Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Уплотнение форм на машинах

05.11.2018

При машинной формовке наиболее часто применяют следующие способы уплотнения формовочных смесей: прессование, встряхивание, встряхивание с допрессовкой, пескодувно-прессовый и пескометный, некоторые другие менее распространенные способы, а также комбинированные способы уплотнения. Каждый из способов уплотнения отличается своими особенностями влияния на качество формы и ее технологические параметры.

Оптимальная плотность формы. Качество формы зависит от состава смеси, ее плотности и распределения плотности по объему формы. При увеличении плотности смеси все ее свойства монотонно изменяются: увеличивается прочность на сжатие, срез и растяжение, уменьшается газопроницаемость. Эти параметры не позволяют найти оптимальное значение плотности, тем более что прочность и газопроницаемость формы в большей степени зависят от состава смеси, размеров и конструкции формы.

При увеличении напряжений, действующих при уплотнении, с повышением плотности монотонно возрастает упругая (обратимая) деформация смеси, что приводит к изменению конфигурации и размеров рабочей полости готовой формы. Искажения зависят также от жесткости опоки, модели и поэтому не могут быть критерием при выборе оптимального значения плотности. То же можно сказать о чистоте поверхности отливки, которая улучшается при росте плотности, и о склонности формы к размыву, уменьшающейся с увеличением плотности.

Большое влияние на точность отливки оказывают процессы, происходящие в форме при ее взаимодействии с жидким металлом: обычно смесь в зоне контакта с металлом доуплотняется, что приводит к увеличению размеров отливки.

Степень уплотнения всей формы и ее участков обычно оценивают средней плотностью рср формы или плотностью смеси р данного участка. При оценке качества формы для литейщика важна не абсолютная ее плотность, а способность доуплотняться при приложении повторной нагрузки. Чем больше будет доуплоняться форма при ее транспортировании, заливке, охлаждении и усадке металла, тем меньше будет точность отливки, полученной в этой форме. Поэтому в большинстве случаев значение абсолютной плотности не характеризует состояние смеси и более важным параметром является ее относительная плотность

где рmax - максимальная плотность смеси данного состава.

В качестве максимальной плотности обычно принимают плотность смеси, спрессованной при давлении 10 МПа.

Рассмотрим влияние сжимающих напряжений о на изменение относительной плотности ротн смесей разного состава, приведенных в табл. 7.1 (рис. 7.14).

Смесь интенсивно уплотняется при росте напряжений до величины 0,2 МПа: относительная плотность достигает значения 0,8, а хорошо уплотняющихся смесей - 0,85. При увеличении давления до 0,5 МПа относительная плотность приближается к 0,9, при давлении 1 МПа превышает 0,9. При дальнейшем увеличении напряжений относительная плотность повышается медленно.

Удельная работа, затрачиваемая на уплотнение смеси до ротн = 0,7, во всех случаях не превышает 1,5 кДж/м2. Она резко возрастает при относительной плотности свыше 0,85; при ротн = 0,95 она достигает 50 - 90 кДж/м2.

При достаточно больших давлениях прессования происходит разрушение отдельных зерен песка, что приводит к увеличению доли пылевидных составляющих. Разрушение отдельных зерен начинается при давлении 1,5 МПа. При давлении до 10 МПа происходит сглаживание выступов зерен в точках их контакта.

Приведенные данные показывают, что процесс уплотнения смеси под действием сжимающих напряжений можно разделить на следующие этапы:

• при повышении ротн до 0,7 происходят упорядочение структуры, разрушение комочков, заполнение микропор;

• при возрастании ротн от 0,67 до 0,85 наблюдается сближение песчинок вследствие выжимания связующего из зон контакта;

• при изменении ротн от 0,85 до 0,9 происходят упругая деформация песчинок, резкое увеличение работы, затрачиваемой на уплотнение;

• при дальнейшем росте относительной плотности наряду с упругой деформацией зерен происходит разрушение выступающих их частей, а затем и самих зерен.

Пусть уплотнение смеси закончилось на этапе частичного выжимания связующего. При переувлажнении образца связующее в зоне конденсации влаги набухает и теряет свои свойства. При приложении повторной (относительно малой) нагрузки связующее легко выжимается из зон контакта, происходит «раздутие» формы. Величина деформации при этом зависит не только от относительной плотности, но и от толщины переувлажненной зоны, связанной с толщиной стенки отливки.

В том случае, когда выжимание связующего при уплотнении закончилось, зерна наполнителя контактируют друг с другом непосредственно или через очень тонкую пленку связующего, для выжимания которого необходимо давление, существенно превышающее применяемое. Если связующее теряет свои свойства, то деформация смеси при повторной нагрузке не произойдет.

Таким образом, оптимальной относительной плотностью следует считать такую плотность, при которой заканчивается выжимание связующего из зон контакта. Дальнейшее повышение относительной плотности связано с существенной затратой работы на уплотнение, а также с увеличением упругой (обратимой) деформации смеси. Появляется необходимость в более жесткой оснастке. Вместе с тем точность отливки при этом не повышается. Относительная плотность, при которой происходит полное выжимание связующего, равна примерно 0,85, а сжимающее напряжение, при котором достигается такая плотность, колеблется в зависимости от типа смеси от 0,2 до 0,7 МПа.

Распределение плотности по сечению формы. Плотность смеси должна быть оптимальной в рабочей зоне формы. Рабочей зоной считают слой, непосредственно контактирующий с отливкой. Толщина рабочей зоны зависит от температуры заливаемого сплава и толщины стенки отливки.

Доуплотнение слоев формы, расположенных вне рабочей зоны, может произойти при расширении нагревающейся сухой корки, которая образуется в местах контакта металла и формы. Смесь в рабочей зоне деформируется тем меньше, чем выше ее плотность. Следовательно, плотность смеси в нерабочей зоне должна быть равна ее плотности в рабочей зоне, т. е. плотность формы должна быть постоянной по высоте.

Существует мнение о том, что плотность смеси по мере удаления от отливки должна уменьшаться. При этом будет увеличиваться газопроницаемость формы, что позволит создать направленный газовый поток и предотвратить образование газовых раковин, пористости в отливке. Однако пар, образовавшийся в местах контакта металла с влажной формой, перемещается в глубь формы на незначительное расстояние и затем конденсируется. Слой, в котором перемещается пар, находится внутри рабочей зоны. Следовательно, основное движение газа происходит в рабочей зоне, плотность которой выбирается по другим критериям. Поэтому газопроницаемость смеси, находящейся вне рабочей зоны, может быть меньше газопроницаемости смеси в рабочей зоне.

Таким образом, форма с одинаковой по объему плотностью является оптимальной. На практике трудно получить такую форму: при любом из способов прессования смесь над моделями уплотняется лучше, чем около них. При встряхивании, импульсных способах смесь сильнее уплотняется умодельной плиты и практически не уплотняется со стороны контрлада. Более равномерно уплотняются формы при применении комбинированных способов, однако и в таких формах встречаются участки различной плотности. Поэтому при изготовлении форм необходимо получать оптимальную плотность в наиболее трудноуплотняемых участках рабочей зоны; плотность в остальных ее частях будет выше оптимальной. Это требует дополнительных затрат работы на уплотнение, увеличивает упругую деформацию формы, несколько снижает ее газопроницаемость. Однако все это оказывает меньшее влияние на качество отливки, чем недоуплотнение формы.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: