Способ изготовления разовых литейных форм и устройство для его осуществления
Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для изготовления разовых литейных форм. Цель изобретения - повышение качества форм, получаемых с использованием моделей сложной конфигурации с глубоким и узкими карманами при одновременном повышении эффективности производства за счет изготовления двусторонних форм. За 0,1-1 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, параллельном модельным плитам, который завершают одновременно с надувом. С запаздыванием относительно начала надува на 8-60% времени проведения последнего производят дополнительное воздействие на смесь потоками сжатого воздуха в течение 5-30% от времени надува параллельно модельным плитам. Устройство для реализации способа содержит плиты, которые снабжены воздушными камерами. При этом камеры боковых плит соединены с источником сжатого воздуха, а камеры прессовых плит с системой отсоса. В плитах выполнены венты. 2 с. и 3 з.п, ф-лы, 4 ил.,2 табл. со С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э В 22 С 11/10
ГОСУДАРСТВЕНОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4705358/ 02 (22) 29.06.89 (46) 15.12.92. Бюп, М 46 (71) Научно-производственное объединение технологии автомобильной промышленноСТИ (72) А.А.Вопкомич, Н.К.Чернышев, Г.И.Бобряков, Г.M.oðëîâ, Б.П.Благонравов, Г.С.Гарибян, Н.И.Бех, А.И.Якобсон, В.И.Сивко, А.В,Корчин, В.Ф.Митрофанов и В.А.Свечников (56) Авторское свидетельство СССР
f4 1060299, кл. В 22 С 15/28, 1983. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗОВЫХ
ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для изготовления разовых литейных форм. Цель изобретения — повышение качества форм, получаемых с использованиИзобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для изготовления разовых литейных безопочных форм.
Целью изобретения является повышение качества формы эа счет обеспечения равномерности распределения смеси по объему при использовании моделей сложной конфигурации с глубокими и узкими
"карманами", а также эффективности производства за счет изготовления двусторонних форм в одной формовочной камере.
На фиг,1 изобр зжено устройство для реализации способа изготовления разовых литейных форм, разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — литейная форма, вид
5U 1780917 А1 ем моделей сложной конфигурации с глубоким и узкими "карманами" при одновременном повышении . эффективности производства за счет изготовления двусторонних форм. За 0,1-1 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, параллельном модельным плитам, который завершают одновременно с надувом. С запаздыванием относительно начала надува на 8-60 времени проведения последнего производят дополнительное воздействие на смесь потоками сжатого воздуха в течение 5-307 от времени надува параллельно модельным плитам. Устройство для реализации способа содержит плиты, которые снабжены воз-. душными камерами. При этом камеры боко- ф вых плит соединены с источником сжатого воздуха, а камеры прессовых плит с системой отсоса. В плитах выполнены венты. 2 с. и 3 э.п, ф-лы, 4 ил.,2 табл.
Ф1 спереди с обозначением точек, в которых определялась твердость; на фиг.4 — то же, вид сбоку, Способ изготовления разовых литейных форм заключается в следующем:
За 0,1 — 1,0 с до начала надува из формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, перпендикулярном модельным плитам, который завершают одновременно с окончанием надува смеси в формовочную камеру.
С запаздыванием относительно начала надува на 8-60 времени проведения последнего производят дополнительное воздействие на формовочную смесь потоками сжатого воздуха в направлении, параллель1780917 ном модельным плитам. Это дополнительное воздействие осуществляют в течение времени, составляющего 5 — 30 от времени надува.
При этом дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют односторонним потоком перпендикулярно направлению надува формовочной смеси или встречными потоками также перпендикулярно направлению надува формовочной смеси.
Устройство для изготовления разовых литейных форм, с помощью которого реализуется заявляемый способ, содержит донную плиту 1, потолочную плиту 2, боковые плиты 3 и 4, в совокупности образующие формовочную камеру, ограниченную с одной стороны прессовой плитой 5, а с другой— плитой 6 противодавления, имеющих возможность горизонтального перемещения с помощью средств, на чертеже не показанных.
