Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

П л а н л е к ц и и

1. Формовочные и стержневые машины.

2. Поточно-литейная линия.

Формовочные и стержневые машины

В формовочных отделениях обычно используется способ изготовле- ния форм на двух формовочных машинах с односторонними модельными плитами в двух парных опоках: одна для нижней и другая для верхней полу- формы. Наиболее распространенными методами уплотнения формовочной смеси являются: встряхивание, прессование, встряхивание с подпрессовкой, пескометный, пескодувный.

Встряхивание. На рис. 1.6 приведена схема часто встречающегося на практике пневматического встряхивающего механизма с подъемным поршнем.

а б в

Рис. 1.6. Встряхивающий механизм с подъемным поршнем: а – исходное положе ние; б – подъем механизма; в – встряхивание; 1 – поршень; 2 – подъемный пор шень; 3 – впуск воздуха; 4 – выхлоп

При впуске воздуха (рис. 1.6, а) подъемный поршень поднимается до упора в крышку цилиндра и поднимает на себе прилитый к нему (сделанный заодно с ним) встряхивающий цилиндр. При этом воздух по каналам, пока- занным на схеме, поступает во встряхивающий цилиндр, и начинается встря- хивание, во время которого подъемный поршень продолжает оставаться в верхнем положении. Удары встряхивающего стола передаются на фундамент машины через воздушную подушку, находящуюся в цилиндре под подъем- ным поршнем.

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

Часть энергии удара при этом поглощается упругой деформацией по- душки. Таким образом, удары, передающиеся на фундамент, смягчаются.

На рис. 1.7 дана схема пневматического встряхивающего механизма с

отсечкой и расширением воздуха в цилиндре. Когда поршень пройдет из по- ложения «а» (рис. 1.7, а) путь наполнения, прекращается впуск сжатого воз- духа в цилиндр, т.е. происходит отсечка воздуха. Но в этот момент выхлоп- ное отверстие еще не начнет открываться. Происходит расширение сжатого воздуха. Если же в момент закрытия впускного отверстия (в момент отсечки) начнет открываться выхлопное окно, то будем иметь механизм с отсечкой, но без расширения воздуха. Пневматические встряхивающие механизмы с от- сечкой (и расширением) воздуха являются более экономичными по сравне- нию с механизмами без отсечки; они широко применяются.

а б

Рис. 1.7. Встряхивающий механизм с отсечкой и расширением воздуха: а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2 – впуск воздуха; 3 – выхлоп

Встряхивание с подпрессовкой. Схема механизма для уплотнения литейных форм с помощью одновременного встряхивания и прессования приведена на рис. 1.8. При включении одновременно встряхивающего и прессового цилиндров прессовый поршень поднимает стол машины. При этом выбирается расстояние между верхней кромкой формы и прессовой колодкой. Расстояние в таких механизмах делается большим (150–200 мм и более), что позволяет производить на них уплотнение чистым встряхивани- ем. Поэтому во время подъема стола прессовым поршнем успевает произой- ти некоторое количество ударов предварительного встряхивания. И лишь по- сле того, как форма будет прижата к прессовой колодке, начинается процесс встряхивания с одновременным прессованием. Встряхивающий поршень со столом остается неподвижным. Ударный же массивный подпружиненный поршень, или амортизатор, наносит частые удары снизу по столу машины. Эти удары передаются набивке формы, образуя в ней направленные вниз инерционные силы, дополнительно к статической прессующей нагрузке.

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

 

Встряхивание (т.е. удары амортизатора по столу) в таком комплексном меха- низме производится с большой частотой, 10–12 ударов в секунду (примерно втрое чаще, чем в обычных встряхивающих машинах). Поэтому при общей продолжительности цикла уплотнения 3–5 с число произведенных на одну форму ударов амортизатора в первые 1–2 с получается достаточно большим и действие их эффективно. Таким образом, недостатками встряхивающего способа уплотнения форм являются: значительный шум и сотрясение почвы; слабое уплотнение верхних слоев формы, поэтому требуется дополнительное уплотнение сверху. Это дополнительное уплотнение достигается: 1) под- трамбовкой, пневмотрамбовкой или вручную; 2) наложением на поверхность смеси груза (чугунной плиты) и встряхиванием вместе с ним; 3) допрессов- кой после встряхивания; 4) прессованием при одновременном встряхивании.

Рис. 1.8. Схема механизма для уплотнения литейных форм встряхиванием с одновре менным прессованием: 1 – встряхиваю щий поршень; 2 – амортизатор; 3 – пресс совый поршень; 4 – прессовая колодка

Верхнее и нижнее прессование. При верхнем прессовании формо- вочная смесь из наполнительной рамки запрессовывается в опоку прессовой колодкой со стороны, противоположной модельной плите (рис. 1.9). При верхнем прессовании, кроме основного дефекта – переуплотнения смеси над моделью и недоуплотнения вокруг нее, получается большое уплотнение верхних, нерабочих частей формы и меньшее уплотнение рабочих частей формы, прилегающих непосредственно к модели. Это переуплотнение смеси над моделью может оказаться вредным, так как приводит к снижению газо- проницаемости формы.

