Способ изготовления разовых литейных форм и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B22C11/10 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для изготовления разовых литейных безопочных форм.

Целью изобретения является повышение качества формы за счет обеспечения равномерности распределения смеси по объему при использовании моделей сложной конфигурации с глубокими и узкими карманами, а также эффективности производства за счет изготовления двусторонних форм в одной с)ормовочной камере.

На фиг, 1 изобр ажено устройство для реализации способа изготовления разовых литейных форм, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг 3 - литейная форма, вид

спереди с обозначением точек, в которых определялась твердость; на фиг.4 - то же, вид сбоку.

Способ изготовления разовых литейных форм заключается в следующем:

За 0,1-1,0 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, перпендикулярном модельным плитам, который завершают одновременно с окончанием надува смеси в формовочную камеру.

С запаздыванием относительно начала надува на 8-60% времени проведения последнего производят дополнительное воздействие на формовочную смесь потоками сжатого воздуха в направлении, параллельVJ00

Ю

VI

ном модельным плитам. Это дополнительное воздействие осуществляют в течение времени, составляющего 5-30% от времени надува.

При этом дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют односторонним потоком перпендикулярно направлению надува формовочной смеси или встречными потоками также перпендикулярно направлению надува формовочной смеси.

Устройство для изготовления разовых литейных форм, с помощью которого реализуется заявляемый способ, содержит донную плиту 1, потолочную плиту 2, боковые плиты 3 и 4, в совокупности образующие формовочную камеру, ограниченную с одной стороны прессовой плитой 5, а с другой - плитой 6 противодавления, имеющих возможность горизонтального перемещения с помощью средств, на чертеже не показанных.

На потолочной плите с надувной щелью 7 закреплена воронка 8, через которую осуществляется соединение с пескодувной головкой (не показана). На прессовой плите и плите противодавления закреплены соответственно модельные плиты 9 и 10 с моделями 11 и 12. Прессовая плита и плита противодавления снабжены воздушными камерами 13 и 14, соединенными через патрубки 15 и 16 с системой для отсоса воздуха, например, с помощью вентилятора или т.п. (не показана). В прессовой плите, плите противодавления выполнены отверстия 17 и 18. В модельных плитах предусмотрены венты 19 и 20. соосные с вентами в упомянутых плитах.

В боковых плитах 3 и 4 также выполнены венты 21 и 22, а сами плиты (по меньшей мере одна из них или обе) снабжены соответственно воздушными камерами 23 и 24, соединенными посредством патрубков 25 и 26 с источником для подачи сжатого воздуха (не показан). В случае наличия воздушных камер на каждой из боковых плит эти камеры соединены с общим источником для подачи сжатого воздуха.

При этом в случае использования одной воздушной камеры венты на другой боковой плите м.б. заглушены. В устройстве предусмотрена система управления.

Перед началом заполнений формовочной камеры смесью прессовую плиту 5 и плиту противодавления 6 устанавливают в исходное рабочее положение, т.е. они входят в пространство между боковыми плита- ми 3 и 4, ограниченное сверху и снизу потолочной плитой 2 и донной плитой 1.

Затем за 0,1-1,0 с до начала надува из полости формовочной камеры начинают отсос воздуха через венты 21 и 22 в модельных плитах 9 и 10 и далее из камер 13 и 14,

например, с помощью вентилятора (не показан).

При этом в начале идет отсос воздуха из упомянутых камер, а затем и из полости самой формовочной камеры. В результате в

0 упомянутой полости образуются интенсивные горизонтальные потоки воздуха, направленные перпендикулярно к модельным плитам по направлению к ним. Затем после завершения предварительного отсоса через

5 указанное выше время, которое определено экспериментально, производят надув смеси из пескодувной головки (не показана) через воронку 8 и надувную щель 7, одновременно продолжая отсос воздуха до окончания на0 дува.