На потолочной плите с надувной щелью
7 закреплена воронка 8, через которую осуществляется соединение с пескодувной головкой (не показана). На прессовой плите и плите противодавления закреплены соответственно модельные плиты 9 и 10 с моделями 11 и 12, Прессовая плита и плита противодавления снабжены воздушными камерами 13 и 14, соединенными через патрубки 15 и 16 с системой для отсоса воздуха, например, с помощью вентилятора или т.п. (не показана), В прессовой плите, плите противодавления выполнены отверстия 17 и 18. В модельных плитах предусмотрены венты 19 и 20, соосные с вентами в упомянутых плитах.
В боковых плитах 3 и 4 также выполнены венты 21 и 22, а сами плиты (по меньшей мере одна из них или обе) снабжены соответственно воздушными камерами 23 и 24, соединенными посредством патрубков 25 и
26 с источником для подачи сжатого воздуха (не показан), В случае наличия воздушных камер на каждой из боковых плит эти камеры соединены с общим источником для подачи сжатого воздуха.
При этом в случае использования одной воздушной камеры венты на другой боковой плите м.б. заглушены. В устройстве предусмотрена система управления.
Перед началом заполнения формовочной камеры смесью прессовую плиту 5 и плиту противодавления 6 устанавливают в исходное рабочее положение, т.е. они входят в пространство между боковыми плитами 3 и 4„ограниченное сверху и снизу потолочной плитой Z и донной плитой 1.
Затем за 0,1 — 1,0 с до начала надува из полости формовочной камеры начинают отсос воздуха через венты 21 и 22 в модельных плитах 9 и 10 и далее из камер 13 и 14, например, с помощью вентилятора (не показан).
При этом в начале идет отсос воздуха из упомянутых камер, а затем и из полости самой формовочной камеры, В результате в упомянутой полости образуются интенсив- ные горизонтальные потоки воздуха, направленные перпендикулярно к модельным плитам по направлению к ним. Затем после завершения предварительного отсоса через указанное выше время, которое определено экспериментально, производят надув смеси из пескодувной головки (не показана) через воронку 8 и надувную щель 7, одновременно продолжая отсос воздуха до окончания надува.
Установлено, что отсос воздуха в течение времени менее 0,1 с недостаточен, чтобы создать надежное движение потоков воздуха по направлению к модельным плитам, а более 1 с, вести предварительный отсос нецелесообразно, поскольку потоки уже надежно сформировались, а увеличивать за счет этого расход энергии на отсос воздуха и общее время цикла формирования литейной формы нет смысла.
В процессе надува эти горизонтальные потоки отклоняют к модельным плитам пескодувный поток, что способствует лучшему проникновению смеси в глубокие и узкие
"карманы". Этот процесс продолжают в течение всего времени надува.
Затем через венты.в боковых плитах 3 и
4 в полость формовочной камеры подают сжатый воздух параллельно модельным плитам с моделями. При этом его можно подавать как через одну из боковых плит, так и через обе плиты одновременно встречными потоками. Причем подачу воздуха с одной стороны более целесообразно осуществлять в формовочные камеры относительно малой емкости, а с двух сторон в крупногабаритные формовочные камеры. В случае малогабаритных камер возможна и двусторонняя подача воздуха так же, как односторонняя в крупногабаритные. В последнем случае необходимо увеличивать диаметр подводящего сечения и повысить в
1,5-2 раза давление сжатого воздуха.
Запаздывание подачи сжатого воздуха необходимо для того, чтобы формовочная камера частично заполнилась формовочной смесью, т.е. до уровня, лежащего выше плохоуплотняемых "карманов" моделей, Тогда под действием дополнительного потока воздуха, направляемого параллельно модель б
1780917 ным плитами в формовочной камере, образуется движение воздушно-песчаной смеси по направлению к моделям в вентилируемые "карманы" и теневые эоны. В результате улучшается их заполнение смесью и 5 предварительное уплотнение. Однако, одновременно при этом повышается давление воздуха в камере, что приводит к замедлению или.даже может прервать поступление воздушно-песчаной смеси из пескодувной 10 головки, приводя к образованию пустот в местах вблизи входа дополнительного воздуха в камеру, т.е. у боковых плит 3 или 4, или у обеих одновременно в случае 2-сторонней подачи. Поэтому эту дополнитель- 15 ную подачу воздуха в камеру следует прекращать до завершения пескодувного процесса с тем, чтобы продолжилась подпитка камеры воздушно-песчаной смесью иэ пескодувной головки. В результате того, 20 что дополнительный вдув воздуха составляет 5-30 от времени надува смеси, окончательно пустоты в камере образовываться не будут, и последующее прессование обеспе. чит однородно уплотненную форму. 25
Конкретный интервал времени запаздывания подачи сжатого воздуха в формовочную камеру, составляющий 8-60% от времени надува, определен экспериментально и объясняется следующим. При 30 слишком ранней подаче, составляющей менее 87, камера е.це не будет заполнена формовочной смесью, особенно в области
"карманов" и теневых областей моделей, в результате чего при подаче дополнительно- 35 го воздуха в полупустую камеру его давление резко упадет, а оставшаяся энергия воздуха будет потрачена не на дополнительное уплотнение смеси в "карманах" за счет увеличения перепада давления воздуха . 40. между формовочнсй камерой и воздушными камерами у модельных плит, а на пере- мещение смеси в "карманы". Поэтому дополнительную подачу воздуха целесообразно начинать лишь после предваритель- 45 ного пескодувного заполнения смесью
"карманов" и теневых областей моделей.