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

а б

Рис. 1.9. Схема верхнего прессования: а, б – до и после прессования; 1 – опока; 2 – наполнительная рамка; 3 – модель; 4 – модельная плита; 5 – прессовая колодка; 6 – неподвижная траверса; 7 – прессовый стол маши ны

а б

Рис. 1.10. Схема нижнего прессования: а, б – до и после прессования; 1 – опока; 2 – наполнительная рамка; 3 – модель; 4 – модельная пли та; 5 – неподвижная плита; 6 – неподвижный стол машины; 7 – под вижный прессовый стол машины

При нижнем прессовании формовочная смесь запрессовывается в опоку модельной плитой со стороны разъема литейной формы (рис. 1.10). В качестве наполнительной рамки, содержащей объем запрессовываемой в опоку смеси, здесь служит углубление в неподвижном столе машины. В уг- лублении располагается модельная плита, укрепленная на прессовом столе, движущемся вверх при прессовании. Основной дефект прессования (переуп- лотнение смеси над моделью и недоуплотнение ее вокруг модели) наблюда- ется и при нижнем прессовании. Но здесь распределение уплотнения по вы- соте опоки более благоприятно: большее уплотнение получается в рабочих частях формы, около модели, а меньшее уплотнение – в нерабочей части формы. Кроме того, при нижнем прессовании создаются более благоприят- ные условия для уплотнения узких карманов формы – объема смеси между

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

стенками опоки и моделью. Несмотря на некоторые отмеченные технологи- ческие преимущества нижнего прессования, на практике чаще применяют верхнее прессование литейных форм из-за большей простоты конструкции машин и более легкой переналадки технологической оснастки.

Пескометная формовка. Пескомет представляет собой метательную машину, которая бросает формовочную смесь в опоку, одновременно напол-

няя ее и производя уплотнение смеси. Основным рабочим органом совре- менного центробежного пескомета является метательная головка, представ- ляющая собой быстровращающийся ротор с одной, двумя или тремя лопат- ками. Эти лопатки и выбрасывают из кожуха головки порции, «пакеты» фор-

мовочной или стержневой смеси с большой скоростью вертикально вниз, в набиваемую опоку или стержневой ящик.

 

Рис. 1.11. Схема метательной головки центробежного пескомета: 1 – ротор; 2 – сменная лопатка или ковш; 3 – ленточный конвейер, подающий в головку формовочную смесь; 4 – на правляющая дуга; 5 – кожух головки; 6 – выходной патрубок кожуха

а б

Рис. 1.12. Варианты подачи смеси в головку пес комета в осевом направлении (а) и в плоскости вращения ротора (б)

На рис. 1.11 показана схема метательной головки центробежного пес- комета. Быстро вращающийся на горизонтальном валу ротор приводится не- посредственно от электродвигателя. На роторе крепится одна (как показано на схеме) сменная лопатка. Формовочная или стержневая смесь непрерывно поступает с ленточного конвейера в кожух головки в осевом направлении че- рез окно в задней стенке кожуха (рис. 1.12). Поток смеси отсекается быст- ровращающейся лопаткой, формируется под действием центробежных сил в пакет и продвигается лопаткой по окружности. При этом продвижении пакет смеси ограничивается с периферии стальной направляющей дугой. При пе- редвижении лопаткой вдоль направляющей дуги пакет смеси под действием центробежных сил приобретает некоторое уплотнение. По прохождении на- правляющей дуги пакет соскальзывает с лопатки и выбрасывается в наби-

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

ваемую опоку или стержневой ящик со скоростью до 60 м/c. Современные центробежные пескометы выпускают производительностью до 60 м3/ч.

Пескодувный процесс уплотнения литейных форм и стержней.

Принцип пескодувного процесса уплотнения литейных форм и стержней за- ключается в том, что формовочная или стержневая смесь транспортируется с помощью сжатого воздуха через вдувные отверстия в технологическую ем- кость (полость стержневого ящика или опоку) и, заполняя ее, одновременно в ней уплотняется. Поступающий же вместе со смесью из пескодувного (пес- кострельного) резервуара сжатый воздух эвакуируется из технологической емкости в атмосферу через специальные очень тонкие вентиляционные от- верстия, или венты. На рис. 1.13 представлена схема современного пескодув- ного механизма. Чтобы избежать слеживания смеси на дне резервуара, впуск воздуха в резервуар делается по его периферии. Входя с боков и снизу, струйки сжатого воздуха разрыхляют смесь, тем самым препятствуя ее зави- санию и слеживанию, и способствуют более легкому ее прохождению через вдувные отверстия.

