ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБА ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВОК И ВЕРОЯТНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИГАРА

Предлагаемая полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована для научных исследований или в цеховых лабораториях для экспресс - оценки влияния рецептуры формовочной или стержневой смеси, натирочной пасты или краски для литейной формы и стержней на формирование шероховатости литой поверхности и вероятность образования пригара.
Известно, что на формирование шероховатости поверхности отливок или образование пригара оказывают влияние многие факторы (Литейные дефекты и способы их устранения / А.В.Лакедемонский [и др.]. - М.: Машиностроение, 1972. - стр.4-25):
- химический состав, зернистость, термостойкость песка как основного формовочного материала литейной формы или стержня;
- характеристика связующего вещества - минеральное, органическое или комбинированное - как материала формовочной или стержневой смеси;
- наличие добавок в составе формовочных или стержневых смесей;
- покраска при необходимости полости литейной формы, покраска или натирка поверхности стержней покрытиями для повышения чистоты поверхности отливок или для устранения образования пригара;
- толщина стенки отливки, то есть металлостатический напор в литейной форме, природа сплава и температура его заливки.
Для оценки влияния сложного комплекса факторов, определяющих формирование шероховатости поверхности отливок или вероятность образования пригара необходимо, чтобы технологическая проба максимально приближенно воспроизводила условия взаимодействия поверхности формы или стержня с жидким сплавом, характерными для реальных условий получения отливки в конкретном производстве, в частности, в литейном цехе. Таким образом, в условиях литейного цеха достаточно сложно быстро скорректировать рецептуру формовочной или стержневой смеси или обоснованно подобрать краски, припылы и натирочные пасты для обеспечения чистоты поверхности отливок.
Известна технологическая проба Фурсунда для оценки влияния материала литейной формы, а именно, стержневых смесей, на вероятность на образования пригара, позволяющая одновременно исследовать несколько составов стержневых смесей. Технологическая
проба представляет собой литейную форму в виде вертикального цилиндра диаметром 250 мм и высотой 750-100 мм. В стенках формы выполнены в шахматном порядке отверстия с шагом по вертикали 100 мм, предназначенные для закрепления цилиндрических образцов исследуемых стержневых смесей диаметром 30 мм и длиной 75 мм. При этом образцы вводятся в тело отливки на 60 мм. Металл заливается в центральную часть формы так, чтобы его струя не задевала образцов. После извлечения образцы разрезаются и определяется степень проникновения металла в исследуемые стержневые смеси (Медведев. Я.И. Технологические испытания формовочных смесей / Я.И.Медведев, И.В.Валисовский. - М.: Машиностроение, 1973. - С.216, рис.122).
Данную технологическую пробу можно использовать для исследовательских целей только при оценке влияния материала литейной формы, а именно, стержневых смесей, на вероятность на образования пригара, а для экспресс - оценки в условиях производства она мало пригодна. Кроме того, технологическая проба Фурсунда является достаточно трудоемкой в изготовлении вследствие необходимости выполнения в шахматном порядке отверстий с необходимыми параметрами не обладает широкими технологическими возможностями, так как исследует только процесс образования пригара.
Наиболее близкой к предложенной полезной модели по технической сущности (прототипом) является технологическая проба Герстмана для оценки влияния материала литейной формы, а именно, стержневых смесей, на вероятность на образования пригара, представляющая собой цилиндрическую литейную форму с диаметром отливки 150 мм и регулируемой высотой при неизменном общем объеме металла. Литейная форма содержит нижнюю и верхнюю полуформы, причем нижняя полуформа предназначена для укрепления четырех образцов исследуемых формовочных материалов, а именно стержневых смесей. После заливки формы и удаления отливки последняя разрезается по местам расположения образцов, и осуществляется оценка противопригарных свойств исследуемых стержневых смесей (Медведев. Я.И. Технологические испытания формовочных смесей / Я.И.Медведев, И.В.Валисовский. - М.: Машиностроение, 1973. - С.217-218, рис.124).
Существенными недостатками указанной технологической пробы являются отсутствие возможности обеспечения ускоренной оценки, преимущественно в условиях производственных лабораторий, влияния материала литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара вследствие необходимости разрезания отливки по местам расположения образцов исследуемых стержневых смесей только для оценки противопригарных свойств; узкие технологические возможности, так как исследуется только процесс образования пригара и только с использованием
образцов стержневых смесей; повышенная трудоемкость изготовления и большой расход жидкого сплава вследствие значительных габаритных размеров устройства.
Задачей полезной модели является обеспечение ускоренной оценки влияния комплекса таких разнообразных факторов, как составы формовочных или стержневых смесей, составы для покраски полости литейной формы и составы для покраски или натирки поверхностей стержней, металлостатический напор массы заливаемого сплава, толщина стенки отливки, температура сплава, на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара, что особенно возможно для экспресс-анализа в условиях цеховых (заводских) лабораторий; расширение технологических возможностей; снижение трудоемкости изготовления.
Эта задача решается тем, что технологическая проба для оценки влияния материалов литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара, представляющая собой литейную форму, содержащую нижнюю и верхнюю полуформы, причем нижняя полуформа предназначена для размещения образцов исследуемых формовочных материалов, согласно изобретению снабжена гильзами для установки образцов исследуемых формовочных материалов, размещенными по ладу в нижней полуформе, полость верхней полуформы представляет собой усеченный конус с возможностью изменения высоты для варьирования массы заливаемого сплава, образованный моделью из набора дисков, отцентрированных друг относительно друга моделью стояка, а на контрладе верхней полуформы дополнительно установлены наращалки для создания необходимого металлостатического напора в форме.
Ускоренная оценка влияния комплекса таких разнообразных факторов, как составы формовочных или стержневых смесей, составы для покраски полости литейной формы и составы для покраски или натирки поверхностей стержней, металлостатический напор массы заливаемого сплава, толщина стенки отливки, температура сплава, на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара, обусловлена введением в устройство гильз для одновременной установки образцов различных исследуемых формовочных материалов, в частности, формовочных и стержневых смесей, составов для покраски полости литейной формы и составов для покраски или натирки поверхностей стержней, размещенных по ладу в нижней полуформе, выполнением полости верхней полуформы в виде усеченного конуса с возможностью изменения его высоты, образованного моделью из набора дисков, что позволяет изменять массу заливаемого сплава или имитировать толщину стенки отливки, а также введением наращалок, установленых на контрладе верхней полуформы для создания в форме необходимого металлостатического напора.
Расширение технологических возможностей обусловлено универсальностью предложенного устройства, так как реализуется оценка влияния материала литейной формы не только на вероятность образования пригара, но и на формирование шероховатости поверхности отливок, так как достигается получение отливки с отпечатками на нижней поверхности от образцов исследуемых формовочных материалов.
Снижение трудоемкости изготовления обусловлено значительным уменьшением габаритных размеров устройства вследствие обеспечения возможности варьирования количеством дисков и наращалок при необходимости точного соответствия условий исследования реальным условиям производства.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид технологической пробы для оценки влияния материалов литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара, на фиг.2 - общий вид модели из набора дисков; на фиг.3 - подмодельная плита, вид сбоку; на фиг.4 - то же, что на фиг.3, вид сверху.
Предложенная технологическая проба для оценки влияния материалов литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара представляет собой литейную форму, состоящую из нижней 1 полуформы, верхней 2 полуформы, выполненных в цилиндрических опоках, центрирующихся штырями 3. На контрладе верхней 2 полуформы дополнительно установлены наращалки 4 для создания необходимого металлостатического напора. В нижней 1 полуформе по ладу заформованы гильзы 5 для установки образцов исследуемых формовочных материалов. В гильзах 5 одновременно помещены различные исследуемые образцы 6. В качестве образцов 6 исследуемых формовочных материалов могут быть использованы формовочная смесь, или стержневая смесь, или составы для покраски полости литейной формы, или составы для покраски или натирки поверхностей стержней. Полость верхней 2 полуформы представляет собой усеченный конус с возможностью изменения высоты для варьирования массы заливаемого сплава, образованный моделью 7 из набора дисков 8 с центральными отверстиями, позволяющими их центрировать относительно модели 9 стояка при изготовлении формы. На дисках 8 выполнены формовочные уклоны 10 в пределах 10-15°. Количество дисков 8 соответствует характерной толщине стенки отливки, составляющей 10-50 мм, а высота модели 7 может быть больше этой величины. Модель 7 из набора дисков 8 позволяет изменять массу заливаемого сплава или имитировать толщину стенки отливки (фиг.2).
Подмодельная плита 11 выполнена плоской с зумпфом 12 и глухим отверстием 13 для центрирования модели стояка 9 (фиг.3). На подмодельной плите 11 со стороны
формообразования нижней 1 полуформы выполнены кольцевые канавки 14 для фиксации гильз 5 при изготовлении нижней 1 полуформы (фиг.3,4).
Работа технологической пробы для оценки влияния материалов литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара осуществляется следующим образом.
В каждой гильзе 5 уплотняются образцы 6 исследуемых формовочных материалов, затем гильзы 5 устанавливаются на подмодельную плиту 11 и фиксируются по кольцевым канавкам 14. Устанавливается нижняя опока, засыпается и уплотняется формовочная смесь. После изготовления нижней 1 полуформы она совместно с подмодельной плитой 11 поворачивается на 180°. На подмодельную плиту 11 устанавливается модель 7 из нескольких дисков 8.
Устанавливается модель 9 стояка, которая центрирует диски 8 модели 7 между собой и относительно подмодельной плиты 11. Устанавливается верхняя опока и формуется верхняя 2 полуформа. При необходимости увеличения металлостатического напора устанавливается требуемое количество наращалок 4.
После окончания изготовления верхней 2 полуформы удаляется модель 9 стояка, снимается верхняя 2 полуформа с подмодельной плиты 11.
Диски 8 модели 7 остаются на подмодельной плите 11, так как на дисках 8 выполнены формовочные уклоны 10. С нижней 1 полуформы удаляется подмодельная плита 11, после чего форма собирается и готова к заливке.
После заливки формы сплавом и охлаждения отливка удаляется из формы. Гильзы 5 с остатками исследуемых формовочных материалов остаются в нижней 1 полуформе. После отрезки стояка получается отливка, у которой на нижней поверхности имеются отпечатки от образцов 6 исследуемых формовочных материалов, причем количество отпечатков соответствует числу гильз 5. После очистки отливки осуществляется оценка шероховатости ее поверхности или определение вероятности образования пригара для каждого образца 6 исследуемого формовочного материала, учитывая температурный режим заливаемого сплава.
Таким образом, предложенную технологическую пробу можно многократно использовать для оценки влияния различных материалов литейной формы на формирование шероховатости поверхности отливок и вероятность образования пригара в условиях экспресс-анализов литейного производства.