Запаздывание, превышающее 60ф,, нерационально, т.к. повышается неравномерность уплотнения: твердость в 50 околомодельном объеме растет значительно меньше, чем в надмодельном, поэтому после прессования надмодельный объем будет переуплотнен.
Продолжительность подачи дополни- 55 тельного воздуха, составляющая 5-30 от времени надува, определяется необходимостью осуществить работу по перемещению . и предварительному уплотнению смеси, т.е. необходимостью r адать соответствующее количество энергоносителя (сжатый воздух).
При этом воздух надо подать в централ ьнуа часть камеры, что достигается как односторонним потоком сжатого воздуха, так, и про-, тивоположно направленными встречными потоками сжатого воздуха. Из центральной части, благодаря действующему в процессе всего надува отсосу, смесь отклоняется и перемещается к моделям,. заполняя "карманы" и теневые области. При слишком .раннем (менее 5 ) прекращении подачи сжатого воздуха, эффект от его воздействия будет недостаточен, момент же окончания подачи сжатого воздуха определяется необходимостью доэаполнить формовочную камеру смесью, чтобы не было пустот, образующихся в процессе продувки смеси сжатым воздухом. При слишком запоздалом прекращении подачи сжатого воздуха (время его подачи более 30 ) в форме после . прессования наблюдаются рыхлоты и "каверны" (пустоты) в областях вблизи подвода воздуха, т.е. у боковых плит 3 и 4, или у. обоих, если была двухсторонняя подача сжатого воздуха.
Пример. Испытания способа и формовочной камеры прбводятся на экспериментальномм пескодувном- прессовом стенде конструкции НПО "НИИТавтопром", . оборудованном пескодувной головкой, соединенной с формовочной камерой с размерами 250 х 250 х 250 мм.
Испытания ведут при использовании формовочной камеры, у которой воздушная камера смонтирована на-одной из боковых плит(в табл,1 и 2 примеры с2 по 22 включительно).
Проведены испытания этой.же формовочной камеры с установкой на обеих боковых плитах воздушных камер с их одновременным подсоединением к общему источнику сжатого воздуха (пример 23 в табл.3 и 2).
На прессовой плите и плите противодавления закреплены модели из алюминиевого сплава в виде параллелепипедов со сменными вставками в виде цилиндров, с соотношением высоты к диаметру от 0,1 до
3,5. Давление сжатого воздуха в рессивере (не показан) пескодувной головки равно 0,3
МПа. Продолжительность надува составляет 0,4 с. Конкретные величины времени предварительного отсоса, начала подачи дополнительного сжатого воздуха и времени его подачи приведены в табл.1, При опробовании используют два состава формовочной смеси:
Первый состав, мас.:
Бентон ит 10
Крахмалит 0,2
1780917
Кварцевый песок
ОбЗК016
Прочность на сжатие (Тсж, МПа
Прочность на разрыв, <траз, МПа . Влажность, %
Второй состав, мас.%;
Бентон ит
Крахмалит
Кварцевый песок
ОбЗКО16 . Прочность на сжатие (усж, МПа
Прочность на разрыв, 0 раэ, МПа
Влажность,%
Остальное
0,15
0,015
3-3,5.
0,2
Остальное
0;08
0,008
3,0-3,5
Предлагаемые способ и реализующее его устройство позволяют повысить качество литейных форм, обеспечить высокую эффективность производства за счет получения в одной формовочной камере двусторонних форм сложной конфигурации и значительного расширения номенклатуры отливок, получаемых путем безопочной горизонтально-стопочОпробование с наличйем на обеих боковых плитах воздушных камер с их одновременным подсоединением к общему источнику сжатого воздуха проведено на том же стенде, но при использовании формовочной камеры со следующими габаритами: 900 х700х 700мм, втабл.1 и2 пример24.
Критерием оценки качества уплотнения служит показатель твердостй, определяемый с помощью твердомера модели 071.
Поверхностную твердость on ределя ют в точках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, обозначенных на схеме лйтейной формы, представленной на фиг.3 и 4., Результаты испытаний приведены в табл.2. Для сравнения приведены результаты испытаний по прототипу в тех же точках (у прототипа отпечаток односторонний, точка 10 на контрладе), Результаты испытаний показывают, что у прототипа твердость в околомодельной области формы достигает 88 единиц, а около прессовой плиты она практически равна ну лю, т.к. имеют место рыхлоты и пустоты.
Предлагаемый способ и реализующее его устройство обеспечивают качественный отпечаток моделей на обеих сторонах литейной формы, узкие "карманы" и земляные
"болваны" получаются с соотношением высоты к диаметру до 3.0. ной формовки в автоматизированном производстве.
Формула изобретения
1.Способ изготовления разовых литейных форм, включающий заполнение формовочной камеры смесью.,и ее предварительное уплотнение путем надува смеси в формовочную камеру параллельно модельным плитам, дополнительное
10 воздействие на формовочную смесь посредством подачи сжатого воздуха в упомянутую камеру с запаздыванием относительно начала надува на 8-60% времени проведения последнего и последующее уплотнение. прессовайием, отличающийся тем, . что, с целью повышения качества форм, пол15 учаемых с йсйользованием моделей сложторый завершают одновременно с оконча25 нием надува, при этом дополнительное воздействие на формовочную смесь производят потоками сжатого воздуха в направлении, параллельном модельным плитам, 30 причем это. дополнительное воздействие осуществляют в течение времени, соответствующего 5-30% от времени надува.
2. Способ по п.1, отличающийся
35 тем, что дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осуществляют односторонним потоком пер-. пендикулярно направлению надува формовочной Смеси.
3. Способ поп.1, отл ич а ю щи йс я тем, что дополнительное воздействие на формовочную смесь сжатым воздухом осу40 ществляют встречными потоками перпендикулярно направлению надува
45 формовочной смеси.
4. Устройство для изготовления разовых литейных форм, содержащее боковые. донную и потолочную плиты, последняя из которых через щель и воронку соединена с
50 пескодувной головкой, а также прессовую плиту и плиту противодавления с модельными плитами, имеющие венты и воздушные камеры. и установленные с возможностью горизонтального перемещения, источник сжатого воздуха, отл ича ю щеес я тем, что оно снабжено по крайней мере одной дополнительной воздушной камерой, сообщенной с источником сжатого воздуха и размещенной на одной из боковых плит, при
55 ной конфигурации с глубокими и узкими
"карманами" при одновременном йовыше20 нии эффективности производства за счет изготовления двустороннйх форм, за 0,1-1 с до начала надува иэ формовочной камеры производят отсос воздуха в направлении, перпендйкулярном модельным плитам, ко10
1780917
5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что дополнительные воздушные камеры установлены на обеих боковых плитах и сообщены с общим источником сжато5 ro воздуха. этом в боковой плите установлены ванты, системой отсоса сжатого воздуха, соединенной с воздушными камерами, размещенными на прессовой плите и плите противодавления.
Т в
Время надува, с
6 ли ц а
Усилие прессования, кгс/смэ
««Н
Предварительный отсос впэ духа иэ формовочной хакеры, с
Способ
/Ь>полнительиая подача скатого воадуха
Габариты канеры, ии
Соотношение высоты к диаиетру карианоэ и ноделей
Пример время до начала подачи время подачи
«Н
2,0
0,4
30 О ° 12 - 0,28
250х250х250
1 Прототип
2 Предлагаеиый, выходяций эа границы
20 08 -и- . II»13
«И» ° II
0905
3 Предлагаеиый
И
5 б Предлагаеиый, выходяа1ий эа границы
7 «и» и и
О,1
0,5
«l 1»
«и» и
«II»
«Н
« !l»
«11» и и
«и
И 3!
