Способ изготовления литейных форм и модель для его осуществления

ОП ИСАЙКЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик и 931275(22) Заявлено 05, 09. 79 (21) 2780 12/22 "02 с присоединением заявки М -1 оеударстмнкыЯ квинтет СССР во аелан изабретеккЯ и открыткЯДата опубликованяя описания 30.05.82Р тсъ7) Заявит сесоюзный научно-исследовательский и проектнбехнологический институт нефтяного машиностроени(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И МОДЕ ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯи.в а т ес ре ной и стола жестк жет пе колеба эффект необхо зажима требую ления,пне ния рос 20 Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к способамполучения литейных форм, преимущественно с поднутрениями, изготовленниз быстротвердеющих формовочных смесей, а также к конструкциям моделей,реализующим способы.При изготовлении форм из самотвердеющих смесей наиболее рациональнымметодом уплотнения является вибрациядля осуществления которой известнаконструкция вибростола, например,модели 2 1424,Вибростол, на который устанавливают пстдмодельную плиту с моделью иопокой, создает вертикально направленную вибрацию всей системы смесьмодель-опока Г 13.Конструкция отличается наличиемвмоамортизаторов, гасящих колебапередающиеся на основание вибтола, Величина энергии колебаний,передаваемых на смесь, пропорциональна площади источника колебаний. При этом учитывают только площади, пер пендикулярные направлению колебани Эффективность же вертикально напра ленных колебаний может быть недост точна в связи со снижением плотноф формы на вертикальных или наклонны плоскостях под значительным углом наклона и подмодельной плите, цто приведет к ухудшению качества отп чатка, увеличению пригара на указ ных плоскостях. твенным условием наиболее пол дачи энергии колебаний вибров формовочную смесь является е крепление опоки на вибростопротивном случае на смесь мо- редаваться всего 30-,50" энергии нийДля обеспечения наиболее ивного уплотнения вибрацией дима дополнительная операция ( ручногоили механического), тся дополнительные приспособнапример, пневмоззжимы.931275 3Известен способ уплотнения форм,предусматривающий создание болеесложных видов вибрации, т,е. колебаний в двух- и более направлениях,Способ изготовления литейных формвакуумной формовкой предусматриваетвибрацию системы смесь-модель-опокагоризонтальной плоскости и вертикальном направлении 2 ,Недостаток сложных видов вибрации осостоит в том, что наряду с затруднительным конструктивным исполнением,с усложнением и удорожанием установки, а также увеличением уровня шумапри работе такое вибрирование предусматривает использование модели сдостаточно несложной конфигурацией.Известен способ изготовления Формиз 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 смесимодель извлекается из формы без ееразъема за счет деформации эластичного элемента (элементов). Последниевыполняются иэ резины или полиэтиленовой пленки. Конструкция позволяет зснизить трудоемкость получения литейных форм благодаря сокращению числаее разъемов. Уменьшается также количество стержней 3 .Известны также способы изготовления35форм из быстродействующих смесей помодели с эластичным элементом 45 1.Недостатком этих способов изготовления форм и реализующих их конструк 4 Оций является то, что для сохраненияразмерной точности и стабильности размеров формы, эластичный материал,оформляющий зону поднутрения, долженобладать достаточной жесткостью. В45противном случае необходимая для уплотнения самотвердеющих смесей вибрация нарушит размерную точность формы,Однако требуемая повышенная жесткостьэластичного материала приведет к разрушению формы в местах выступов зоныподнутрения при извлечении модели.И наоборот, снижение жесткости эластичного материала для безразрушительного извлечения модели из Формы резкоснизит ее размерную точность и стабильность размеров.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому 4эффекту является способ изготовлениялитейных форм, преимущественно с поднутрениями из быстротвердеющих формовочных смесей, и модель для его осуществления, включающий заполнениемодельно-опочной оснастки смесью,уплотнение ее путем создания избыточного давления во внутренней полостивоздухонепроницаемой эластичной модели.Модель выполнена в виде монолитного металлического корпуса, облицованного эластичным материалом, вкачестве которого используется силиконовая резина средней толщиной0,25 - 1,25 мм,. Эластичный материал модели по прототипу характеризуется высокой термостойкостью, упругостью и жесткостью. Размеры металлического корпусавыбираются с учетом толщины эластичной облицовки, края которой крепятсяболтами к подмодельной плите, чтопозволяет оперативно производить еезамену.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 изполученной Формы после отверждениясмеси без поломки Формы благодаряупругой деформации утолщенной частиоблицовки,Применение монолитного корпуса обеспечивает стабильность и размернуюточность Формы 6 3.