Лекц Т К М 2014г

случаев модель выполняется из двух половин – верхней и нижней. Линия, по которой происходит деление модели, называется линией разъема.

Модель и стержневые ящики образуют модельный комплект. Для легкого извлечения модели из формы или освобождения стержневых ящиков от стержней (без нарушения целостности формы или стержней) стенки деталей, перпендикулярные к плоскости разъема модели, выполняют с уклоном, который называется конструктивным. Если на чертеже детали конструктивные уклоны не указаны, то их назначают на чертеже модели (формовочные уклоны). В соответствии с ГОСТ 3 212-57 формовочные уклоны для деревянных моделей делают в пределах от 1 до 3°, а для металлических – 0,5…1°.

Материалы для изготовления модельного комплекта. В индивидуальном и мелкосерийном производстве модели и стержневые ящики изготавливаются обычно деревянными (иногда гипсовыми или цементными). В массовом производстве вся модельная оснастка (модели, стержневые ящики, модельные плиты) выпускается металлической.

Древесина предварительно просушивается при температуре 60 – 70°С до влажности не выше 8 – 10%. В ней не должно быть гнили, косослоя, трещин или других пороков.

Для изготовления металлических моделей и стержневых ящиков чаще всего используются алюминиевые сплавы, отличающиеся малым весом, удобством в транспортировке и хорошей обрабатываемостью. При машинной формовке находят применение модели и стержневые ящики из ' серого чугуна. Могут применяться также бронза, латунь и сталь.

Металлические модели небольших размеров (до 50×50×30 мм) выпускаются сплошными, в остальных случаях – пустотелыми с толщиной стенок (в зависимости от размеров и материала модели) от 6 до 25 мм. Металлические модели, имеющие большие габариты, снабжаются ребрами жесткости Деревянные модели обычно изготавливаются из заготовок, полученных склеиванием многих кусков дерева, с таким расположением

141

волокон, чтобы модель как можно меньше коробилась и не изменяла размеры. Для предохранения от влаги (из воздуха и формовочной смеси) их окрашивают масляной краской и покрывают лаком.

Опоки изготавливаются из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. В стенках опок располагаются вентиляционные отверстия различной формы. Удержание земли в форме и увеличение жесткости конструкции обеспечивается внутренними ребрами (крестовинами). Перемещаются опоки при помощи ручек или цапф. Точность центрирования опок при их сборке обеспечивается обычно специальными втулками, закрепленными в отверстиях центрирующих ушек, или самими точно обработанными отверстиями в ушках.

Модельная плита, изготавливаемая из металла, предназначена для закрепления на ней одной или нескольких моделей с литниковой системой и выпорами, а также размещения штифтов для установки опок. Пользование плитой, уменьшая время на установку моделей и прорезку каналов литниковой системы, повышает производительность труда формовщика.

Модельные плиты могут быть односторонними и двусторонними. При односторонней модельной плите одна половина модели располагается на одной плите, а другая – на другой; при формовке необходимо пользоваться обеими плитами. При двусторонней модельной плите на одной стороне ее прикрепляется одна половина модели, а на другой – другая. Поэтому формовка нижней и верхней опоки обеспечивается одной плитой.

Принципы конструирования моделей и стержневых ящиков.

При разработке конструкций моделей и стержневых ящиков технолог должен обеспечить: 1) удобную набивку форм и стержневых ящиков, а также легкое извлечение моделей из форм и стержней из ящика; 2) наличие формовочных уклонов на вертикальных, стенках моделей и стержневых ящиков и чистоту их рабочих поверхностей; 3) стойкость против сырых

142

формовочных и стержневых материалов, а также прочность, соответствующую напряжениям, возникающим при набивке форм и стержней; 4) простоту изготовления и экономичность.

При определении плоскости разъема модели (а следовательно, и формы) необходимо учитывать следующие требования.

1.Отливка должна располагаться в форме так, чтобы обрабатываемые поверхности находились внизу или сбоку (верхние части всегда более загрязнены и металл в них менее плотен).

2.Во избежание перекоса отливки желательно располагать ее (или основную ее часть) в одной опоке (как правило, в нижней).

