Литье по газифицируемым моделям - Шуляк B.C.
ISBN 978-5-91259-011-5
Скачать (прямая ссылка):
При уплотнении формы с модельным блоком возникает проблема заполнения внутренних полостей и отверстий в модели песком и его уплотнения.
Ряд зарубежных фирм с этой целью используют вибростолы с регулируемым направлением вибрации в трех плоскостях, причем для каждой конкретной модели экспериментально подбирается оптимальный режим работы вибростола, сочетающий вертикальную и горизонтальную вибрации формы. Согласно теории механики сыпучих грунтов уплотнение песка не зависит от направления вибрации, оно зависит только от частоты и амплитуды [10]. В данном случае горизонтальное направление вибрации должно способствовать перемещению песка в закрытые полости модели или горизонтально расположенные отверстия и поднутрения модели, однако конкретных данных
280
по режиму вибрации в зарубежной литературе не приводится. Следует, однако, предположить, что заполнение закрытых полостей и поднутрений в модели будет способствовать созданию такого режима вибрации, при котором песок приобретает свойства тяжелой псевдожидкости. При этом движение песка будет определяться направлением вибрации.
Исследования уплотняемости песка в зависимости от направления вибрации были проведены в США [20]. Опоки заполняли песком и уплотняли в вертикальном и горизонтальном направлениях с помощью электрогидравлического возбудителя. Такой привод позволял производить цифровую установку частоты и амплитуды, причем вибрация происходила под электронным контролем. Было установлено, что с увеличением и, т. е. с увеличением частоты колебаний и уменьшением амплитуды, уплотняемость песка увеличивается, причем при горизонтальной вибрации время уплотнения формы сокращается, а уплотняемость песка увеличивается по сравнению с вертикальной вибрацией (рис. 6.13).
S 1840 и
* 1760
§ 1680
1600 1520
Горизонтальная Вертикальная
50
100
150
Частота вибрации, Гц
1840 1760 1680 1600 1520
Горизонтальная
Вертикальная
50
100
150
Частота вибрации, Гц
Горизонтальная
Вертикальная
^ 1840
й 1760 о
? 1680 о
С 1600 1520
0 50 100 150
Частота вибрации, Гц
Рис. 6.13. Влияние частоты и направления вибрации на плотность формы
аса2
из песка в зависимости от коэффициента гравитации п--:
S
а)п= 1; б) и = 2; в) и = 4
281
В процессе вибрации опоки с песком следует учитывать колебания, возникающие в ее стенках. В жестко связанной системе стол—опока под действием возмущающей силы Р в стенках опоки возникают продольные и поперечные колебания, образование которых можно объяснить, исходя из теории распространения продольных и поперечных колебаний под действием импульса силы в изотропной упругой среде. Скорость распространения продольной волны описывается уравнением [10, 19]
%(1-ц)
-\|т0-ц-2ц2)
где Е — модуль упругости; ц — коэффициент Пуассона; у — объемная масса материала опоки; g — ускорение силы тяжести. Поперечные волны распространяются со скоростью
Наиболее сильно колебания проявляются в верхней, наименее жесткой части опоки, причем поперечные колебания стенок опоки вызывают горизонтальные колебания прилегающих к опоке слоев песка, направление которых не совпадает с вынужденными колебаниями опоки. Результирующий эффект сложения вынужденных вертикальных и поперечных колебаний проявляется в образовании околостеночных потоков песка, направленных от стенки формы к ее центру и совершающих кругообразное движение с образованием восходящих потоков песка, что приводит к разуплотнению формы. При уплотнении формы соударением ее со столом при свободном расположении опоки на вибростоле в стенках опоки возникает бегущая волна деформации со скоростью [13]:
Это также приводит к возникновению поперечных колебаний стенок опоки и снижению конечной плотности формы из песка. Поэтому для формовки модельных блоков в песке вибрацией следует использовать опоки повышенной жесткости, особенно в верхней части, за счет оребрения их стенок. На рис. 6.14 представлена
282
конструкция опоки для формовки газифицируемых моделей, которая имеет высокую жесткость. Наиболее подходящим материалом для изготовления опок при данном методе литья считается чугун с учетом его демпфирующей способности.
Из анализа уплотняемости песка при вибрации следует:
• опока должна свободно устанавливаться на вибрационный стол;
• опока должна быть жесткой;
• уплотнение песка в опоке должно быть при п > 4, причем чем выше частота вибрации и меньше амплитуда, тем выше плотность;
• время уплотнения песка в опоке должно быть минимальным.
Рис. 6.14. Опока для формовки вибрацией
Технология формовки определяется серийностью производства и степенью готовности модельного блока. Серийность производства определяет степень механизации и автоматизации формовки. По степени готовности модельного блока к формовке она может быть: с предварительной сборкой модельного блока, с применением готового модельного блока и со сборкой модельного блока непосредственно в процессе формовки.
283
Формовка с предварительной сборкой модельного блока.
При данном способе модель с литниковой системой, включая стояк и литниковую чашу, собирается непосредственно перед формовкой по системе шип—отверстие. Модель литниковой системы — коллектор устанавливается в приспособление (кондуктор), затем модель коллектора стыкуется с моделью отливки и стояком из керамики или пенополистирола, выполненным совместно с литниковой воронкой. Опока предварительно засыпается на определенную высоту, обычно на 100-150 мм, песком, который уплотняется вибрацией.
