ОТДЕЛКА ПОЛУФОРМ И СТЕРЖНЕЙ И ИХ СБОРКА

Полуформы после удаления модели осматривают для выявления исправимых дефектов, которые и исправляют. Выдувают сжатым воздухом сор и пыль, попавшие при ремонте. Для улучшения чистоты поверхности отливок на рабочую поверхность полуформ и стержней часто наносят противопригарные покрытия (краски), которые представляют собой суспензию пылевидного огнеупорного материала в жидкости с добавлением связующего для придания прочности слою покрытия и стабилизирующего вещества, препятствующего оседанию порошка на дно. Покрытия наносят на горячие формы и стержни или на холодные, часто с последующей их подсушкой. Для исключения подсушки применяют и самовысыхающие покрытия на легкоиспаряющихся жидкостях. Нанесенный слой покрытия уменьшает шероховатость поверхности и закрывает поры между зернами песка, препятствуя проникновению в них жидкого металла и его оксидов. В результате поверхность отливки получается более гладкой, чистой и без пригара.

На поверхности форм из сырых песчано-глинистых смесей вместо покрытий наносят также припылы: пылевидные графит, тальк, кварц и т.п. В ряде случаев используют специальные покрытия для предотвращения поверхностного обезуглероживания отливок, для модифицирования или поверхностного легирования. Стержни иногда натирают вручную противопригарными же пастами-натирками.

Сборку формы с горизонтальным разъемом начинают с установки нижней полуформы на заливочную площадку или конвейер. В чистую полость полуформы в определенной последовательности устанавливают стержни. Их устойчивость часто обеспечивается знаками, однако, в ряде случаев используют специальные металлические подставки - жеребейки (рис. 2.21). Правильность установки стержней проверяют контрольными шаблонами и другими приспособлениями, которые входят в состав модельного комплекта. Одновременно со стержнями, когда это необходимо, устанавливают внутренние холодильники и строго фиксируют их относительно стенок формы и стержня. Затем проверяют все элементы литниковой системы, устанавливают при необходимости фильтровальные сетки. Очищают от загрязнения выпоры. На плоскую поверхность разъема большой полуформы (более 2 … 3 м²), не имеющей замка выступ-впадина, часто укладывают прокладочные жгуты из пластичного материала, которые герметизируют шов по разъему собранной формы и препятствуют утечке расплава. Их применение объясняется трудностью изготовления абсолютно ровными и плоскими поверхностей разъема обеих полуформ. После этого на нижнюю полуформу устанавливают верхнюю. Точность совмещения нижних и верхних полу форм обеспечивается стационарными или съемными контрольными штырями. Для предотвращения подъема верхней полуформы под действием статического давления расплава и ухода расплава из полости формы её скрепляют с нижней полуформой различными способами: скобами, струбсцинами, болтами, клиньями, наложением грузов и т.п. (рис. 2.22).

НЕКОТОРЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ

Как уже отмечалось, разовые объемные формы изготовляют вручную с малым использованием механизмов (ручная формовка), с преимущественным использованием механизмов и машин (машинная формовка) и на автоматических линиях.

Ручную формовку обычно используют в мелкосерийном и единичном производстве и осуществляют по моделям, шаблонам, в почве, в опоках, в стержнях.

ФОРМОВКА В ПОЧВЕ

Формовку в почве применяют обычно в единичном или мелкосерийном производстве преимущественно при изготовлении крупных отливок. Формовку в почве осуществляют в ямах, которые делают в земляном полу цеха, или кессонах - глубоких ямах в полу цеха, стенки которых (а иногда и дно) выложены кирпичом (или забетонированы) с применением газоотводных формовочных постелей. В зависимости от массы и высоты отливки используют мягкие и твердые постели. Мягкие постели применяют для формовки плоских отливок небольшой высоты, твердые постели - для крупных отливок большой высоты.