3.Количество стержней должно быть минимальным (это упрощает

иудешевляет сборку форм).

При проектировании стержневых ящиков необходимо удовлетворять следующим условиям.

1.Количество отъемных частей или вкладышей должно быть минимальным.

2.Во избежание применения фасонных опор при сушке (драйеров) желательно, чтобы опорные поверхности стержней были плоскими или простой формы.

3.Как правило, стержни должны быть сплошными, так как склеивание нарушает точность и усложняет их изготовление.

Модельный комплект должен изготовляться по размерам, учитывающим усадку металла при затвердевании.

Линейная усадка отливок, %

143

Практически при изготовлении модельной оснастки пересчета размеров отливки не производят, а учитывают усадку, применяя при откладывании чертежных размеров на заготовке модели так называемый «усадочный метр». Каждое деление такого метра больше деления обычного метра на величину усадки (например, усадочный метр для чугуна имеет деления, каждое из которых больше обычного на 1/100, соответственно, деления усадочного метра для бронзы на 1,5/100 больше обычного и т. д.).

Части модели, мешающие извлечению ее из формы, делаются отъемными. Боковые отъемные части могут крепиться к модели при помощи клиновых шипов, шпилек и другими способами.

12.2. Формовочные и стержневые смеси

Формы и стержни изготавливаются из специальных смесей, называемых соответственно формовочными и стержневыми. Основой этих смесей служат кварцевые пески. Кроме того, в них входит глина и специальные добавки (например, углесодержащие добавки для формовочных смесей, связующие материалы для стержней и др.). Песок в формовочных смесях повышает газопроницаемость, а глина обеспечивает связь между частицами песка (повышает прочность) и увеличивает термохимическую устойчивость. Специальные добавки вводятся для повышения противопригарности или для предотвращения прилипания смесей. В качестве противопригарных добавок применяются молотый каменный уголь, мазут, битум (угольный порошок при соприкосновении с

144

расплавленным металлом подвергается сухой перегонке, образующиеся при этом газы предохраняют материал формы от перегрева и оплавления).

В состав формовочных смесей, как и стержневых, кроме исходных свежих материалов, вводится бывшая в употреблении горелая (оборотная) формовочная смесь.

Классификация формовочных смесей

145

Соотношение компонентов в смесях должно соответствовать характеру и типу отливок и способу формовки.

Формовочный песок состоит из зерен кварца различной величины, глины и небольшого количества различных окислов. В зависимости от состава формовочные пески по ГОСТ 2138 – 56 подразделяются на несколько классов.

Для повышения прочности и увеличения пластичности формовочных смесей в их состав вводится глина. Формовочные глины представляют собой горные породы, состоящие в основном из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладающих связующей способностью во влажном или сухом состоянии и достаточной термохимической

146

устойчивостью. Глины, применяемые для изготовления формовочных материалов, в зависимости от минералогического состава и определяемого им характера набухания в воде подразделяются на два вида.

1.Формовочная обыкновенная глина (Ф) при увлажнении присоединяет воду по наружным поверхностям кристаллов породообразующего минерала, т. е. не имеет внутрикристаллического набухания. Глина содержит каолиниты, гидрослюдистые минералы или является полиминеральной.

2.Формовочная бентонитовая глина (Б) при увлажнении присоединяет воду как по наружным, так и по внутренним поверхностям кристаллов породообразующего минерала, т. е. имеет внутрикристаллическое набухание. Эта особенность бентонита позволяет заменять им в смесях обыкновенную глину по соотношению: 1% бентонита заменяет 2 – 3% обыкновенной формовочной глины. При сушке бентонит теряет свои связующие свойства, поэтому его применяют только для сырой формовки.

Свойства формовочных материалов и смесей. Для получения доброкачественных отливок формовочные и стержневые смеси должны обладать рядом специфических свойств. ГОСТ 2189—52 устанавливает следующие обязательные испытания для песков и формовочных смесей.

