Способ изготовления оболочковых форм Советский патент 1985 года по МПК B22C9/00 B22C13/08 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении оболочковых форм из сыпучих плакированных смесей с термореактивными связующими. Известен способ изготовления оболочковых форм, в котором применяется в основном Кронинг-процесс, заклгочаюпщйся в том, что песчаносмоляную смесь наносят на нагретую модель методом свободной засыпки путем поворота модельной плиты вместе с заполненным смесью бункером 0J, Недостатками этого спосо ба являют ся образование зон низкого уплотнения смеси на отдельных участках оболочки (теневой эффект), когда на пути падающей смеси при бункеровании оказываются протяженные вертикальные стенки модели, а также обрывы и сколы полуотвердевшей оболочки с модельной плиты вследствие перемещения по ней столба остальной смеси в период возвращения бункера в исходное положение, а также из-за нагрева рамки бункера. Известен также способ изготовления оболочковых форм, согласно которому нагретую модельную плиту погружают моделями вниз в контейнер с псевдоожиженной сжатым воздухом п есчано-смоляной смесью и вьздерживают до образования необходимой толщины оболочки на ее рабочей поверхности, после окончания формирования оболоч ки подачу воздуха в контейнер прекращают и извлекают из него модельную плиту с наросшей оболочкой 2. Недостатком данного способа является пониженная плотность оболочки из-за формирования ее в среде движущихся под воздействием воздуха частиц смеси.Поэтому таким способом можно получить лишь относительно тонкие оболоч ки с толщиной стенки не более 6-8 мм. При изготовлении оболочковых полу форм большей толщины пониженная плот ность оболочки приводит к ее расслое нию и частичному обвалу с модельной плиты при извлечении из контейнера. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления оболочковых форм, согласно которому нагретую модельную шшту с моделями, закрепленными на ней в положении вниз, погружают в псевд ржиженный сжатый воздухом слой смеси из песка, предварительно плакированного термореактивным связующим, выдерживают модели в упомянутой смеси с целью формирования на них оболочки, причем за несколько секунд до окончания цикла формирования оболочки расход воздуха на ожижение резко увеличивают. Поспедняя операция производится с целью уплотнения образовавшейся оболочки, после чего извлекают модельную плиту с оболочками из упомянутой смеси sj . Недостатком известного способа является то, что при резком увеличение подачи воздуха происходит отрыв еще не затвердевших наружных слоев оболочки по краям моделей, особенно при сложной их конфигурации. Кроме того, известный способ не позволяет повысить плотность непосредственно прилегающего к модели рабочего слоя оболочки, поскольку к моменту увеличения подачи воздуха он уже находится в твердом состоянии. Уплотняются главным образом, только наружные (нерабочие) слои оболочки. Целью изобретения является повышение качества оболочковых форм путем устранения расслоения и обрывов смеси с моделей и увеличения плотности непосредственно прилегающей к модели рабочей части, формы. Поставленная цель достигае тся тем, что согласно способу изготовления оболочковых форм, включающему погружение нагретой модельной плиты с моделями в псевдоожиженную сжатым воздухом смесь из песка, предварительно плакированного термореактивным связующим, выдержку моделей в упомянутой смеси, формирование оболо чек на моделях, их уплотнение, с последующим извлечением модельной плиты с моделями и оболочками из смеси, нагретую модельную плиту погружают в псевдоо:| нженную смесь моделями вверх на глубину, соответствующую столба смеси над моделями 0,3-0,6 мм, после чего псевдоожижение прекращают и вьщерживают модели в указанном положении до окончания формирования на них оболочек с последующим возобновлением псевдоожижения при извлечении модельной плиты с моделями и оболочками из смеси. Сущность способа заключается в том, что после прекращения подачи .. воздуха слой смеси оседает и давит своим весом на модельную плиту rf мо дели. Таким образом, весь цикл формирования оболочки происходит под прессующим воздействием находящегося над ней неподвижного столба смеси, вследствие чего обеспечивается высокая плотность и прочность оболо ки по всей ее толщине. В результате улучшения качества рабочей поверхности оболочки и устраняются ее обр вы и расслоение Высота неподвижного столба смеси над моделями должна находится в пре делах 0,3-0,6 м, что соответствует таковой в бункерах машин, работающих по Кронинг-процессу. При этом усилие гравитавдонного тфессования например, в случае использования пе чан о- смоляной формовочной смеси сое тавляет 4,4-8,8 кПа. Столб смеси ниже 0,3 м недостаточен для качаетвенного уплотнения оболочки, а выше 0,6 м нецелесообразен вследствие больших затрат гщклового времени на погружение и подъем модельной плиты. Повторное псевдоожижение слоя по окончании фор 4ироваиия оболочки необходимо для облегчения удаления из него модельной «литы. После извлечения модельной плиты со сформировавшейся оболочкрй из повторно псевдоожиженного формовочного слоя на наружной поверхности оболочки остается небольшое избыточное количество неотвердевшей снеси. Удаление этих излишков производится либо ссыпанием их обратно в контейнер путем поворота модельной плиты моделями вниз, либо обдувом наружной поверхности оболочки сжатым воздухом. В случае использования формовочных составов с ферромагнитными наполнителяш удалить излишки смеси можно с помощью магнитной шайбы. Для предотвращения налипания смеси на нерабочие поверхности модельной плиты их следует при погружении в контейнер защищать охлаждаемым кожухом. Пример . Из холодно-плакированной песчано-смоляной смеси на основе кварцевого песка КО16 и термореативного связующего СФП-011Л в количестве 5% от массы смеси из готавливают оболочковые формы для отливки корпусов гидрораспределителей, имеющих форму параллелепипеда габаритами 100х 70х 90 мм. Модельная оснастка состоит из модельной штаты габаритами 500Х 400x35 мм с установленными на ней четырьмя моделями и плиты с системой толкателей для съема оболочки. Оболочковые полуформы получают путем погружения нагретой до 500520 К модельной оснастки в псевдоожиженный слой смеси. Для сравнения условий формообразования по известным и предлагаемому способам проводят три серии опытов. В первой серии модельную оснастку погружают моделями вниз в псевдоожиженный слой смеси до уровня модельной плиты и вьщерживают в таком положении в течение 30 с при расходе сжатого воздуха 0;002 . Затем подачу воздуха прекращают и извлекают оснастку с наросшей оболочкой из слоя. При этом происходит частичное отслаивание наружных частей оболочки и обрыв их с моделей под действием собственного веса. В второй серии (воспроизведение известного способа) вьщержку моделей в смеси производят в течение 25 с при расходе воздуха 0,002 м /с (минимальное псевдоожижение), а затем - в течение еще 5 с при резко увеличенном до 0,015 расходе воздуха. Далее подачу воздуха прекращают и извлекают оснастку из смеси. Расслаивания оболочки в данном случае не происходит, однако имеет место отрыв наружных слоев оболочки в районе ребер моделей, происходивший в период резкого увеичения расхода воздуха. В третьей серии (воспроизведение редлагаемого способа) модельную снастку в защитном стальном кожухе огружают моделями вверх на дно севдоожиженного слоя смеси с расодом воздуха 0,002 , после чего одачу воздуха в слой прекращают. ысота неподвижного столба смеси ад моделями составляет при этом ,4 м. Через 26 с после погружения продолжительности погружения и одъема, оснастки составляют 2 с кажая) слой смеси снова псевдоожижают извлекают из него оснастку, обдуая наружную поверхность оболочки