Формовка в почве имеет следующие недостатки: рытье ям и приготовление газоотводной постели (трудоемкие операции); значительный объем ручных работ; использование формовщиков высокой квалификации; тяжелые санитарно-гигиенические условия работы (пыль, высокая температура и т. д.); малый съем годных отливок с 1 м² формовочной площади. Однако способ прост и не требует оборудования; используют его редко, в основном в условиях единичного и мелкосерийного производства неответственных отливок.

Яму 5 выкапывают глубиной на 300 … 500 мм больше высоты модели (рис. 2.23, а). На сильно уплотненное дно ямы насыпают слой кокса или коксовой гари 2 (размер кусков 50 … 70 мм) толщиной 100 … 250 мм. Слой кокса уплотняют и сверху насыпают более мелкий кокс 3, который слегка утрамбовывают и покрывают сверху асбестовым полотном. Для вывода газов устанавливают трубы 4, верхний конец которых расположен несколько выше уровня пола цеха.

На твердую постель насыпают слой 1 формовочной смеси, которую после установки модели 6 уплотняют и делают вентиляционные наколы (рис. 2.23, б). Если вместо слоев кокса насыпают формовочную смесь, то формовку ведут по мягкой постели. Затем поверхность нижней формы выравнивают и накрывают опокой 7. В опоке устанавливают модели 9 элементов литниковой системы (питателей, стояка, шлаковика, выпора) и крючки 8. Затем в опоку засыпают формовочную смесь и уплотняют.

После этого верхнюю полуформу поднимают краном и извлекают из нижней полуформы модель. Верхнюю и нижнюю полуформы отделывают вручную, форму собирают по центрирующим колышкам 10 и устанавливают груз 11, а также литниковую чашу 12 и выпорную чашу 13 (рис. 2.23, в).

Если в верхней полуформе имеются выступающие части «болваны», то для лучшего удержания их в верхнюю опоку устанавливают проволочные крючки 8 (см. рис. 2.23, б). Их концы, обращенные к модели, смачивают жидкой глиной или сульфитно-дрожжевой бражкой, чтобы обеспечить прилипание к ним формовочной смеси.

При заливке «по-сырому» для удержания формовочной смеси применяют так называемые «солдатики» - деревянные палочки сечением от 15х 15 мм до 20х20 мм; длина их зависит от высоты верхней опоки и «болвана». «Солдатики» и крючки ставят в формах, имеющих «болваны» сравнительно небольшой высоты.

«Солдатики» прислоняют к крестовинам (ребрам) опоки и заформовывают в смесь. Они не должны соприкосаться с заливаемым в форму металлом, так как это может привести к браку отливок. «Солдатики» 4 (рис. 2.24) нужно ставить в опоку 1 и углублять так, чтобы они были отделены слоем формовочной смеси (10 … 12 мм) от модели.

Обычно крючки 2 устанавливают крестообразно, благодаря этому дополнительно обеспечивается прочность формы. Крючки 2 навешиваются на крестовины или ребра опоки 1. Расстояние между крючками и моделью 3 должно быть 70 ... 100 мм.

Для удержания больших и тяжелых «болванов», расположенных в верхних опоках, используют чугунную и стальную арматуру в виде рамок, укрепленных болтами в верхней опоке.

«Болваны» из формовочной смеси должны обладать хорошей податливостью, так как залитый в форму металл при затвердевании и охлаждении претерпевает усадку. Вследствие низкой податливости «болвана» в отливках могут появиться горячие трещины, поэтому «болваны» следует уплотнять слабее других частей формы. При формовке «по-сухому» «болваны» выполняют пустотелыми или применяют податливые формовочные смеси.

КЕССОННАЯ ФОРМОВКА

Кессонную формовку применяют для производства крупных и особо крупных по массе стальных и чугунных отливок, когда изготовленная по жесткой постели в почве форма не может выдержать совместного динамического и статического напора расплава.

