Оптимизированная система питания отливок для ПГС формовки на горизонтальных формовочных линиях расширяет возможности литейной технологии.
Современные системы термоэффективного питания отливок расширяют возможности литейной технологии.
Постоянное повышение требований к уменьшению материальных затрат и освоение более сложного корпусного тонкостенного литья создают условия для разработки новых систем питания отливок. В следствие развития формовочного оборудования появляются и новые возможности применения термоэффективных систем питания.
На большинстве горизонтальных формовочных линий ПГС старого поколения установка экзотермических оболочек прибылей практически невозможна. Если у оператора нет безопасного доступа к модели во время цикла и полуформа верха не кантуется, то установить оболочки прибылей возможно только на перекрывной стержень в полуформе низа. Такая техника не всегда экономически и практически целесообразна и вносит в процесс дополнительный человеческий фактор, влияющий на качество литья. Более современные горизонтальные формовочные линии стали оснащаться кантователем верхней полуформы. На такой линии в отформованную по специальной модели полость возможно проставить закрытые экзотермические вставки определенной геометрии, но и в этом случае, возникает множество технологических проблем, связанных с плоскостью сопряжения прибыли с отливкой, а самое главное, с посадкой оболочки прибыли внутри формы, так как в зависимости от точности геометрии оболочки, она либо может не до конца заходить в форму, либо садиться очень слабо и выпадать при повторной кантовке полуформы верха.
Новые возможности для систем питания литья наконец появились на формовочных линиях, где предусмотрена опция безопасного доступа оператора к полуформе верха во время рабочего цикла. Данные формовочные машины позволили использовать технологию точечного питания, с установкой оболочек прибылей прямо на модель перед засыпкой смесью и уплотнением. Данный способ позволил оптимизировать геометрию прибылей, плоскость их сопряжения с отливкой и в целом, убрал многие экономические и технологические вопросы. Но в данной технологии при повышении усилия уплотнения прессованием (что необходимо для сложного, точного литья) часто возникали проблемы, связанные с разрушением оболочек в ходе уплотнения формы даже не смотря на применение специальных подпружиненных направляющих штырей для амортизации. Обычная компактная точечная и колпачковая вставка с обрубным стержнем изображена наверху страницы (рисунок 1).
Телескопические оболочки
Проанализировав накопленный опыт применения оболочек, фирма Chemex GmbH разработала новое, наиболее технологичное решение для систем точечного питания. Это решение предусматривает телескопическую конструкцию оболочек, изготавливаемых на стержневых машинах по Cold Box процессу. Данная оболочка состоит из верхней (питающей) и нижней (обрубной) части. Обе части выполнены из экзотермического и изоляционного материала, что существенно повышает КПД такой прибыли. При формовке верхняя часть надвигается на нижнюю ровно настолько, насколько необходимо для уплотнения формы, при этом, формовочная смесь в «мертвых зонах» в районе шейки прибыли также уплотняются под действием специальных выступов верхней части оболочки (см.рис.2-5).
Оценив эффективность использования новых точечных телескопических систем питания, возможность ухода от боковых прибылей с их массивными шейками, большой площадью обрезки и необходимой финишной зачистки, все больше литейных предприятий модернизируют свои старые формовочные машины в плане обеспечения безопасного доступа к модели верха.
Рис.2. Схема работы телескопической прибыли Chemex
Рис.3. Телескопическая прибыль и отливка в разрезе
Основные преимущества телескопических систем питания Chemex:
Исключение риска разрушения оболочки при формовке с установкой на модель. Даже на машинах с наиболее высокой силой прессования смеси.
Дополнительное уплотнение смеси в мертвых зонах под оболочкой повышает качество поверхности отливки вокруг прибыли и сокращает риск засоров.
Учитывая то, что верхняя и нижняя часть оболочки выполняется из экзотермической смеси, объем прибыли можно сократить до 50% по сравнению с оболочками других производителей.
Возможность использования меньшего диаметра шейки сопряжения с отливкой, что сокращает затраты на обрубку и зачистку (рис.4).
Не требуется использование подпружиненного центрующего штыря, следственно сокращаются затраты на подготовку и обслуживание модели.
Вентиляционное отверстие протыкается в оболочке автоматически в ходе уплотнения формы, нет необходимости делать это вручную, как на оболочках других производителей.
Рис.4. Место обрубки телескопической прибыли
Рис.5. Телескопическая прибыль после уплотнения
Телескопическая оболочка с металлической трубкой в обрубной части (Tele-R-Speiser)
Рис.6. Вид нижней части телескопической оболочки с трубкой
Для отливок с повышенными требованиями к зоне примыкания прибыли (технологическое ограничение площадки контакта, требования по сокращению участка зачистки) могут использоваться телескопические экзотермические вставки с усовершенствованной конструкцией обрубной части. Особенностью этого вида является использование интегрированной металлической трубки, оформляющей переходную зону (рис.6).
Такая конструкция позволяет сократить диаметр контакта еще приблизительно на 37% при сохранении тех же параметров шейки стандартной телескопической прибыли и обеспечивает максимально четкую и чистую кромку при обрубке.
Экзотермические обрубные стержни и контурные стержни
Применение Cold Box процесса позволило:
* Изготовлять любую необходимую геометрию верхней и нижней части с наибольшей точностью сопряжения, но также дала возможность избавиться от примеси фторидов в составе оболочек. Как известно фтор разрушает шаровидный графит в высокопрочном чугуне, поэтому оболочки содержащие фтор не могут применяться на ответственных отливках из ВЧ без разделительного стержня, выполненного из обычной стержневой смеси.
* Расширить границы технологии в сторону изготовления индивидуальных (под заказчика) контурных стержней, которые существенно увеличивают дистанцию питания прибыли и создают наиболее эффективные условия подпитки нескольких термических узлов от одной верхней прибыли. Использование одной колпачковой вставки с контурным стержнем на многих примерах позволяет заменить несколько типовых компактных вставок на отливку, сократить материальные затраты и нагрузку на оператора.
Рис. 7. Вставка с контурным обрубным стержнем на отливке.
Рис. 8. Деталировка. Колпачковая вставка и контурный обрубной стержень из экзотермической смеси.