Способ изготовления литейных форм и модель для его осуществления

Способ изготовления литейных форм и модель для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

931275 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(И)М. Кл.

В 22 С 9/00

В 22 С 7/00 (22) Заявлено 05. 09. 79 (21) 2780! 12/22-02 с присоединением заявки М— (Ьеударетмниый квмнтвт

СССР ао делан изабретеккй и юткрытий (23)Приоритет

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень .рв20 (53) УДК 621.744..04: 621.744. 072 (088 .8) Дата опубликования описания 30 .05 .82

Р ьае .«ь

f т -в С "т;. . ; 0-..-.-:.:- н

Всесоюзный латино-исследовательский и пеоектне ., /

" технологическии институт нефтяного машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И МОДЕЛЬ

ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения литейных форм, преимущественно с поднутрениями, изготовленных из быстротвердеющих формовочных смесей, а также к конструкциям моделей, реализующим .способы.

При изготовлении форм из самотвердеющих смесей наиболее рациональным методом уплотнения является вибрация, 1О для осуществления которой известна конструкция вибростола, например, модели 2 1424.

Вибростол, на который устанавливают подмодельную плиту с моделью и

lS опокой, создает вертикально направленную вибрацию всей системы смесьмодель-опока Г1).

Конструкция отличается наличием пневмоамортизаторов, гасящих колебания, передающиеся на основание вибростола. Величина энергии колебаний, передаваемых на смесь, пропорциональна площади источника колебаний. При

2 этом учитывают только площади, перпендикулярные направлению колебаний.

Эффективность же вертикально направ- ленных колебаний может быть недостаточна в связи со снижением плотности формы на вертикальных или наклонных плоскостях под значительным углом наклона и подмодельной плите, что приведет к ухудшению качества отпечатка, увеличению пригара на указанных плоскостях.

Существенным условием наиболее полной передачи энергии колебаний вибростола в формовочную смесь является жесткое крепление опоки на вибростоле. В противном случае на смесь мо- жет передаваться всего 30-,50" энергии колебаний. Для обеспечения наиболее эффективного уплотнения вибрацией необходима дополнительная операция зажима (ручного или механического), требуются дополнительные приспособления, например, flHp.вмоззжимы.

931275

Известен способ уплотнения форм, предусматривающий создание более сложных видов вибрации, т.е. колебаний в двух- и более направлениях.

Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой предусматривает вибрацию системы смесь-модель-опока в горизонтальной плоскости и вертикальном направлении (2 ).

Недостаток сложных видов вибрации so состоит в том, что наряду с затруднительным конструктивным исполнением, с усложнением и удорожанием установки, а также увеличением уровня шума при работе такое вибрирование предусматривает использование модели с достаточно несложной конфигурацией.

Известен способ изготовления форм из жидкостекольных смесей с поднутрениями по модели с эластичным элементом в зоне поднутрения. Процесс формовки основан на способности эластичных элементов модели сохранять приданную им форму при выполнении формовки.

После засыпки и отверждения смеси модель извлекается из формы без ее разъема за счет деформации эластичного элемента {элементов}.Последние выполняются иэ резины или полиэтиленовой пленки. Конструкция позволяет з© снизить трудоемкость получения литейных форм благодаря сокращению числа ее разъемов. Уменьшается также количество стержней (3 ).

Известны также способы изготовления

35 форм из быстродействующих смесей l1o модели с эластичным элементом 4 (5 1.

Недостатком этих способов изготовления форм и реализующих их конструк4В ций является то, что для сохранения размерной точности и стабильности размеров формы, эластичный материал, оформляющий зону поднутрения, должен обладать достаточной жесткостью. В

45 противном случае необходимая для уплотнения самотвердеющих смесей вибрация нарушит размерную точность формы.

Однако требуемая повышенная жесткость эластичного материала приведет к разрушению формы в местах выступов зоны поднутрения при извлечении модели.

И наоборот, снижение жесткости эластичного материала для безразрушительного извлечения модели из формы резко снизит ее размерную точность и стабильность размеров.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

4 эффекту является способ изготовления литейных форм, преимущественно с поднутрениями из быстротвердеющих формовочных смесей, и модель для его осуществления, включающий заполнение модельно-опочной оснастки смесью, уплотнение ее путем создания избыточного давления во внутренней полости воздухонепроницаемой эластичной модели.

