Формовщик машинной формовки

Процесс уплотнения формовочной смеси на машинах происходит одновременно по всему объему опоки, в отличие от ручной или пескометной формовки, когда смесь уплотняется последовательно небольшими объемами, начиная от поверхности модели и до верха опоки. Это принципиальное отличие и обусловливает множество способов машинного уплотнения литейной формы. Все дело в том, что формовочная смесь состоит из множества мелких (0,1—0,5 мм) песчинок, которые при уплотнении смеси перемещаются одна относительно другой. При этом возникают силы трения, которые тормозят относительное перемещение частиц. Внутреннее трение сыпучих тел — это их физическая характеристика, зависящая от формы и материала песчинок.

Но в формовочной смеси имеются глина и другие связующие материалы, которые связывают между собой песчинки смеси, т. е. между ними существуют силы механического сцепления. Формовочную смесь можно назвать связанным сыпучим телом, обладающим силами внутреннего трения и сцепления частиц друг с другом. Они-то и определяют основные технологические свойства смеси: текучесть, уплотняемость, формуемость. При уплотнении смеси в опоке, кроме внутреннего трения, происходит перемещение формовочной смеси относительно поверхности стенок опок, модели. При этом возникают силы трения, оказывающие сопротивление перемещению смеси. Таким образом, для того чтобы равномерно уплотнить формовочную смесь в опоке вокруг модели и получить равноуплотненную форму, необходимо преодолеть силы внутреннего трения и сцепления в смеси, а также внешнего трения смеси о поверхности, относительно которых идет ее перемещение.

На протяжении всего периода развития машинного способа уплотнения литейных форм литейщикам приходится решать задачу получения равномерно уплотненной формы со стороны модели. А это зависит не только от смеси, но и от конфигурации модели. Хорошее уплотнение формы при наличии в опоке плоской невысокой модели достигается простым прессованием. Если модель имеет глубокие каналы, развитые по высоте плоскости, то прессование становится неэффективным. Необходимо либо предварительно уплотнить смесь вокруг модели, а затем применить прессование, либо периодически встряхивать смесь и таким образом уплотнять, но при этом верхние слои формы приходится доуплотнять. Так появились способы пескодувно-прессовой формовки и встряхивания с подпрессовкой. Появились и формовочные машины с комбинированными способами уплотнения формы, на которых в зависимости от конфигурации модели выбирают тот или иной способ уплотнения.

Встряхивание — процесс шумный и малопроизводительный, прессование — очень быстрый, но не всегда эффективный. Только пескодувным и пескострельным способами нельзя уплотнить формовочную смесь до требуемой плотности. Выбор способа уплотнения литейных форм ограничен и габаритами формы. Так, при прессовании смеси применяют давление 1 —1,2 МПа. Представьте, что нужно уплотнить форму при размере опоки в свету (размеры между внутренними стенками опоки) 2X1.6 м. Нетрудно подсчитать, что усилие пресса должно быть 320 т. Для того чтобы наглядно представить, что это такое, на рис. 36 показаны опоки размером в свету 2X1,6 м.

Отсюда понятно, что увеличивать габариты формы при использовании процесса прессования формовочной смеси можно лишь до известных пределов. При превышении этих пределов потребуется громоздкое оборудование, дорогое и сложное в эксплуатации.

Рис. 36. Опоки для машинной формовки

А может быть, проще уплотнять крупные формы встряхиванием формовочной смеси? Но и здесь имеются разумные пределы. Все дело в том, что встряхивание основано на соударении падающего груза (т. е. стола формовочной машины с опокой, смесью и модельной плитой) с неподвижной частью машины. Чем больше масса падающих частей, тем выше должна быть мощность подъемного стола и тем сильнее будет удар, энергия которого передается на фундамент машины. С увеличением энергии удара резко возрастает нагрузка на фундамент машины. Вспомните шаботы массой в сотни тонн, и станет ясно, что и размеры встряхивающих машин не могут быть безграничны. Максимальная грузоподъемность встряхивающих машин, выпускаемых отечественными заводами, составляет 10 т. Они рассчитаны на получение отливок массой до 1000 кг в опоках размером в свету 2,5X2,0 м, высотой до 0,8 м.

Формы больших размеров из песчано-глинистых смесей уплотняют пескометами.  Изготовление таких форм относится к ручной формовке. Применение новых формовочных смесей, например жидких самотвердеющих, расширяет рамки применения машинной формовки. Так, швейцарская фирма поставила в нашу страну в 1981 г. механизированную линию по изготовлению крупных стальных отливок в формах из ЖСС* (размер формы в плоскости разъема 3,8X2,5 м, высота верхней опоки 1 м, нижней — 1,4 м). Производительность линии — 4 формы в час. Приготовление формовочной смеси и выдача ее в опоки выполняются смесителями непрерывного действия. Для извлечения модели из полуформы применяют специальные кантовательно-вытяжные устройства. Простановка стержней, сборка формы и ее заливка осуществляются на специальных передвижных тележках.

В литейном цехе одного из станкостроительных заводов США введена в эксплуатацию линия безопочной формовки. Формы размером 1,5x1,5 м изготавливают из холоднотвердеющих смесей. Производительность линии — 60 форм в час. Масса получаемых отливок составляет 130—1300 кг.

Из приведенных примеров следует, что развитие технологии формовки постоянно приводит к расширению габаритов формы, масштабов машинного производства литейных форм, И можно с уверенностью сказать, что дальнейшее развитие комплексной механизации и автоматизации крупногабаритной формовки будет связано с новыми технологическими процессами.

Что же должен делать формовщик машинной формовки? Прежде всего следует сказать, что функции обязанностей формовщика машинной формовки зависят от степени механизации и автоматизации производства форм. Развитие машинной формовки идет по пути комплексной автоматизации технологического процесса, создания полуавтоматов и автоматических линий, применения роботов для наиболее сложных процессов, выпадающих из автоматического цикла.

* Литейное производство, 1982, № 10, с. 36.