Рис. 1.13. Схема современного пескодувного механизмов: 1 – подвод сжатого воздуха; 2 – механическая ворошилка; 3 – загруз ка смеси; 4 – впуск сжатого воздуха; 5 – ресивер

От пескодувной машины пескострельная машина отличается более быстрым впуском сжатого воздуха в резервуар. Очень быстрый, подобно вы- стрелу, впуск сжатого воздуха в патрон пескострельной машины (в течение около 0,05 с) обеспечивается быстрым открыванием клапана дутья. Сразу по- сле впуска порции или заряда сжатого воздуха в пескострельный патрон кла- пан дутья закрывается и делает отсечку воздуха. Заряд сжатого воздуха в па- троне своим давлением выталкивает порцию смеси из патрона через вдувное отверстие в технологическую емкость. Смесь устремляется в набиваемую опоку или стержневой ящик компактной массой, толкаемая сзади зарядом сжатого воздуха подобно пуле, вылетающей из пневматического ружья. Пес-

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

кострельные машины в настоящее время нашли широкое промышленное применение для изготовления стержней. Их можно также использовать для изготовления литейных форм.

Поточно-литейная линия

В литейных цехах массового и крупносерийного производства про- цесс получения отливок, т.е. изготовления литейных форм, их сборки, залив- ки и выбивки, организуется по принципу непрерывного потока. Оборудова- ние и рабочие места располагаются в последовательности операций и соеди- няются соответствующими транспортными средствами, передающими объ- екты обработки, а сами операции выполняются одновременно на всех рабо- чих местах. Такая система машин образует поточную линию получения от- ливок, или литейную формовочную линию (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Схема поточной литейной линии с горизонтально-замкнутым конвейе ром: 1 – формовочные машины; 2 – заливочная площадка; 3 – подвесной путь зали вочных ковшей; 4 – заливочный ковш; 5 – раздаточный ковш; 6 – выбивная решетка; 7 – литейный конвейер; 8 – охладительный кожух

Горизонтально-замкнутый литейный конвейер представляет собой ряд тележек, непрерывно движущихся по рельсам при помощи тяговой замк- нутой цепи, приводимой в движение от электродвигателя через соответст- вующую передачу. Скорость движения формовочных конвейеров колеблет- ся от 2 до 10 м/мин, в зависимости от загруженности и размеров опок. На рис. 1.14 конвейер показан не в виде отдельных тележек, а условно, в виде непрерывной ленты. Формовочные машины устанавливают вдоль конвейера. Формы можно собирать на самом движущемся конвейере, если скорость его невелика. Однако чаще всего сборку осуществляют на рольгангах у формо- вочных машин, вне конвейера, и на конвейер ставят уже собранные формы. Заливку форм обычно производят на движущихся тележках конвейера из за- ливочных ковшей, подвозимых по подвесному пути. Металл в заливочные ковши разливается из более крупных раздаточных ковшей, подвозимых по другому подвесному пути непосредственно от плавильной печи. Для облег- чения работы заливщика заливочную площадку часто делают в виде верти-

Л е к ц и я 5 Механизация и автоматизация процесса изготовления форм и стержней

кально-замкнутого пластинчатого конвейера, перемещающегося параллельно основному конвейеру с той же скоростью.

Залитые формы, обогнув закругление на конвейере, проходят через охладительный кожух и попадают на участок выбивки. Здесь формы снима- ются с конвейера и выбиваются на выбивной решетке. Отработанная смесь, выбитая из опок, проваливается сквозь решетку и передается в центральное смесеприготовительное отделение, из которого после переработки раздается в бункера над формовочными машинами. Отливки транспортируют в обруб- ное отделение для очистки, пустые же опоки ставят на освободившиеся те- лежки конвейера, который доставляет их снова к формовочным машинам. Заливочное и выбивное отделения изолируют от формовочного перегород- ками. Пуск конвейера осуществляют нажатием пусковой кнопки обычно на участке заливки. Остановить конвейер можно с любого участка (формовки, заливки, выбивки) нажатием стоп-кнопки.

Контрольные вопросы

1. Какие методы уплотнения смеси известны?

2. Каковы преимущества и недостатки при уплотнении форм встряхи- ванием?

3. Каковы преимущества и недостатки при уплотнении форм прессо- ванием?

4. Какой основной дефект форм возникает при верхнем прессовании?

5. Для каких форм и стержней целесообразно использовать пескомет- ную формовку?

6. Каково устройство головки пескомета?

7. Какие машины используются для изготовления стержней?

8. Какие конвейеры используют для транспортировки форм на авто- матических формовочных линиях?

9. Как доставляют стержни на сборочный участок автоматических формовочных линий?

10. Какое оборудование используется для выбивки форм?

Л е к ц и я 6

Дата добавления: 2014-11-25