Однако в выступах Формы зоны поднутрения модели возможны разрушенияпри извлечении последней. Кроме того,невозможно приложение к смеси механического воздействия при уплотнении(вибрация, подпрессовка и т,д.) дляисключения возможных нарушений размеров формы, что отрицательно влияетна плотность, термостойкость оболочек,повышает шероховатость рабочей поверхности, увеличивает степень трудноотделимого пригара на отливках. Крометого, ухудшается качество отпечаткаформы,Цель изобретения - улучшение качества формы.Поставленная цель достигается тем,что в способе изготовления литейныхформ, преимущественно с поднутрени931275 6 яии из быстротвердеющих формовочных Например, при использовании метода смесей, включающем заполнение модель- л тси итья в о олоцковые формы эта велибно-опоцной оснастки смесьюс есью, уплотне- чина установлена до 1,5 мм. ние ее путем создания избыточного дае- А иплитуда колебаний при определения ео внутренней воз хонеп нду епроница леннои толщине облицовки и при опреемой эластицной модели, уплотнениее 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 - 10 которого обеспечивает отвод упругой влечением модели из формы. облицовки на величину амплитуды с8 модели для осуществления способа, учетои твердеювердеющего слоя смеси. Насодержащей перфорированный корп су , ибольшее пиковое значение избыточно- расположенный с внутренней стороны го пульсирующего давления прижимает эластичной пленки, и эластичный эле об1 о лицовку к поверхности корпуса, чем мент для оформления поднутрения литей- и определпределяется пульсирующий режим нои формы, элемент выполнен из той формообраз ющразующего контура модели. же эластичной пленки с образованиемС увеличением продолжительности полости меж у об аз ю имид р у щ его поверх- отверждения холоднотвердеющей смеси ностями и наружной перфорированной 1 О возрастает ее прочность на сжатие, поверхностью корпуса. Создание избыточного давления поПеред извлечением модели из формы предлагаемомуемому техническому решению, производят сброс избыточного давления предполагающУ лагающее подачу агента ео внутчто резко снижает жесткость зоны под- реннюю полополость модели, упрощает оптинутрения в связи с тем что листоваяЭовая 25 мизацию температуры формообразующей упругая облицовка сама по себе лише- поверхносоверхности модели на предмет как на той жесткости, которая иогла бы нагрева р бра очеи поверхности (при испривести к разрушению формы при уда- пользовановании термореактивных смесей), лении модели. Избыточное давление так и варьироварьирования продолжительности создают в ударноимпульсном режиме, з уплотненизо нения смеси для повышения прочно- вызывающем всесторонние колебания сти на сжти на сжатие.оле ания непосредственно формооблицовки, в пределах 300-3000 коле- Колеббаний подаваемого агента в мин тв минуту. образующего конгура модели не переИзбыточное пульсирующее давление даются на подмодельную плиту и на прикладывают также ко всей в тд о сей внутренней з опоку. 8 результате создаетстся возможости упругои о лицовки, контак- ность для сокращения уровня шума, тирующей с корпусом, цто обеспечиваетколебания непосредственно формообра- Модельодель для реализации способа отзующего контура модели по всему раба- личается теличается тем, что элемент для оформлечему профилю. Колебания на смесь при о ния поднутрения выполнен из эластичэтом передаются во всех без исключе- ной пленк бй пленки с о разованием полости межния направлениях на максимально воз- ду образующиду о разующими ее поверхностями и можной рабочей площа и мо ели.б щ д модели. наружнои перфорированной поверхностьючЧастота 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 ои 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 В качествекачестве упругои облицовки моч Ф всесторонних колебаний непосредст- жет быть использована как резина на венно рабочим профилем модели, не основе СКТБ (силиконовая резина-крем- ухудшает размерную точность формы. нийорганический каучук); так и прочие Наибольшая рекомен емая велду 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 250- установленную в соответствии с клас оС) указ), указанные резины устойчивы сом точности изготовления отливок, против многократных деформаций.7 9312В 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 1 О лопастной насос однократного действия с количеством лопаток не более двух, Такие насосы, используемые в станкостроении для подачи смазывающей жидкости, обладают высокой степенью не 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 25 облицовки в этой зоне и сократит до минимума возможность разрушения формы в момент извлечения модели из формы.Всесторонние колебания, совершаемые непосредственно Формообразующим зо 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 может4 О сократить уровень шума на участке. Тот же эффект получается за счет того, что вибрация при уплотнении не передается на подмодельную плиту и опоки,45Колебания непосредственно Формообразующего контура модели исключают операцию крепления опоки к подмодельной плите.