Установлено, что отсос воздуха в течение времени менее 0,1 с недостаточен, чтобы создать надежное движение потоков воздуха по направлению к модельным пли5 там, а более 1 с, вести предварительный отсос нецелесообразно, поскольку потоки уже надежно сформировались, а увеличивать за счет этого расход энергии на отсос воздуха и общее время цикла формирова0 ния литейной формы нет смысла.

В процессе надува эти горизонтальные потоки отклоняют к модельным плитам пескодувный поток, что способствует лучшему проникновению смеси в глубокие и узкие

5 карманы. Этот процесс продолжают в течение всего времени надува.

Затем через венты в боковых плитах 3 и 4 в полость формовочной камеры подают сжатый воздух параллельно модельным

0 плитам с моделями. При этом его можно подавать как через одну из боковых плит, - так и через обе плиты одновременно встречными потоками. Причем подачу воздуха с одной стороны более целесообразно осуще5 ствлять в формовочные камеры относительно малой емкости, а с двух сторон в крупногабаритные формовочные камеры. В случае малогабаритных камер возможна и двусторонняя подача воздуха так же, как

0 односторонняя в крупногабаритные. В последнем случае необходимо увеличивать диаметр подводящего сечения и повысить в 1,5-2 раза давление сжатого воздуха.

Запаздывание подачи сжатого воздуха

5 необходимо для того, чтобы формовочная камера частично заполнилась формовочной смесью, т.е. до уровня, лежащего выше пло- хоуплотняемых карманов моделей. Тогда под действием дополнительного потока воз- духа, направляемого параллельно модель

ным плитами в формовочной камере, образуется движение воздушно-песчаной смеси по направлению к моделям в вентилируемые карманы и теневые зоны. В результате улучшается их заполнение смесью и предварительное уплотнение. Однако, одновременно при этом повышается давление воздуха в камере, что приводит к замедлению или даже может прервать поступление воздушно-песчаной смеси из пескодувной головки, приводя к образованию пустот в местах вблизи входа дополнительного воздуха в камеру, т.е. у боковых плит 3 или 4, или у обеих одновременно в случае 2-сто- ронней подачи. Поэтому эту дополнительную подачу воздуха в камеру следует прекращать до завершения пескодувного процесса с тем, чтобы продолжилась подпитка камеры воздушно-песчаной смесью из пескодувной головки, В результате того, что дополнительный вдув воздуха составляет 5-30% от времени надува смеси, окончательно пустоты в камере образовываться не будут, и последующее прессование обеспечит однородно уплотненную форму.

Конкретный интервал времени запаздывания подачи сжатого воздуха в формовочную камеру, составляющий 8-60% от времени надува, определен экспериментально и объясняется следующим. При слишком ранней подаче, составляющей менее 8%, камера еще не будет заполнена формовочной смесью, особенно в области карманов и теневых областей моделей, в результате чего при подаче дополнительного воздуха в полупустую камеру его давление резко упадет, а оставшаяся энергия воздуха будет потрачена не на дополнительное уплотнение смеси в карманах за счет увеличения перепада давления воздуха между формовочнсй камерой и воздушными камерами у модельных плит, а на перемещение смеси к карманы. Поэтому дополнительную подачу воздуха целесообразно начинать лишь после предварительного пескодувного заполнения смесью карманов и теневых областей моделей.

Запаздывание, превышающее 60%. нерационально, т.к. повышается неравномерность уплотнения: твердость в околомодельном объеме растет значительно меньше, чем в надмодельном, поэтому после прессования надмодельный объем будет переуплотнен.

