Как уплотнять песок?

Чтобы из сыпучей массы получить плотную форму с четкими размерами и конфигурацией литейной полости, требуется большая затрата энергии. Кажется, простое дело: уплотнить вокруг модели сыпучую пластическую смесь и получить готовую форму. Но как ее уплотнить наилучшим образом, как достичь при этом наибольшей производительности, как научиться изготовлять формы с наименьшей затратой человеческого труда?

Как уже было сказано, в настоящее время существует много самых различных способов формообразования отливок; традиционные способы заменяются новыми, усовершенствуются старые. Однако известные издавна формы из песчано-глинистых смесей по-прежнему применяют довольно широко. Как правило, такие формы изготовляют по моделям. Для их получения сырую песчано-глинистую смесь с плотностью около 1200 кг/м³ уплотняют до плотности 1800—2000 кг/м³.

С тех пор, как появились песчано-глинистые формы, эта проблема волнует литейщиков постоянно. Непрерывный поиск, изобретательность, искусство исполнения проявляют литейщики многих поколений. А для поиска в настоящем и будущем открываются все новые и новые возможности. Существует множество возможностей уплотнить пластически-сыпучие массы, и каждая из них может пригодиться для получения литейной формы. Но как это осуществить?

Современные технологические процессы должны основываться на «трех китах»: безотходность, малая энергоемкость и сохранение окружающей среды. Изготовление форм тоже технологический процесс. И он должен основываться на этих «китах». Но мы сейчас рассматриваем один вопрос — способы и энергию уплотнения смесей при изготовлении литейных форм. Не будет преувеличением сказать, что практически нет такого вида механического воздействия, который нельзя использовать для уплотнения смесей. А так как любой вид энергии можно превратить в механическую, то можно считать, что любая энергия может быть использована для получения литейной формы.

Правда, в настоящее время для упрочнения смесей используют непосредственное тепловое, химическое или иное воздействие на них. Эти способы получили достаточно широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом; они связаны с применением особого состава смесей.

Наиболее давний способ уплотнения формовочных смесей — трамбование. Он заключается в том, что ограниченный объем смеси (ограничением объема служит модель с модельной плитой и опока) уплотняется ударами трамбовки. Схема такого уплотнения представлена на рис. 21, а. Вначале уплотняется смесь в слое, непосредственно примыкающем к модельной плите и модели, а затем насыпаются последующие слои смеси и уплотняются. Когда-то трамбование производилось ручными трамбовками, что требовало большой затраты труда формовщика. Позже стали применять пневматические трамбовки, что значительно облегчило труд рабочего и повысило его производительность. Увеличилась сила и частота удара. Если ручной трамбовкой рабочий мог сделать один-три удара в секунду, то пневматической трамбовкой — до десяти и более.

Уплотнение смесей трамбовками — одна из наиболее трудоемких операций формообразования и наименее творческая. Правда, и трамбование требует от литейщика некоторого искусства, навыков. Если смесь у модели сильно переуплотнить, то снижается ее газопроницаемость, и во время заливки формы образующиеся в ней газы не смогут выходить к наружной поверхности, а попадают в металл, что приводит к возникновению в отливке газовых раковин. Такие отливки обычно бракуются. Слабое уплотнение смеси вокруг модели приводит к размыву литейной полости формы жидким металлом. И в этом случае отливка будет некачественной: на ней будет большой пригар и засоры из формовочной смеси. Исправлять такие формы (эта операция носит название отделки формы) очень трудно, для этого уже требуется большое искусство формовщика.