Способ изготовления крупногаба-РиТНыХ лиТЕйНыХ фОРМ удАРОМ Советский патент 1981 года по МПК B22C9/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ УДАРОМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к. изготовлению литейных форм. Известен способ статического прессования, заключающийся в том, что формовочная смесь из заполнительной рамки запрессовывается в опоку прессовой колодкой со стороны, противоположной модельной плите 1. Известен также способ прессования под высоким удельным давлением, который реализуется устройством и заключается в том, что смесь уплотняется с удельным давлением прессования до 40-50 кг/см 2. Оба эти способа ограничены технологическими возможностями из-за неравномерного уплотнения по высоте формы. Неравномерность распределения плотности и .твердости по высоте формы объсняется тем, что в начальной стадии процесс уплотнения происходит в зонах А и Б одновременно и при этом достижение верхнего уровня модели в зоне А происходит выравнивание неравномерности уплотнения по высоте зоны и уплотняется настолько, что препятствует дальнейшему продвижению прессовой колодки, в то время как смесь в зоне В не достигла аналогичных значений пдотности и твердости. Перетеканию же смеси из зоны А в зоны Б и В препятствует повышенная прочность уплотненной зоны Б. Способ прессования профильной колодкой несколько улучшает неравномерность распределения плотности формы, однако технологичесие возможности почти не расширяет . Процесс уплотнения формовочной смеси начинается в зоне Б выступающими профилями колодки и смесь, уплотняясь, перетекает в зону В под действием направленной силы и в зону А с начальной насыпной плотностью смеси, и не обладающей в данный период практической прочностью, под действием уклонов профильной колодки, которые дел.ают на практике весьма значительными во избежание заклинивания уплотненной смеси между выступами и последующего отрыва. Перетекание смеси из зоны Б в зону А является фактом отрицательным и препятствует осуществлению полного выравнивания равномерности уплотнения формы. Известен способ прессования с применением многоплунжерной головки 3. Этот способ позволяет получать формы со значительно равномерным уплотнением при высоте 300 мм (без одновременного или предварительного встряхивания). В начальный момент уплотнения головки, в связи одинакового воздействия на них смеси, находятся на одном уровне и процесс уплотнения в зонах А и Б можно рассматривать как плоской колодкой. По мере нарастания разности напряжений в смеси зон А и Б плунжеры зоны Б будут опускаться ниже, стремясь к выравниванию напряжений между зоной А и зонами Б, В. В силу ровности напряжений в зоне А и Б, В перетекание из зоны А происходить н будет. Вследствии чего над зоной А в уплотненной форме будет иметь место наличие выпуклости, которую необходимо срезать, т. е. при прессовании многоплунжерной головкой повышается расход формовочной смеси. Аналогичное- поведение смеси в форме происходит и при уплотнении с помощью диафрагмы. Известен способ динамического прессования одиночным ударом штампа по свободной поверхности смеси 4. При уплотнении смеси ударом штампа по свободной поверхности текучесть формовочной смеси повышается. Повышенле текучести смеси при ударном уплотнении происходит за счет того, что воздух, вытесненный уплотняемой смесью при движении к опоке и модельной плите с винтами, увлекает за собой частички смеси из зоны А в зоны Б и В. Однако при реализации указанного способа на опоках более чем 900 X 600 воздух не успевает выходить из смеси и остается в формовочной смеси в сжатом состоянии. После снятия нагрузки и протяжки модели сжатый в порах воздух приводит к разрушению формы, а именно к ее расслоению. Кроме того, имеет место недоуплотнение смеси в верхней части модели (твер дость 69-70 ед.) Это получается из-за обтекания модели формовочной смесью, вытесненной из зоны А в зону В. Чем больше скорость уплотнения, тем больше угол тока формовочной смеси и слабее уплотнение в указанной зоц€. Цель изобретения - улучшение качества формы путем создания более благоприятных условий перетекания смеси. Поставленная цель достигается тем, что уплотняют сначала надмодельные зоны, а затем околомодельные-. На фиг. 1 показаны примеры осушествления сушествуюших способов изготовления литейных форм; на фиг. 2а - график распределения твердости по высоте формы при уплотнении встряхиванием, прессованием, ударом; на фиг. 26 - пример осуществления существующего способа уплотнения литейных форм ударом; на фиг. 28 - пример осуществления предлагаемого способа. Как видно из фиг. 2а распределение твердости по высоте формы равномернее при ударном уплотнении (кривая 3), чем при прессовании и встряхивании (кривая 2), Это объясняется тем, что увеличение ударного воздействия приводит к повышению скорости перемещения частиц смеси. Частицы смеси начинают проскакивать зону напряженного контакта, твердость формовочной смеси по высоте формы выравнивается. Равномерного уплотнения формы можно добиться путем увеличения скоростей приложения нагрузки (Vy.. 5-7 м/с). Относительно низкая равномерность уплотнения высоких форм - основной недостаток при прессовании. При уплотнении смеси в форме встряхиванием максимальное и равномерное уплотнение достигается у модели, недостаточное - в верхних слоях полуформы. С целью повышения равномерности распределения плотности и твердости по высоте формы за счет, перетекания смеси из зоны А последовательно в зоны Б и В, а также для расширения технологических возможностей способа уплотнения ударом по свободной поверхности с применением опок размером 1200X900X400 и более предлагается уплотнение ударом производить в две стадии. Сначала уплотнению подвергать зону А (фиг. 20). Так как зона Б в период уплотнения зоны А остается в неуплотненном состоянии, то смесь из зоны А вытесняется в зону Б со значительно меньшим сопротивлением, а быстрый поток вытесненного при уплотнении воздуха из зоны А в зону Б способствует перетеканию смеси в зону Б, повышая при этом ее плотность. При достижении зоной А необходимой плотности и прочности уплотнению подвергают прилегающие к модели зоны Б и В. Предлагаемым способом можно уплотнять песчаноглинистые, холоднотвердеющие и жидкостекольные смеси для чугунного и стального литья. Способ осуществляют следующим образом. В ударной формовочной машине ударный раб.очий орган находится на верхней траверсе. Уплотняющий механизм машины работает по принципу ударника. Наполнение опоки формовочной смесью осуществляется дозатором. Привод машины пневматический Р 5 ати. Пневматический ударник содержит рабочий цилиндр с поршнем и штоком. Сжатый воздух подается в ресивер, через зазор между верхней стенкой ресивера и цилиндра давление передается на поршень. Введенные в зацепление с колодкой захваты не дают уплотняющей колодке двигаться вниз. Затем включают пневмоцилиндры захватов, которые отодвигают их от прессовой колодки. Происходит удар. После удара сжатый воздух медленно из ресивера удаляется и прессованная колодка приходит в исходное положение. Затем уплотняют другие зоны.