Продолжительность подачи дополнительного воздуха, составляющая 5-30% от времени надува, определяется необходимостью осуществить работу по перемещению и предварительному уплотнению смеси, т.е. необходимостью г одать соответствующее

количество энергоносителя (сжатый воздух), При этом воздух надо подать в центральную часть камеры, что достигается как односторонним потоком сжатого воздуха, так. и про- 5 тивоположно направленными встречными потоками сжатого воздуха. Из центральной части, благодаря действующему в процессе всего надува отсосу, смесь отклоняется и перемещается к моделям, заполняя карма0 ны и теневые области. При слишком раннем (менее 5%) прекращении подачи сжатого воздуха, эффект от его воздействия будет недостаточен, момент же окончания подачи сжатого воздуха определяется необ5 ходимостью дозаполнить формовочную камеру смесью, чтобы не было пустот, образующихся в процессе продувки смеси сжатым воздухом. При слишком запоздалом прекращении подачи сжатого воздуха (вре0 мя его подачи более 30%) в форме после прессования наблюдаются рыхлоты и каверны (пустоты) в областях вблизи подвода воздуха, т.е. у боковых плит 3 и 4, или у обоих, если была двухсторонняя подача

5 сжатого воздуха.

Пример. Испытания способа и формовочной камеры проводятся на экспериментальном пескодувном-прессовом стенде конструкции НПО НИИТавтопром,

0 оборудованном пескодувной головкой, соединенной с формовочной камерой с размерами 250 х 250 х 250 мм.

Испытания ведут при использовании формовочной камеры, у которой воздушная

5 камера смонтирована на одной из боковых плит (в табл.1 и 2 примеры с 2 по 22 включительно).

Проведены испытания этой же формовочной камеры с установкой на обеих боко0- вых плитах воздушных камер с их одновременным подсоединением к общему источнику сжатого воздуха (пример 23 в табл.1 и 2).

На прессовой плите и плите противо5 давления закреплены модели из алюминиевого сплава в виде параллелепипедов со сменными вставками в виде цилиндров, с соотношением высоты к диаметру от 0,1 до 3,5. Давление сжатого воздуха в рессивере

0 (не показан) пескодувной головки равно 0,3 МПа. Продолжительность надува составляет 0,4 с. Конкретные величины времени предварительного отсоса, начала подачи дополнительного сжатого воздуха и време5 ни его подачи приведены в табл.1.

При опробовании используют два состава формовочной смеси: Первый состав, мае : Бентонит10

Крахмалит0,2

Кварцевый песок 063К016

Прочность на сжатие а Сж, МПа Прочность на разрыв,

О раз , МПа

Влажность, % Второй состав, мас.%: Бентонит Крахмалит Кварцевый песок 063К016

Прочность на сжатие Стсж , МПа Прочность на разрыв,

(Т раз 1 МПа

Влажность, %

Опробование с наличием на обеих боковых плитах воздушных камер с их одновременным подсоединением к общему источнику сжатого воздуха проведено на том же стенде, но при использовании формовочной камеры со следующими габаритами: 900 х 700 х 700 мм, в табл. 1 и 2 пример 24.

Критерием оценки качества уплотнения служит показатель твердости, определяемый с помощью твердомера модели 071. Поверхностную твердость определяют в точках 1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9, 10, 11, обозначенных на схеме литейной формы, представленной на фиг.З и 4. ; ;: ; .....

Результаты испытаний приведены в табл,2. Для сравнения приведены результаты испытаний по прототипу в тех же точках (у прототипа отпечаток односторонний, точка 10 на контрладе). ..

Результаты испытаний показывают, что у прототипа твердость в околомадельной области формы достигает 88 единиц, а около пресроврй плиты она практически равна нулю, т.к. имеют место рыхлоты и пустоты.

Предлагаемый способ и реализующее его устройство обеспечивают качественный отпечаток моделей на обеих сторонах литейной формы, узкие карманы и земляные болваны получаются с соотношением высоты к диаметру до 3,0.:,

Предлагаемые способ и реализующее его устройство позволяют повысить качество литейных форм, обеспечить высокую эффективность производства за счет получения в одной формовочной камере двусторонних форм сложной конфигурации и значительного расширения номенклатуры отливок, получаемых путем безопочной горизонтально-стопочной формовки в автоматизированном про- Остальное изводстве.

