Особенности проектирования технологической оснастки

Конструкционная технологичность отливок.

Вакуумный пленочный процесс изготовления отливок предлагает конструкторам принципиально те же возможности формообразования, что и традиционные технологии изготовления песчаных форм с механическим или химическим способами уплотнения. В этой связи стоит упомянуть возможности применения стержней и использование заливаемых вставных деталей (биметаллические отливки); боковые поднутрения могут оформляться с меньшими затратами, если использовать съемные детали на модели или остающиеся в форме части модели из пенополистирола (литье по частично газифицируемым моделям). Поэтому в данном случае речь идет о вполне «привычных» рекомендациях по конструированию форм для литья по вакуумно-пленочной технологии.

Однако следует упомянуть некоторые особенности, учет которых позитивно повлияет на фактор экономичности при изготовлении вакуумного литья. Применение сухого формовочного песка без связующих, с его отличной сыпучестью делает возможным изготовление даже таких контуров отливок, для формовки которых, в других формовочных процессах, потребовалось бы проведение дополнительных технологических операций. С другой стороны, следует учитывать, что пластичность модельной покровной пленки не безгранична. Так горизонтальные поверхности карманов и тому подобных полостей могут быть выполнены горизонтально, при глубине (Т) равной 50% от высоты (Н).

Если глубина увеличивается, и Т практически равно Н, в зависимости от пропорционального соотношения, возможно предусмотреть на поверхности уклон до 15^о, который непосредственно при формовке будет располагаться сверху. Образующееся в результате боковое поднутрение закрывается отъемной частью модели или моделью из пенополистирола. Смазочные канавки формуются без стержней, при помощи съемных деталей или деталей из пенопласта. Их размеры (соотношение высоты к глубине) определяются так же, как и в случае с карманами, как уже было описано выше.

Крепежные выступы могут располагаться как по внешнему, так и по внутреннему контуру. Глубина глухих отверстий, карманов и шлицев ограничена; она составляет максимально 125 % диаметра или ширины (B); длина шлицев – открытых и закрытых может быть любой. Промежуточное расстояние «В» между двумя ребрами должно составлять, по меньшей мере, 80% их высоты.

Модели

Конструкция моделей для ВПФ процесса несколько отличается от моделей при изготовлении, форм обычным способом. Можно назвать несколько отличительных черт:

- модели имеют специальные венты для отсоса воздуха при наложении пленки;

- модель не контактирует с формовочным материалом, поэтому может быть изготовлена из менее дорогих материалов;

- при наложении пленки модели не должны деформироваться при воздействии нагрева при температуре 40-50°С;

- материал моделей может быть: гипс, пластмасса, дерево, резина, металл и др.

В данном процессе при упрочнении формы не используются механические методы уплотнения, как при изготовлении песчано-глинистых форм, наполнитель не соприкасается с поверхностью моделей, поскольку наложенная пленка в данном случае играет роль изолятора. Поэтому износ моделей полностью отсутствует и срок службы их удлиняется. Модели свободно извлекаются из формы даже при отсутствии уклонов.

Модели следует покрывать термостойкими лаками, использование нитрокрасок может приводить к прилипанию к ним разогретой пленки

Для откачки воздуха модели снабжаются вентами, рис.1.10. Форма и размер их могут быть разнообразными в зависимости от конфигурации поверхности модели. Венты выполняются в виде цепей по разъему модели (применяемые для стержневых ящиков пескодувных машин). Диаметр вент от 5 до 20 мм., ширина щелей 20-30 мкм.

Если невозможно установить в углубления модели венты, сверлятся отверстия диаметром 1 мм.

При наличии отъемных частей нескольких впадин в модели, необходимо в каждой впадине устанавливать венты либо сверлить каналы, рис. 1.10. Шаг между вентами 100 мм. Модели выполняются жесткими во избежание деформации при наложении пленки под вакуумом. На рис.1.11 изображен элемент модели с поднутрением, для формовки которого используется отъемная часть.

Чем выше точность и чистота поверхности модели, тем выше качество отливки. Припуск на усадку металла в модели учитывается как для обычной песчаной формы.

Модельные плиты

Конструкция модельных плит, предназначенных для ВПФ, существенно отличается от конструкции плит для формовки в песчаные формы. Плиты состоят из двух частей: вакуумной коробки и плиты-вкладыша, рис. 1.12.

 

 

 

Рис. 1.10. Используемые венты

1 – пробка с отверстием; 2 – пробка пористая; 3 – пробка с гранями;

4 – пробка с насечкой; 5 – пробка с прорезными щелями

Рис. 1.11 Элемент модели с поднутрением

1 – модель; 2 – отверстия; 3 – отъёмная часть; 4 – отверстия в модельной плите.

Коробка имеет специальную полость, которая соединена через вакуум-ную систему с насосом, а наружная поверхность (плиты-вкладыша) плиты и моделей - специальными отверстиями-вентами (рис.1.10).

При откачке воздуха из полости через венты на поверхности плиты созда-ется разрежение, в результате чего наложенная пленка плотно присасывается к поверхности модели, плиты и элементам литниковой системы. Пленка удержи-вается до тех пор, пока в полости модельной плиты имеется разрежение.

Когда полость плиты находится под вакуумом, на наружную поверхность всей плиты действуют нагрузки до 0,1 Па, поэтому коробку необходимо изготовлять металлической с ребрами жесткости, рис.1.12, для предотвращения ее деформации. Вкладыш с моделями при многономенклатурном производстве выполняется из дерева.

Зазоры между деревянным вкладышем и металлической коробкой должны быть не более 0,5 мм. В плите-вкладыше выполняются венты диаметром 10-20 с размером щелей 0,3~0,5 мм. Шаг расположения вент 50-150 мм., но может меняться в зависимости от конфигурации моделей и количества моделей на плите.

Требуемое количество вент для плит и моделей в зависимости от размера опок приведено в табл. 1.1.

По периметру плиты, в местах соприкосновения с нижним ладом опоки, монтируется резиновый платик шириной 40-100 мм и толщиной 2 мм.

В случае применения плит-вкладышей резиновый платик наклеивается на сменную плиту для исключения. морщин пленки по периметру плиты и для более плотной герметизации полуформ.

 

Рис. 1.12. Модельная плита с моделью

1 – модель; 2 – прибыль; 3 – стояк; 4 – резиновый платик; 5 – рёбра жёскости; 6 – щели между моделью и плитой; 7 – вента.

 

Рекомендации по выбору количества вент

Таблица 1.1.

Размеры опок, мм	Количество вент, шт/м2	Количество моделей на плите	Материал моделей
верх	низ
2200х1300х620/230			Отливки ванн 1 шт	Металл
200х1700х350/400			6 моделей корпуса	Дерево
2000х13000х650/250			Высокие отливки 1 отливка	Дерево
2000х1100х600/250			Отливки ванн, 1 шт	Дерево
4500х1500х200/200			Плиты 2 шт	Дерево
1300х1300х310/300			Высокие отливки	Дерево
800х800х200/200			2 модели крышек	Металл

 

Образовавшиеся выступы в полуформах при сборке плотно прилегают друг к другу, предотвращая утечку металла при заливке формы.

Условный проход-патрубков в плитах, предназначенных для подключе-ния к вакуумной системе в зависимости от размера опок представлен в табл.1.2.

Размер условного прохода-патрубков для габаритов опок

Таблица 1.2

Размеры опок в свету, мм	500х400	800х600	1200х1000	1500х1600	2000х1200	2000х1600
Размер условного прохода, мм