лишь для установки на нее форм.

Целью изобретения является упрощение оборудования и улучшение условий труда.

Указанная цель достигается тем, что дозированную просыпку песка через решетку осуществляют со скоростью движения (наполнителя в опоках) величиной не более скорости витания мелкой фракции песка. Это достигается, например, тем, что проходные отверстия каждой единицы площади провальной решетки не могут пропустить песок с большей скоростью, чем скорость витания мелкой фракции песка, которая вызывает пыление.

Поскольку песчинки различных фракций формовочных песков имеют различные скорости витания V_в, отличающиеся на 1-2 порядка, то в расчете проходной способности правильной решетки учитывали лишь V_в мелкой фракции песка, как лимитирующий параметр.

При реализации способа дозирующую функцию выполняет провальная решетка, поэтому любого другого оборудования, например бункера, заполненного песком, не требуется. Решетка может быть переносной и устанавливаться как на емкость для складирования песка, так и поверх транспортной ленты, либо крепиться к нижнему контрладу формы с целью пересыпки песка в опоку при формовке.

В отличие от применяемых в указанных способах провальных решеток дозирующая решетка позволяет высыпать песок со скоростью, не вызывающей пыление.

Для осуществления способа используют решетку, например, в виде плоской стальной пластины с отверстиями. Проще всего выполнять сверлением равномерно расположенные отверстия диаметром 30-40 мм. Решетку можно располагать над любой приемной емкостью: коробом, другой опокой (заполняемой песком при формовке) либо над транспортной лентой. Решетку можно крепить, например, скобами для спаривания опок к нижнему контрладу формы, подлежащей опустошению, предварительно удаляя с него пленку.

При расчете количества отверстий решетки исходят из того, что объем песка, удаляемый из формы, должен двигаться через решетку со скоростью, не превышающей скорость V_в витания мелкой фракции песка, так как V_в этой фракции значительно меньше основной фракции песка по ГОСТ 2138-74.

При добавке в песок пылевидного кварца (маршалита) учитывают в расчете V_в частиц маршалита.

Поскольку формовочные пески контролируются на содержание глинистой составляющей (частицы мельче 0,022 мм), как наиболее мелкой фракции, которой в кварцевых песках группы 02,016 содержится 1,5%, то расчет параметров провальной решетки производили, учитывая V_в этой фракции.

Скорость витания V_в определяют по справочнику проектировщика.

Для частиц диаметром до 0,05-0,05 мм
V_в=
где d - диаметр частицы, м;
γ - удельный вес частицы, кгс/м³;
μ_в - динамическая вязкость воздуха 1,81х10^-6˙с/м².

Для кварцевого песка γ = 2630 кг/м³. Для глинистой составляющей
V_в= = 0,03907 м/с.

Величина V_в = 0,039 м/c cоответствует графику для частиц размером 0,022 мм. V_в также можно определить с помощью прибора для определения средней скорости витания порошкообразных частиц.

Для расчета пропускающей способности решетки определяют экспериментально продолжительность Т, с просыпания мерного количества наполнителя массой М, кг, через отверстия различного диаметра. Для отверстия в пластине диаметром 30 мм T/M = 6,0 с/кг, для диаметра 40 мм - 2,8 с/кг (песок КО16).

Из условия, что скорость движения каждой единицы объема наполнителя, заключенного в форме, не должна превышать скорости витания V_в мелкой фракции песка, а скорость просыпания через решетку лимитируется размером и количеством Н отверстий в ней
V_в≥ где V_в - скорость движения 1 м³ наполнителя, численно равная скорости витания мелкой фракции наполнителя, м³/с (учитывая необходимость соответствия размерности);
ρ - объемная масса наполнителя, для неуплотненного песка 1400 кг/м³;
Н - количество отверстий на 1 м² решетки, через одно отверстие из которых определена продолжительность Т просыпания песка массой М.

Из указанного неравенства
H≅V_в˙ρ˙T/М, а, подставляя численные значения для фракции 0,022 мм, Н≅152,88 для отверстий диаметром 40 мм, или Н≅327,6 для отверстий диаметром 30 мм.

Таким образом на 1 м² решетки выполняют, равномерно размещая 152 отверстия диаметром 40 мм, или можно было бы выполнить 327 отверстий диаметром 30 мм.

Способ осуществляют следующим образом.

После охлаждения отливки в форме с нижнего контрлада формы удаляют пленку, устанавливают форму на плоскую решетку и крепят последнюю к форме. Затем краном устанавливают форму над коробом либо над транспортной лентой и, отключая разрежение, просыпают песок. Отливка опускается на решетку.

Для мелких тонкостенных отливок, при охлаждении которых песок не нагревается до высоких температур, возможна высыпка в опоку при формовке из выбиваемой формы. Из формы высотой 1 м высыпание песка происходит за 26 с.

Предлагаемым способом высыпают на решетку короб с песком либо опустошают формы с размерами, значительно меньшими чем размеры решетки в плане. В последнем случае решетка может иметь цапфы для перевозки ее краном с установленной на ней формой, таким же образом можно перевозить выбитую горячую отливку на решетке, удаляя опоки.

Дозированная просыпка песка через решетку не вызывает пыления, так как расчет параметров решетки производят с учетом невозможности пылеобразования мелкой фракции, например глинистой составляющей, которой в применяемых для ВПФ песков обычно менее 2%.

Изобретение позволяет упростить оборудование и улучшить условия труда при выбивке литейных форм, полученных вакуумно-пленочной формовкой. Способ включает удаление пленки на нижнем контрладе формы, установку формы на провальную решетку, снятие разрежения в форме и удаление наполнителя из формы при его дозированной просыпке, которую осуществляют со скоростью движения наполнителя в форме не более скорости витания мелкой фракции наполнителя, причем количество отверстий на 1 м² провальной решетки определяют по указанной в формуле зависимости, а при удалении наполнителя провальную решетку крепят к нижнему контрладу формы. 2 з.п.ф-лы,

1. СПОСОБ ОПУСТОШЕНИЯ ВАКУУМНО-ПЛЕНОЧНЫХ ФОРМ, включающий удаление пленки на нижнем контрладе формы, установку формы на провальную решетку, снятие разрежения в форме и удаление наполнителя из формы, отличающийся тем, что удаление наполнителя осуществляют его дозированной просыпкой со скоростью движения наполнителя в форме не более скорости витания мелкой фракции наполнителя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для дозированной просыпки используют провальную решетку, количество отверстий H на 1 м² которой определяют по зависимости
H ≅ v_в · p · T/M,
где v_в - скорость движения наполнителя в форме, численно равная скорости витания мелкой фракции наполнителя, м³/с;
p - объемная масса наполнителя, кг/м³;
T - определяемая экспериментально продолжительность просыпания мерного количества наполнителя через одно отверстие провальной решетки, с;
M - масса мерного количества наполнителя, кг. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозированную просыпку осуществляют через провальную решетку, прикрепленную к нижнему контрладу формы.