Вакуум-пленочная формовка

Каждому известно, что воздух имеет массу. На человека он оказывает давление 0,1 МПа или 10 000 мм вод.ст. Но человек ощущает только то давление, которое выше или ниже 0,1 МПа. И это объясняется очень просто: внутри человека давление также равно 0,1 МПа. Значит стоит только пловцу погрузиться в воду на 3—4 м, как он сразу начинает ощущать давление воды. Ну а если погрузиться на 10 000 м, то давление воды составит 100 МПа, и тело будет испытывать всестороннее сжатие. Выдержать такое давление под силу только высококачественным сталям. Но можно и не погружаться в воду, а из герметичной оболочки удалить воздух, т. е. создать внутри оболочки вакуум. В этом случае эффект будет такой же, как и при погружении оболочки в воду. А что будет, если сыпучую массу поместить в эластичную оболочку и создать внутри вакуум?

Оказывается, под действием всестороннего давления воздуха сыпучая масса станет монолитной и приобретет свойства твердого тела. Так, использовав физические законы гидростатики, открытые еще Архимедом в III в. до н. э. и развитые Б. Паскалем в XVII в., японские инженеры создали удивительно простой и надежный способ формовки, получивший название V-процесса или вакуум-пленочной формовки.

В 1971 г. японская фирма Акито запатентовала и опубликовала новый физический метод изготовления форм для получения отливок как из черных, так и из цветных сплавов.

Спустя несколько лет, когда в Японии V-процесс получил широкое применение, лицензии на его использование приобрели и многие другие страны. Сейчас вакуум-пленочная формовка завоевывает все больше сторонников, несмотря на «консерватизм» литейщиков. Да это относится не только к литейщикам. Новое, если оно опрокидывает общепринятые понятия, традиционно сложившиеся отношения, всегда будет встречено осторожно, с недоверием. Но уже все большее число фирм отказывается от тысячелетнего способа формовки в песчано-глинистые смеси и переходит на физические способы получения форм. Такие способы позволяют повысить производительность формовки, улучшить качество отливок, уменьшить долю тяжелого физического труда. Наша страна также закупила по лицензии оборудование в Японии на вакуум-пленочную формовку, которое внедряется на ряде заводов. В чем же суть этой новой технологии формовки?

Пустотелую модель 1 (рис. 23) устанавливают на подмодельную плиту 2, в которой имеется канал 6, соединенный с вакуумным насосом ВН. Поливинилацетатная пленка 3 толщиной 0,1—0,2 мм нагревается спиралью 4 и накладывается на модель. При этом включается насос, вакуумирующий полость модели, на поверхности которой расположены венты 5. Венты в этом случае действуют как присоски, в результате чего пленка плотно облегает модель. Затем на подмодельную плиту устанавливают опоку 7 с герметичными полыми стенками, на внутренней поверхности которых тоже имеются венты. Опоку засыпают сухим кварцевым или другим песком. Сверху опоку также накрывают пленкой 3. Затем из формы 8, через опоку 7 воздух откачивают вакуум-насосом. После создания вакуума песок, герметизированный с двух сторон пленками, а с остальных четырех стенками опоки, приобретает свойства единого монолитного тела, и после снятия полуформы с подмодельной плиты, полость сохраняет полностью очертания модели. Таким же образом делается верхняя полуформа. Затем форму собирают, при необходимости предварительно установив в нее стержни. На верх формы ставят чашу 10, и заливают форму металлом через стояк 9, причем обе половинки формы соединены с вакуум-насосом ВН. После заливки формы насосы отключают; восстанавливается нормальное давление, песок высыпается, и Можно извлекать отливку. В настоящее время созданы поточные линии и установки вакуум-пленочной формовки, которые позволяют получать отливки массой от нескольких килограммов до 5 тонн и более. Нетрудно заметить, насколько упрощается процесс формовки, а формовщик по существу становится слесарем-сборщиком, оператором!

Так, использование законов физики и достижений химии полимерных пленок позволило создать принципиально новый технологический процесс формовки, которому наряду с другими физическими способами формообразования суждено будет в XXI в. постепенно вытеснить традиционные способы литья в песчано-глинистые формы.