«I I
«93» И И
1 5 и
«II» lf 99
7. 0 028 И»11» и
0,5
6 Предлагаемый
В О 032 .
»»l l»
40 О 16 33 и««и
ВВ
II
«и
II
I 1» и
ВВ
60 0 24
ll и «и» и
« I I
2,0
Предлагвеный, выходяший ва границы
О,s
65 0>26 20 . 0,8 0,4
40 0>32 4 0,016
250хг50х250
10 и
«Н»
«l I»
«Н
13 Предлагееиый
1Ь
° и »и» «и» 5 О 02.
И «Н «В!» 20 О 08 и
«ll
Н t5
16 Предлагаемый, вы ходядий эа границы
Предлагаеиый
«I I
30 О 12 и» и и» и
35 0,14
20 0,08
«ВВ и
О ° 1
«и» «и»
«и
17
1В
«и и и
«и»
«и
0,3
ll и
«и»
« l I и »и ll
19
«11» И и
1,0 и «11»
«И II
«II»
3,0
l l I I «11»
Предлагаеиый ° выходяций эа границы
«I I
II II
21 3.5
«I I
22 Предла| аеиый (формовочная смесь
t 2) «и «Н» И
11» . «И
2,0
23 Предлагаемый с двуия воэдушныии камераин у боковых плит
20 0 08 0,4
40 0,32
«И» «Н»
250х250х250
900х700х700
0>5
1О
2>0
24!
3 I I . I l и» а ь Ф ««В а«
«
«3»*»
П р.и ы е ч е н и а. Во всех примерах, кроме 22, иснольэ оаан состйа фориовочной снеси V 1.
Т а б л и ц а 2 гь»
П1>иивча19ие
Поверхноотная твердость е точках, ед
1 2 1 3 ) 4 5 6. 7 8 9 10
I .(.. L.......l....1....3
89 40 80 85 . 60 82 82 80 40 85
65 83 85 85 83 85 81 . 85 63 88
85 85 85 85 85 85 85 65 65 85
87 86 87 85 85 86 д5 . 86 85 87
87 86 85 86 85 85 Rs 66 86 87
88 7О 75 Во 70 75 83 75 70 ВО
Суд.пустоты и рыхлости
Слабо уплотнен. болван, Кечаство форм хорошее
68
88 и
88 -"- ие эконон.
BS 85 83
85 85 64
85 85 85
85 75 50
85 85 65
85 65 85
86 85 81
86 86 86
Качество фори хорошее
2
4
6
9
11
12
13
14
85 85
85 85
В5 85
В0 85
85 85
85 85
86 Вб
85 65
85 87
85 85
84 85
О 70
О 75
85 85
85 86
80 86
85 85 88
65 84 85
ЯЬ 85 85
75 50 70
85 85 85
85 85 85
85 85 65
85 85 86
88 Керавноиерн.плотность форм
88 :.: Качество фори хорошее
»и
80 Пустоты и рыхлость
85 Качество форм хорошее
1780917
) 5 ) 5 (Повврммостмвв твердость ° точкеи, 3 1О
86
86
t6 1 86 . 86
11 86 85
18 86 85
13 86 80
20 86 т8
21 Вб 40
22 6% . 63
23 86 .86 . 26 . 85 83
86 86 70
86 86 85
86 85 85
86 85 85
86 85 85
86 eS es
63 бе 63
86 85 85
e6 ss e6
6 (1 ) В (0 !б 85
85 86 85
85 86 85
85 86 85
es 86 es
85 Вб 85
60 63 6)
85 Вб 85
86 87 85
86 85
86 86
86 86
S0 86
28 86
60 Sá
66 61
86 е6
86 86
Продолжение табл..2 ь i iiieiio б
Иустотм м рммлость
Качество форм лоролва
86 Вачвство фарм лоролвв
86
86 Влвбо уллотм, болвам.
66 Качество форм лороава
86
1780917
2f 25
Составитель Л.Казакова
Тех ред М.Моргентал Корректор П,Гереши
Редактор А.Бер
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4237 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5