Модель выполнена в виде монолитного металлического корпуса, облицованного эластичным материалом, в качестве которого используется силиконовая резина средней толщиной

0,25 — 1,25 мм. . Эластичный материал модели по прототипу характеризуется высокой термостойкостью, упругостью и жесткостью. Размеры металлического корпуса выбираются с учетом толщины эластичной облицовки, края которой крепятся болтами к подмодельной плите, что позволяет оперативно производить ее замену.

Способ по прототипу предусматривает изготовление форм с поднутрениями, для чего в зоне поднутрения предусмотрено утолщение эластичной облицовки, причем корпус в зоне поднутре-, ния не размещают.

Модель свободно засыпается термореактивной смесью и извлекается из полученной формы после отверждения смеси без поломки формы благодаря упругой деформации утолщенной части облицовки.

Применение монолитного корпуса обеспечивает стабильность и размерную точность формы (6 ).

Однако в выступах формы зоны поднутрения модели возможны разрушения при извлечении последней. Кроме того, невозможно приложение к смеси механического воздействия при уплотнении (вибрация, подпрессовка и т.д.) для исключения возможных нарушений размеров формы, что отрицательно влияет на плотность, термостойкость оболочек, повышает шероховатость рабочей поверхности, увеличивает степень трудноотделимого пригара на отливках. Кроме того, ухудшается качество отпечатка формы.

Цель изобретения - улучшение качества формы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления литейных форм, преимущественно с поднутрени931275 6 ями из быстротвердеющих формовочных Например, при использовании метода смесей, включающем заполнение модель- л т си итья в о олочковые формы эта велиб но-опочной оснастки смесью с есью, уплотне- чина установлена до 1,5 мм. ние ее путем создания избыточного дав- А мплитуда колебаний при определения во внутренней воз хонеп н ду епроница- 5 леннои толщине облицовки и при опреемой эластичной модели, уплотнение е деленных свойствах упругого материасмеси осуществляют одновременно с за- ла регулируется величиной подаваемополнением модельно-опочной оснастки го избыточного пульсирующего давлесмесью, а избыточное давление созда- ния, наибольшее пиковое значение ют импульсно и сбрасывают перед изд — t0 которого обеспечивает отвод упругой влечением модели из формы. облицовки на величину амплитуды с

В модели для осуществления способа, учетом твердею вердеющего слоя смеси. Насодержащей перфорированный корп с у, ибольшее пиковое значение избыточнорасположенный с внутренней стороны го пульсирующего давления прижимает эластичной пленки, и эластичный эле- об о лицовку к поверхности корпуса, чем мент для оформления поднутрения литей- и определ пределяется пульсирующий режим нои формы, элемент выполнен из той формообраз ющ разующего контура модели. же эластичной пленки с образованием С у вели чением продолжител ь ности полости меж у об аз ю ими д р у щ его поверх- отверждения холоднотвердеющей смеси ностями и наружной перфорированной о возрастает ее прочность на сжатие. поверхностью корпуса. Создание избыточного давления по

Перед извлечением модели из формы предлагаемому емому техническому решению, производят сброс избыточного давления предполагающ

У лагающее подачу агента во внутчто резко снижает жесткость зоны под- реннюю поло полость модели, упрощает оптинутрения в связи с тем что листовая

1 овая уз мизацию температуры формообразующей упругая облицовка сама по себе лише- ; поверхнос оверхности модели на предмет как на той жесткости, которая могла бы нагрева р 6 ра очеи поверхности (при ис привести к разрушению формы при уда- пользован овании термореактивных смесей), лении модели. Избыточное давление так и варьиров арьирования продолжительности создают в ударноимпульсном режиме, 3 уплотнени зо нения смеси для повышения прочновызывающем всесторонние колебания сти на сж ти на сжатие. оле ания непосредственно формооблицовки, в пределах 300-3000 коле- Колеб баний подаваемого агента в мин т в минуту. образующего конгура модели не переИзбыточное пульсирующее давление даются на подмодельную плиту и на прикладывают также ко всей в т д о сей внутренней з опоку. 8 результате создаетс тся возможости упругои о лицовки, контак- ность для сокращения уровня шума. тирующей с корпусом, что обеспечивает колебания непосредственно формообра- Модель одель для реализации способа отзующего контура модели по всему раба- личается те личается тем, что элемент для оформлечему профилю. Колебания на смесь при <О ни№ поднутрения выполнен из эластичэтом передаются во всех без исключе- ной пленк б и пленки с о разованием полости межния направлениях на максимально воз- ду образующи ду о разующими ее поверхностями и можной рабочей площа и мо ели. б щ д модели. наружнои перфорированной поверхностью