сжатым воздухом. Никаких нарушений целостности оболочки при таком способе формообразования не наблюдают.

Во всех сериях опытов извлеченную оснастку с оболочкой направляют в электропечь для доотверзкдения, после чего с помощью системы толкателей производят съем полуформ и оценку их качества.

Толщина нерасслоившихся участков оболочки в первой и второй сериях составляет 10-12 мм, а в.третьей серии - 14-16 мм, что связано с большей скоростью нарастания оболочкового слоя при прессовании его неподвижиым столбом смеси. Шероховатость рабочей поверхности оболочковых полу(1)орм в сериях 1 и 2 составляет 100 - R 125, а в серии 3 - R 63 (при шероховатости моделей Rjj 2,5).

Таким образом, использование предлагаемого способа изготовления оболочковых форм обеспечивает по сравнению с известными способами устранение расслоения и обрывов смеси с модельной плиты, уплотнение и улучшение чистоты поверхности рабочего слоя оболочки, а также ускорение формирования оболочки.

В результате, брак изготовления оболочковых форм может быть снижен с 5% (средняя величина брака при использовании существующих способов формообразования) до 2%, т.е. значительно уменьшаются потери идущей в отвал формовочной смеси.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составляет 249 тыс. руб.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОЮЛОЧКОВЫХ ФОРМ, включающий погружение нагретой модельной плиты с моделями в псевдоожиженную сжатым воздухом смесь из песка, предварительно плакированного термореактив ньм связующим, вьдержку моделей в упомянутой смеси, формирование оболочек на моделях, их уплотнение с последующим извлечением модельной плиты с моделями и оболочками из смеси, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества оболочковых форм путем устранения расслоения и обрывов смеси с моделей и увеличения плотности непосредственно прилегающей к модели рабочей части формы, нагретую модельную плиту погружают в псевдоожиженную смесь моделями вверх на глубину, соответствующую величине столба i смеси над моделями 0,3-0,6 м, после чего псевдоожижение прекращают и (Л вьщерживают модели в указанном полос жении до окончания формирования на них оболочек с последующим возобновлением псевдоожижения при извлечении модельной плиты с моделями и оболочками из смеси.