Внутренняя полость корпуса позво 50 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 8общий вид (подача смеси а опоку и ееуплотнение),Модель содержит пустотелый корпусс перфорированной, поверхностью 1, упругую облицовку 2, оформляющую модельи зону поднутрения, подмодельную плиту 3, к которой крепится корпус 1 иупругая облицовка 2, На подмодельнуюплиту 3, закрепленную на стойке 4, устанавливают профильную опоку 5, позволяющую твердеющий слой смеси равномерно распределить по толщине в подмодельной области.Перед установкой на подмодельнуюплиту 3 пустотелый корпус 1 облицовывается листовым эластичным материалом 2, совместно с которым фиксируется резьбовыми шпильками 6, Образованный таким образом Формообразующийпрофиль модели устанавливается наподмодельной плите 3 и крепится темиже резьбовыми шпильками 6.После установки профильной опоки5 на подмодельную плиту 3 во внутреннюю полость модели, включающую сообщаемые между собой внутренние полостикорпуса 7 и зоны 8 поднутрения создают избыточное пульсирующее давление,подаваемое через подмодельную плиту3 по стрелке А,Подаваемая смесителем 9 например,смеситель для ХТС модели 4737) начальная порция смеси образует надмодельный слой 1 О благодаря профильным ребрам опоки. На надмодельный слой 10смеси передаются всесторонние колебания эластичной облицовки, создаваемыес помощью пульсирующего режима подаваемого во внутреннюю полость модели избыточного давления. При этом наибольшее пиковое значение подаваемого давления, выбранное с учетом количествасмеси в надмодельной области, толщиныи свойств материала облицовки, а такженеобходимой амплитуды колебаний, отодвигают облицовку от корпуса на величину амплитуды. Спад давления цикла пульсации возвращает облицовку впервоначальное положение и облицовкапод действием силы тяжести слоя смесиприжимается к корпусу. Повторяющиесяперемещения облицовки, создающиесяблагодаря чередованию циклов пульсации избыточного давления, передаютна смесь колебания во время ее отверждения. При этом размерная точность формы не ухудшается (по сравнению с монолитной моделью) в связи стем, что величина наибольшей рекоменду931275 9емой 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-о ной прочности подачу избыточного пульсирующего давления прекращают, По мере сброса давления во внутренних полостях модели жесткость зоны поднутрения, оформленная листовым эластич ным материалом, падает, Модель беспрепятственно удаляется иэ формы.Исгользование предлагаемой конструкции модели обеспечивает по сравнению с известными конструкциями возможщ ность приложения вибрационного поля непосредственно к поверхностям формы, обливаемых металлом, что увеличит плотность формы и сократит возможность образования трудноотделимого 2 з 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 жесткости35 зоны поднутрения модели при ее извлечении из формы, что исключит поломку последней; возможность расположения источника колебаний на определенном расстоянии от рабочего места, чтоео сократит уровень шума на участке; возможность использования агента для подачи избыточного давления в ка" честве тепло- или хладоносителя, что упрощает и оптимизирует процесс от 45 верждения смеси.Приложение колебаний непосредственно к формообразующей поверхности модели исключит распространение вибра 50 ции на опочную оснастку, Кроме тогоконструкция исключает необходимость операции крепления опоки на подмодельной плите. 1 ОПри 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 изобретения1. Способ изготовления литейныхформ из быстротвердеющих формовочныхсмесей, преимущественно с поднутрениями, включающий заполнение,модельноопочной оснастки смесью с уплотнением ее путем создания избыточного давления во внутренней полости воздухонепроницаемой эластичной модели,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения качества формы, уплотнение смеси осуществляют одновременно с заполнением модельйо-опочнойоснастки смесью, а избыточное давление создают импульсно и сбрасываютперед извлечением модели из Формы.2. Модель для осуществления способа по и. 1, содержащая перфорированный корпус, расположенный с внутренней стороны эластичной пленки, иэластичный элемент для оформленияподнутрения литейной формы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что элементдля оформления поднутрения выполнениз той же эластичной пленки с образованием полости между образующими егоповерхностями и наружной перфорированной поверхностью корпусаИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Экспресс-информация "Литейноепроизводство", НИИинформации по машиностроению, И., выпуск 9,1978,с, 8-10.2. Авторское свидетельство СССР11 659275, кл. 8 22 С 9/00, 1978.3 Реферативный сборник "Технология и организация литейного производства", ИИИинформтяжпром, М.,9-78-18, 1978, с, 17.Патент США Н 3570585,кл. 164-245, 1971.5. Патент Великобритании к 1301589,кл. В 3 Г, 19736. Патент США Ю 3738418,кл. 164"245, 1975 (прототип).931275 Составитель И, Гончарукей ТехредЛ. Пекарь Корректор И, Му Редактор И,Заказ 3600/8 Тираж 853 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувская наб., Подписно 4/ лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4