Частота пульсации выбрана с уче- корпуса. Внутренняя полость корпуса том пределов частоты вращения возбу- с помощью перфорации сообщается с дителя колебаний вибростола модели внутренней полост

21424 и о и составляет 300-3000 колеба- Избыточное пульсирующее давление, ний мин. подаваемое во внутреннюю полость корпуса, распространяется и на внутренПроцесс формообразования, осуще- нюю полость зоны поднутрения. ствляемый с помощью виброимпульсных 8 качестве качестве упругои облицовки моФ всесторонних колебаний непосредст- жет быть использована как резина на венно рабочим профилем модели, не основе СКТБ (силиконовая резина-кремухудшает размерную точность формы. нийорганический каучук); так и прочие

Наибольшая рекомен емая вел ду личина эластомеры резины на основе хлоркаучуамплитуды колебаний 1,1 мм уклады- ка (или натрита фторкаучука и др.). вается в величину поля припусков, Кроме высокой теплостойкости (до 250установленную в соответствии с клас- 280 С) указ

), указанные резины устойчивы сом точности изготовления отливок. против многократных деформаций.

7 9312

В качестве пульсатора --источника избыточного давления в ударноимпульсном режиме допустимо применение как пульсатора с механическим приводом перемещения гибкой диафрагмы на трубопроводе подачи агента, так и пульса(тора, использующего потенциальную энергию подаваемого агента, например компрессионного газа.

Пульсатором может служить также 10 лопастной насос однократного действия с количеством лопаток не более двух.

Такие насосы, используемые в станкостроении для подачи смазывающей жидкости, обладают высокой степенью не- >5 равномерности подачи. При этом частота пульсации будет определяться скоростью вращения ротора насоса. Пульсатор в виде лопастного насоса допустимо установить на определенном расстоянии щ от рабочего места, что сокращает уровень шума на участке.

Таким образом, сброс избыточного давления из внутренней полости зоны поднутрения резко снизит жесткость у5 облицовки в этой зоне и сократит до минимума возможность разрушения формы в момент извлечения модели из формы.

Всесторонние колебания, совершаемые непосредственно формообразующим з0 контуром модели, обеспечивают передачу на смесь колебаний на максимально возможной рабочей поверхности модели, равномерное уплотнение смеси в надмодельной области, распределение ее в труднодоступных участках модели, например, в области зоны поднутрения.

Возможность удаления источника пульсации на определенное расстояние от рабочего места формовщика может

40 сократить уровень шума на участке.

Тот же эффект получается за счет того, что вибрация при уплотнении не передается на подмодельную плиту и опоки.

Колебания непосредственно формообразующего контура модели исключают операцию крепления опоки к подмодельной плите.

Внутренняя полость корпуса позво50 ляет максимально приблизить подаваемый агент ко всей внутренней поверхности листовой упругой облицовки, что создает равномерную температуру облицовки, позволяет оптимизировать ее, 55 используя подаваемый агент в качестве тепло- или хладоносителя.

На фиг. 1 изображена модель для реализации способа изготовления форм, 75 8 общий вид (подача смеси а опоку и ее уплотнение).

Модель содержит пустотелый корпус с перфорированной, поверхностью 1, упругую облицовку 2, оформляющую модель и зону поднутрения, подмодельную плиту 3, к которой крепится корпус 1 и упругая о(лицовка 2. На подмодельную плиту 3, закрепленную на стойке 4, устанавливают профильную опоку 5, позволяющую твердеющий слой смеси равномерно распределить по толщине в подмодельной области.

Перед установкой на подмодельную плиту 3 пустотелый корпус 1 облицовывается листовым эластичным материалом 2, совместно с которым фиксируется резьбовыми шпильками 6. Образованный таким образом формообразующий профиль модели устанавливается на подмодельной плите 3 и крепится теми же резьбовыми шпильками 6.

После установки профильной опоки 5 на подмодельную плиту 3 во внутреннюю полость модели, включающую сообщаемые между собой внутренние полости корпуса 7 и зоны 8 поднутрения, создают избыточное пульсирующее давление, подаваемое через подмодельную плиту

3 по стрелке А.

