Машинная формовка. 
Основы технологии машиностроения. 
Обработка ответственных деталей

Машинная формовка применяется для производства отливок в массовом и серийном производствах. При машинной формовке вместо моделей используют модельные плиты, на которых закрепляют модели отливки, модели литниковой системы, а также центрирующие штыри и втулки. Плиты односторонние, т. е. на одной плите монтируют половины моделей верхней полуформы, на другой — нижней полуформы.

Машинная формовка обеспечивает равномерное уплотнение формовочной смеси, более высокую геометрическую точность отливок, повышает производительность труда, исключает трудоемкие ручные операции.

По способу уплотнения смеси применяются прессовые, встряхивающие, пескодувные и пескострельные машины, пескометы.

Принцип действия прессовых машин заключается в уплотнении формовочной смеси в опоке путем сжатия ее вместо набивки.

Уплотнение смеси может осуществлять верхним и нижним прессованием, из которых более широкое применение нашли машины с верхним прессованием.

На столе 6 машины закрепляется подмодельная плита с моделью 5 (рис. 2.8). На плиту по штырям устанавливают опоку 1 и наполнительную рамку 4 с формовочной смесью.

Рис. 2.8. Схема верхнего прессования:

• 1 — опока; 2 — колодка; 3 — траверса; 4 — наполнительная рамка;
• 5 — модель; 6 — стол машины

Сжатым воздухом стол вместе с опокой поднимается вверх, и колодка уплотняет формовочную смесь. Наибольшее уплотнение смеси происходит в верхней части опоки, а наименьшее — у самой модели 5.

Прессовые машины применяют при изготовлении невысоких форм (до 200 мм) в опоках площадью 600×800 мм.

Сущность процесса уплотнения встряхиванием приведена на рис. 2.9, а. На столе машины укрепляют модельную плиту с моделью 3. По штырям устанавливают опоку 4 и после заполнения ее смесью в полость цилиндра 1 подают сжатый воздух, под давлением которого поршень со столом, моделью, опокой с формовочной смесью поднимается вверх на высоту 25… 100 мм. Впускное отверстие перекрывается боковой поверхностью поршня, а выхлопное отверстие открывается. Давление воздуха под поршнем резко снижается и стол под действием собственной массы падает и ударяется о станину машины. В результате удара происходит уплотнение формовочной смеси, однако за один удар смесь в опоке не может хорошо уплотниться, поэтому удары повторяются с частотой 30…80 ударов в минуту.

Наибольшая плотность набивки при встряхивании у модели, наименьшая — в верхних слоях, что приводит к необходимости дополнительного уплотнения верхних слоев подпрессовкой (рис. 2.9, б). Поэтому на практике большое распространение получили встряхивающие машины с верхней допрессовкой. Недостаток встряхивающих машин — их сравнительно невысокая производительность и сильный шум в цехе из-за ударов стола.

Рис. 2.9. Схема уплотнения встряхиванием (а) и подпрессовкой (б):

• 1 —цилиндр; 2 — стол; 3 — модель;
• 4 — опока; 5 — прессовое устройство

Для набивки средних и крупных форм, а также для изготовления стержней применяют пескометы (рис. 2.10). Основное звено пескомета — метательная головка, в которую по ленточному транспортеру непрерывно подается формовочная смесь. На роторе 3 закреплены лопатки — ковши У, которые при быстром вращении ротора (1500 об/мин) захватывают смесь 2. Благодаря центробежной силе смесь уплотняется в самом ковше, а затем спрессованный пакет выбрасывается вертикально вниз в опоку.

Метательная головка во время работы пескомета равномерно перемещается по площади над опокой и создает равномерное уплотнение всех слоев смеси, независимо от площади и высоты опоки. Пескомет применяют для уплотнения крупных литейных форм.

В серийном и массовом производствах применяются пескодувные и пескострельные машины. Как пескодувные, так и схожие с ними по принципу действия пескострельные машины обеспечивают высокую производительность, но плотность набивки смеси невелика. Поэтому такие машины широко используются для изготовления стержней, прочность которых определяется главным образом применяемыми крепителями, а не плотностью набивки.

Рис. 2.10. Схема работы пескомета:

• 1 — ковш; 2 — формовочная смесь; 3 — ротор; 4 — кожух;
• 5 — пакет смеси; 6 — модель; 7 — опока

Более удобны и производительны пескострелъные машины (рис. 2.11).

В этих машинах сжатый воздух поступает в пескострельную головку 4 и, проходя через перфорированные стенки гильзы 5, выстреливает смесь в стержневой ящик (или опоку) 8. Выход воздуха из стержневого ящика происходит через венты 6.

Автоматическая безопочная формовка используется для изготовления мелких отливок из чугунов и стали в серийном и массовом производствах.

Пескострельная головка 3 (рис. 2.12) осуществляет заполнение пространства между модельными плитами 3 и 5 формовочной смесью и предварительное ее уплотнение. Окончательное уплотнение происходит при перемещении левой модельной плиты под действием прессового цилиндра 1. По окончании уплотнения правая модельная плита отбрасывается вверх и поршень перемещает уплотненный ком смеси влево, прижимая его к ранее полученным комьям. Отпечатки моделей, расположенные на двух смежных сторонах комьев, образуют полости формы 6 (см. рис. 2.12, б), которые представляют собой непрерывный ряд форм, заливаемых расплавленным металлом.

Рис. 2.11. Схема работы пескострелыюй машины:

• 1 — формовочная смесь; 2 — бункер; 3 — шибер; 4 — головка; 5 — гильза; 6 — вента; 7 — изготовленный стержень;
• 8 — стержневой ящик; 9 — стол

Рис. 2.12. Схема безопочной формовки:

а — схема машины; б — схема заливки;

1 — прессовый цилиндр; 2 — прессовая плита; 3, 5 — модельные плиты; 4 — пескострельная головка; 6 — полость формы;

А, Б, В, Г — этапы формовки После затвердевания и охлаждения отливок формы разрушают, формовочную смесь отправляют на повторное использование, а отливки — в отделение обрубки.

Автоматические формовочные линии.

В современных литейных цехах формовочные машины располагаются около замкнутого конвейера (рис. 2.13), который состоит из ряда тележек 8, движущихся по рельсам транспортера 6. Пустые опоки с позиции выбивки 7 подаются к формовочным машинам низа 1 и верха 2. Нижние полуформы переворачивают на 180° и передают на конвейер, где в них устанавливают стержни. Верхние полуформы передаются на позиции б, где происходит сборка форм. На участке 4 происходят заливка форм расплавленным металлом и перемещение их по охлаждающей ветви конвейера 3 к позиции выбивки форм. Здесь литейные формы устанавливаются на вибрационную решетку, формовочная смесь разрушается и просыпается через решетку, на которой остаются отливки.

Рис. 2.13. Схема работы замкнутого конвейера:

• 1 — формовочный автомат низа; 2 — формовочный автомат верха;
• 3 — охлаждающая ветвь; 4 — участок заливки форм; 5 — позиция сборки форм; 6 — транспортер; 7 — позиция выбивки опок; 8 — тележка