Формул а изоб ретени я

0,151.Способ изготовления разовых литей5 ных форм, включающий заполнение формо- 0,015войной камеры смесью, .и ее пред3-3,5.варительное уплотнение путем надува смеси в формовочную камеру параллельно мо- 6дельным плитам, дополнительное

0,2 Ю воздействие на формовочную смесь посредством подачи сжатого воздуха в у помянутую Остальное камеру с запаздыванием относительно на- .чала надува на 8-60% времени проведения

0,08последнего и последующее уплотнение

15 прессоваййём, о т л и ч а ю щ и и с я тем, 0,008что, с целью повышения качества форм, пол3,0-3,5учаемых с использованием моделей сложной конфигурации с глубокими и узкими карманами при одновременном повуше- 20 нии эффективности производства за счёт изготовления двусторонних форм, за 0,1-1 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, перпендикулярном модельным плитам, ко- 25 торый завершают одновременно с Окончанием надува, при этом дополнительное воздействие на формовочную смесь производят потоками сжатого воздуха в направлении, параллельном модельным плитам, 30 причем это дополнительное воздействие осуществляют в течение времени, соответствующего 5-30% от времени надува.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я 35 тем, что дополнительное воздействие на

формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют односторонним потоком перпендикулярно направлению надува формовочной смеси:

40 .:-....:;;; У V . . ; :

3.Способ по п.1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют встречными потоками перпен4S дикулярно направлению надува формовочной смеси.

4.Устройство для изготовления разовых литейных форм, содержащее боковые, донную и потолочную плиты, последняя из ко50 торых через щель и воронку соединена с пескодувной головкой, а также прессовую плиту и плиту противодавления с модельными плитами, имеющие венты и воздушные . камеры и установленные с возможностью

55 горизонтального перемещения, источник сжатого воздуха, отличающееся тем. что оно снабжено по крайней мере одной дополнительной воздушной камерой, сообщенной с источником сжатого воздуха и раз- jvieujeHHoft на одной из боковых плит, при

2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что дополнительное воздействие на

формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют односторонним потоком перпендикулярно направлению надува формовочной смеси:

.:-....:;;; У V . . ; :

3.Способ по п.1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют встречными потоками перпендикулярно направлению надува формовочной смеси.

4.Устройство для изготовления разовых литейных форм, содержащее боковые, донную и потолочную плиты, последняя из которых через щель и воронку соединена с пескодувной головкой, а также прессовую плиту и плиту противодавления с модельными плитами, имеющие венты и воздушные камеры и установленные с возможностью

горизонтального перемещения, источник сжатого воздуха, отличающееся тем. что оно снабжено по крайней мере одной дополнительной воздушной камерой, сообщенной с источником сжатого воздуха и раз- jvieujeHHoft на одной из боковых плит, при

этом в боковой плите установлены венты, системой отсоса сжатого воздуха, соединенной с воздушными камерами, размещенными на прессовой плите и плите противодавления.

5. Устройство по п.4, отличающее- с я тем, что дополнительные воздушные камеры установлены на обеих боковых плитах и сообщены с общим источником сжатого воздуха.

Таблица 1

.Продолжение табл. 2

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для изготовления разовых литейных форм. Цель изобретения - повышение качества форм, получаемых с использованием моделей сложной конфигурации с глубоким и узкими карманами при одновременном повышении эффективности производства за счет изготовления двусторонних форм. За 0,1-1 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, параллельном модельным плитам, который завершают одновременно с надувом. С запаздыванием относительно начала надува на 8-60% времени проведения последнего производят дополнительное воздействие на смесь потоками сжатого воздуха в течение 5-30% от времени надува параллельно модельным плитам. Устройство для реализации способа содержит плиты, которые снабжены воздушными камерами. При этом камеры боковых плит соединены с источником сжатого воздуха, а камеры прессовых плит с системой отсоса. В плитах выполнены венты. 2 с. и 3 з.п, ф-лы, 4 ил.,2 табл. со С

23