Выбор размеров опок и модельных плит

Формы в литейном производстве изготавливаются в основном в опоках.

Опоками называют приспособления для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, транспортирования её и при заливке жидким металлом.

Опоки представляют собой жесткие (прямоугольные, квадратные, круглые, фасонные) рамки или приспособления из чугуна, стали, алюминиевых сплавов (рисунок 19). В стенках опоки изготавливают вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся при заливке. Опоки, как правило, изготавливают прямоугольными. Они бывают сварными и литыми.

 

Рисунок 19 - Опока прямоугольная

 

При выборе размеров опок необходимо учитывать следующее:

- опоки должны обеспечивать минимальный расход формовочной смеси;

- размер опоки должен исключить возможность прорыва расплава через стенки уплотнённой формовочной смеси при установленном расположении отливок и литниковой системы в песчаной форме.

За основную расчетную величину для конструктивных элементов прямоугольных опок следует принимать их внутренние длину (L) и ширину (В), так называемый «размер опоки в свету» (ГОСТ 8909-75, ГОСТ 17129-71, ГОСТ 22957-78 и др.).

С учетом этих размеров установлены определенные высоты (Н) опок (таблица 21). Номинальный размер А –межцентровое расстояние между центрирующими и направляющими втулками.

При машинной формовке размеры опок определяются числом отливок, их габаритными размерами (с учетом знаков стержней) и расположением, размерами и расположением литниковой системы, а также размерами стола выбранной модели формовочной машины.

Таблица 21 – Основные конструктивные размеры опок

В миллиметрах

L	B	H	А

 

Наиболее распространенными в литейном производстве являются пневматические формовочные встряхивающе-прессовые машины с амортизацией ударов.

Для изготовления верхних полуформ используются модели 22111, 22112, 22113, нижних – модели 22211, 22212, 22213 для соответствующих опок с размерами в свету: 500 × 400; 600 × 500; 800 × 700 мм (рисунок 20). Данные машины позволяют интенсифицировать процесс уплотнения формовочной смеси при необходимой равномерности распределения плотности по всему объёму формы.

 

1 – встряхивающий механизм; 2 – прессующая колодка; 3 – штыри;

а –модель 22113; б – модель 22213

Рисунок 20 – Машины формовочные встряхивающе-прессовые

С амортизацией ударов

Для образования в песчаной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки, служит её модель, устанавливаемая при машинной формовке на одностороннюю металлическую плиту, как для нижних, так и для верхних полуформ. Кроме самой модели на плите крепятся знаковые части стержней и элементы литниковой системы. Выбор модельной плиты определяется типом формовочной машины, размерами и количеством моделей, которые необходимо на ней разместить. Чрезмерная загруженность модельной плиты моделью и обширной литниковой системой может привести при формовке к разрушению формы, а при недостаточной загруженности модельной плиты снижается производительность труда. Практика показывает, что средняя загруженность моделями на модельных плитах опочной формовки должна составлять не более 40 %.

Модельную плиту монтируют на столе формовочной машины с использованием переходной плиты, которая закреплена также на плите формовочной машины. На рисунке 21 приведен сборочный чертеж крепления модельной плиты 5 с размером опоки в свету 800 × 700 мм на столе 8 формовочной машины. Толщина стенки опоки составляет 15 мм, поэтому рабочие размеры плиты должны быть 830 × 730 мм. На модельной плите размещены два штыря (1 и 2) с помощью которых опока устанавливается на плиту.

 

А

А

 

1 – штырь центрирующий; 2 – штырь направляющий; 3 – цапфа; 4 – плита переходная;

5 – плита модельная; 6 – гайка; 7 – пружинная шайба; 8 – стол формовочной машины

Рисунок 21 – Сборочный чертеж модельной плиты с опокой

на столе формовочной машины (в плане опока условно не показана)

На рисунке 22 показана последовательность монтажа моделей на модельной плите на примере отливки типа "гильза" длиной L, наружным диаметром D и внутренним d _o с припуском Z.

а – отливка; б – модель в сборе перед обработкой; в – схема монтажа моделей на плите;

1 – центрирующий штырь; 2 – половина модели; 3 – модельная плита; L, l, D, d _o, Z – размеры гильзы; X, Y – помечаемые расстояния для отверстий под штифты;

В, Н – верх и низ модели

Рисунок 22 – Эскиз изготовления модели гильзы и её монтажа на модельной плите

Модели половин тела гильзы, обычно выполненных из алюминиевых сплавов, изготавливают в песчаных формах. Готовые половины моделей обрабатывают по плоскости разъема, совмещают по контуру, скрепляют струбцинами и просверливают отверстия диаметром 5-6 мм в знаковых частях модели с расстоянием l между ними (рисунок 22 б). В отверстия забивают штифты (рисунок 22 в), сжимают струбцинами и механически обрабатывают модели в соответствии с чертежом. Далее их монтируют на модельной плите вместе с элементами литниковой системы. При монтаже моделей на плитах учитывают размеры и конструкцию опок.

Иногда с целью минимизации затрат и времени на смену модельной оснастки при литье в песчаные формы используют различные виды конструкций модельных плит. Один из таких примеров показан на рисунке 23.

 

а

Рисунок 23 - Модельная плита (а) с быстросменными вставками (б)

 

Мелкие и средние отливки располагаются по несколько штук в форме, что сокращает расход формовочной смеси, количество необходимых опок для изготовления отливок, при этом, повышается производительность труда. Для отливок больших габаритов (например, автомобильных блоков цилиндров) применяется одноместное расположение. Практически установлено, что максимальное количество отливок небольшого размера должно не превышать 8-12 штук в форме. При этом желательно отливки (модели) располагать симметрично элементам литниковой системы. Выбор расстояний между элементами формы и моделями приведен в таблице 22. Схема, поясняющая таблицу 22, приведена на рисунке 24.

 

Рисунок 24 – Схема выбора расстояний между элементами формы а и моделями б

 

Таблица 22 – Определение толщины слоя формовочной смеси

Масса отливки, кг	Минимально допустимая толщина слоя, мм
от верха модели до верха опоки	от низа модели до низа опоки	от модели до опоки	между стояком и стенкой опоки	между моделями	между моделью и шлакоуловителем
A	b	c	d	e	f
До 5
От 5 до 10
» 10» 25