Для получения формы применяют опоку с размерами 1200x900x400 мм. Вес смеси 436 кг. Применяют смесь следующего состава: кварцевый песок 1К02Б 1,38°/о, бентонит 0,65%, уголь гранулированный 0,15°/о, сода кальцинированная 0,013%, отработанная смесь 98%. Влажность 3,6%. Прочность на сжатие 1,4 кгс/см , газопроницаемость 120 ед.

Опытная формовочная машина имеет следующие технологические параметры: начальное давление в ресивере Р 5,5 кгс/см ; скорость удара Ууд. 7 м/с; энергия удара ti 35 Дж/кг.

При этом получили следующие качественные показатели формы: плотность формы S 1,69 г/см 3; поверхностная твердость Т 90 ед.

По известному способу при следующих режимах: скорость прессовой колодки Уул, 7/м/с; ускорение j g получают следующие показатели формы: плотность о « 1,65 г/см твердость Т 86 ед.

Предлагаемый способ изготовления литейных форм ударом позволяет повысить равномерность распределения плотности и твердости форм по высоте опоки.

Плотность формы (Г 1,70 г/см, поверхностная твердость Т 89-91 ед (фиг. 2б). Тогда как плотность формы, полученная известным способом «5 1,67г/см, твердость 87-88 ед.

Формула изобретения

Способ изготовления крупногабаритных литейных форм ударом, отличающийся тем, что с целью улучшения качества формы путем создания более благоприятных условии перетекания смеси, уплотняют сначала надмодельные зоны, а затем околомодельные.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Матвеенко И. В., Тарский В. Л. Оборудование литейных цехов. М., «Машиностроение, 1976, с. 90, 105-107.

2Иванов В. И. Киян Э. Ф. Наладка формовочных, и стержневых машин. М., Высшая школа, 1976, с. 101.

3Матвеенко И. В., Шевцов Е. И. ЛазуткинА. Г. Евстифеев Ю. А. Динамическое

уплотнение литейных форм-«Литейное производство, № 6, 1974, с. 30-31.

30 7,ед