Подаваемая смесителем 9 (например, смеситель для ХТС модели 4737) начальная порция смеси образует надмодельный слой 10 благодаря профильным ребрам опоки. На надмодельный слой 10 смеси передаются всесторонние колебания эластичной облицовки, создаваемые с помощью пульсирующего режима подаваемого во внутреннюю полость модели избыточного давления. При этом наибольшее пиковое значение подаваемого давления, выбранное с учетом количества смеси в надмодельной области, толщины и свойств материала облицовки, а также необходимой амплитуды колебаний, отодвигают облицовку от корпуса на величину амплитуды. Спад давления цикла пульсации возвращает облицовку в первоначальное положение и облицовка под действием силы тяжести слоя смеси прижимается к корпусу. Повторяющиеся перемещения облицовки, создающиеся благодаря чередованию циклов пульсации избыточного давления, передают на смесь колебания во время ее отверждения. При этом размерная точность формы не ухудшается (по сравнению с монолитной моделью) в связи с тем, что величина наибольшей рекоменду931275

9 емой амплитуды колебаний облицовки не выше припуска на мехобработку отливок (даже в случае использования метода точного литья). При сокращении амплитуды колебания до 0,05 мм указанная величина может размещаться в .поле допуска в зависимости от класса точности отливки.

После отверждения надмодельного слоя и приобретения формой манипуляр- 10 ной прочности подачу избыточного пульсирующего давления прекращают. По мере сброса давления во внутренних полостях модели жесткость зоны поднутрения, оформленная листовым эластичным материалом, падает. Модель беспрепятственно удаляется иэ формы.

Исгользование предлагаемой конструкции модели обеспечивает по сравнению с известными конструкциями возможрв ность приложения вибрационного поля непосредственно к поверхностям формы, обливаемых металлом, что увеличит плотность формы и сократит возможHocTь образования трудноотделимого пригара на отливках; возможность создания всесторонних колебаний формообразующей поверхности модели, что увеличивает эффективность уплотнения по сравнению, например, с вертикальноз направленными колебаниями. При этом возрастает плотность формы также и на вертикальных и наклонных поверхностях, а также в труднодоступных областях, например, в зоне поднутрения, кроме того, ликвидацию жесткости зз зоны поднутрения модели при ее извлечении из формы, что исключит поломку последней; возможность расположения источника колебаний на определенном расстоянии от рабочего места, что ео сократит уровень шума на участке; возможность использования агента для подачи избыточного давления в качестве тепло- или хладоносителя, что упрощает и оптимизирует процесс от45 верждения смеси.

Приложение колебаний непосредственно к формообразующей поверхности модели исключит распространение вибраt 50 ции на опочную оснастку. Кроме того

° у конструкция исключает необходимость операции крепления опоки на подмодельной плите.

1О

При использовании предлагаемого способа .и модели форма не будет иметь разрушений, ей будет обеспечена стабильность и размерная точность, в результате чего повысится качество. За счет снижения шума улучшатся санитарно-гигиенические условия труда.

\ формула изобретения

1. Способ изготовления литейных форм из быстротвердеющих формовочных смесей, преимущественно с поднутрениями, включающий заполнение,модельноопочной оснастки смесью с уплотнением ее путем создания избыточного дав.ления во внутренней полости воздухонепроницаемой эластичной модели, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью улучшения качества формы, уплотнение смеси осуществляют одновременно с заполнением модельйо-опочной оснастки смесью, а избыточное давление создают импульсно и сбрасывают перед извлечением модели из формы.

2. Модель для осуществления способа по и. 1, содержащая перфорированный корпус, расположенный с внутренней стороны эластичной пленки, и эластичный элемент для оформления поднутрения литейной формы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что элемент для оформления поднутрения выполнен из той же эластичной пленки с образованием полости между образующими его поверхностями и наружной перфорированной поверхностью корпуса °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Экспресс-информация "Литейное производство". НИИинформации по машиностроению, И., выпуск 9,f978, с, 8-10.

2. Авторское свидетельство СССР

8 659275, кл. 8 22 С 9/00, 1978.

3 Реферативный сборник "Технология и организация литейного производства", ИИИинформтяжпром, М., 9-78-18, 1978, с. 17.

4. Патент США Н 3570585, кл. 164-245, 1971 °

5. Патент Великобритании У 1301589, кл. 8 3 F 1973 °

6. Патент США Ю 3738418, кл. 164-245, 1975 (прототип).

Составитель И. Гончарук

Редактор И. Тыкей ТехредЛ. Пекарь Корректор И. Муска

Заказ 3600/8 Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I3035, Москва, N-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4