Кессон – это выполненная в формовочном плаце яма со стенками и дном из железобетона и реже из кирпича. Стенки и дно кессона также часто выполняют из стальных и чугунных плит, перемещаемых механизмами. В последнем случае производится изменение размеров полости кессона с учетом размеров получаемой отливки. В этом случае такую форму называют механизированным кессоном.

Кессонная формовка имеет следующие три разновидности.

Форму целиком собирают из стержней и по технологии изготовления она не отличается от формовки в стержнях с использованием жакетов.

Нижнюю часть формы целиком изготавливают в кессоне из стержней, а верхнюю часть оформляют в опоке из формовочной смеси. В этом случае используют крупную по размерам с крестовинами крановую опоку, которую после изготовления полуформы ставят на кессон по штырям. Применяют жидкостекольные, продуваемые СО₂, и самотвердеющие пластичные смеси, которые имеют высокую прочность. Кроме того, при формовке применяют «солдатики» и крючки.

На рис. 2.25 показан механизированный бетонный кессон. Дно его устлано металлическими плитами 6, астенки 1 и 4 облицованы металлическими плитами с отверстиями. Эти стенки установлены неподвижно. Две другие подобные стенки 7 и 8 установлены на катках 9 и могут передвигаться с помощью червячного редуктора 11, винта 10, приводимых в движение электродвигателем. Верхнюю часть полуформы 12 устанавливают на кессон по штырям 2 и крепят к последнему болтами 3.

3. Кессонную форму целиком изготавливают из формовочной смеси по обычной технологии с соблюдением следующих особенностей:

– наиболее сильно уплотняют формовочную смесь в нижней части формы;

– для упрочнения большинства частей формы при формовке используют «солдатики» и стальные крючки, которые перед помеще­нием в формовочную смесь покрывают раствором суспензией из глины;

– предусматривают усиленную систему вентиляционных каналов в форме;

– при использовании сырых формовочных смесей производят поверхностную подсушку формы. Подсушку формы со стороны внутренней полости ведут с помощью переносных сушильных аппаратов или газовых горелок из расчета один газовый аппарат или горелка на 4 … 6 м² обрабатываемой площади.

Для производства средних по массе стальных отливок глубина слоя подсушки формы должна быть в пределах 40 … 120 мм. Такой толщины подсушенный слой в форме получают при температуре 320 … 400 °С, продолжительности сушки 7 … 30 ч. Для получения отливок массой 50 т и более глубина подсушенного слоя формы должна быть не менее 200 … 250 мм.

Цикл изготовления крупных по массе отливок часто превышает две недели главным образом за счет длительного их охлаждения в форме. С целью сокращения продолжительности процесса изготовления таких отливок применяют искусственное охлаждение залитой формы. С той же целью после затвердевания отливки снимают с кессона верхнюю полуформу.

ФОРМОВКА В ОПОКАХ

В литейном производстве широко распространена формовка в опоках по неразъемным и разъемным моделям. Чаще всего при формовке применяют две и реже три и более опок. При формовке в опоках отливки получаются более точные, чем при формовке в почве, так как опоки центрируют с помощью штырей. Формовка в опоках более производительна, чем в почве.

Формовку в опоках выполняют по разъемным и неразъемным моделям. При этом в зависимости от конфигурации модели, ее конструкции, размеров, числа изготовляемых форм используют различные приемы: формовку с подрезкой, с фальшивой полуформой, с перекидным «болваном», с отъемными частями и т. д. Основное назначение этих приемов формовки состоит в том, чтобы при заданной конструкции отливки и серийности ее изготовления обеспечить необходимое качество при минимальных затратах. Например, при формовке с подрезкой или с перекидным «болваном» в условиях единичного производства во многих случаях можно исключить изготовление стержневых ящиков, что снижает стоимость отливки при практически неизменном качестве. При машинной формовке такие приемы обычно не применяют, так как их выполняют вручную, что снижает производительность труда, вызывает простои оборудования, снижает эффективность производства.