Определение влажности выполняется сушкой пробы в алюминиевом стакане, имеющем вместо дна мелкую сетку, струей воздуха, нагреваемого

до 205° термоэлементом, расположенным и корпусе прибора. Влажность х в процентах равна х = q−qq1 100%,

где q и q1 – вес навески песка или смеси соответственно до и после сушки.

Определение зернового состава производится на приборе, имеющем 11 сит. Сита расположены друг над другом и заключены в рамку, которой от мотора через эксцентриковый механизм сообщается колебательное

147

движение в горизонтальной плоскости. Одновременно приводная колотушка наносит удары по всей системе вращающихся сит.

Исходная навеска (обычно 50 г) испытуемого песка засыпается в верхнее сито, и прибор приводится в действие. При сотрясении песок проходит через ячейки, размеры которых уменьшаются сверху вниз. Основной фракцией считается наибольшая сумма остатков на трех смежных ситах. Величина зерна характеризуется номером сита, на котором остается данное зерно после прохождения его сквозь предшествующее сито.

Определение газопроницаемости производится пропусканием воздуха через стандартный образец испытуемого материала. Образец устанавливается в полой гильзе, закрытой сверху пробкой с отверстиями для водяного манометра и трубки. Перед испытанием плавающий в воде колокол поднимают, и под него через трехходовой кран, трубки и отверстие втягивается воздух (положение пробки крана). Затем пробка крана ставится в положение, и колокол, нагруженный грузом, начинает выдавливать

воздух через образец. Манометр регистрирует давление воздуха.

Vl

Газопроницаемость К определяется по формуле

K = Fht

где V – количество воздуха, прошедшее через образец (определяется объемом колокола и равно 2000 см3); l – высота образца (5 см); F – площадь поперечного сечения образца (19,125 см2); h – давление водяного столба по манометру, см; t – время протекания воздуха через образец, мин.

Для стандартных размеров прибора газопроницаемость определяется по формуле K = 509,5ht

Определение прочности на сжатие производится при постепенно возрастающей нагрузке на испытуемый образец, который устанавливается на подставку, прикрепленную к рычагу. На другом конце рычага укреплен

148

груз. Вращая рукояткой винт, перемещают влево точку опоры рычага, укрепленного на каретке. При этом образец прижимается к площадке и разрушается. На шкале рычага фиксируется напряжение, соответствующее пределу прочности при сжатии.

Определение прочности на разрыв выполняется на образце, имеющем форму восьмерки, который закладывается в фасонные захваты и при засыпании дроби в резервуар нагружается постепенно возрастающим усилием. При некотором значении груза происходит разрыв образца. Разрывное усилие, отнесенное к площади поперечного сечения образца в месте разрыва, является характеристикой прочности.

Связующие материалы (крепители) входят в состав стержневых и формовочных смесей, предназначенных для сухих форм. Они подразделяются на две основные группы: растворяющиеся (смачиваемые водой) и нерастворяющиеся (не смачиваемые водой). К числу растворяющихся, кроме глины, относится цемент, жидкое стекло, сульфитный щелок, декстрин, патока, пектиновый клей. Воднорастворимые связующие материалы применяются для основной массы стержней. Наиболее дешевым из них является сульфитно-спиртовая барда (Б) — отход спиртового производства, поставляемая в жидком виде (БЖ) или в виде твердого концентрата (БТ).

Группу нерастворяющихся крепителей составляют масла, смолы, канифоль, продукты переработки нефти и различные пеки. Такие крепители рекомендуются для смесей, идущих на изготовление тонкостенных или наиболее ответственных стержней.

Стержни во время заливки формы металлом, находятся в более тяжелых условиях, чем материал формы: они со всех сторон окружены металлом, отвод газов затруднен. А при затвердевании металла стержни испытывают сжимающее воздействие усадки. Отсюда возникают противоречивые требования к материалу стержней: он должен быть достаточно прочным при заливке и податливым при затвердевании металла.

149

По сравнению с материалом формы должен обладать лучшей газопроницаемостью, податливостью, выбиваемостью и непригораемостью.

Состав и свойства стержневых смесей выбирают с учетом конфигурации и назначения стержней, а также условий, в которых они находятся в форме.

Классификация стержней

150