УСТАНОВКА ИМПУЛЬСНО-ПРЕССОВОГО УПЛОТНЕНИЯ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Заявляемая полезная модель (ПМ) относится к литейному производству, в частности к оборудованию для изготовления песчано-глинистых литейных форм.
Из уровня техники известна технология и оборудование для импульсной формовки песчано-глинистых литейных форм (см. патенты РФ №2027538; 2039627; 2042470; 2084308; и 2102181).
Известен способ и оборудование для уплотнения песчано-глинистых форм потоком сжатого воздуха с последующей до прессовкой - seiatsu - процесс [1].
Пространство модельной оснастки, состоящее из под модельной литы, опоки и наполнительной рамки, заполняется необходимым количеством формовочной смеси. Стол машины поднимается и прижимает модель с под модельной плитой, опокой и наполнительной рамкой к прессовой головке, таким образом, что все пространство формы герметично закрыто. Затем кратковременно открывается клапан воздушного потока. Воздушный поток проходит формовочную смесь от контрлада в сторону модели и уходит через венты в под модельных плитах. Дополнительное прессование сверху плоской прессовой плитой, мембраной или многоплунжерной головкой совершает окончательное уплотнение формы. В результате последовательного прессования получается равномерное уплотнение по всему объему формы.
Однако этому способу присущи недостатки: высокий расход сжатого воздуха (14 объемов уплотняемой формы), наличие двух видов энергии (гидравлического привода для уплотнения прессованием и пневмо для предварительного уплотнения смеси).
Наиболее близким по технической сущности является установка для изготовления песчано-глинистых форм, содержащая ресивер, прессовый привод с рабочим цилиндром, плиту-основание, имеющую ряд отверстий для свободного выхода из ресивера сжатого воздуха в над опочное пространство, причем плита-основание снабжена клапаном для подачи сжатого воздуха в штоковую полость рабочего цилиндра при подъеме поршня после удара. Под модельная плита снабжена вентами, суммарная площадь которых находится в соотношении с площадью опоки и площади моделей (см. патент РФ №2385784, опубликован 10.04.2010).
Прототип обеспечивает снижение расхода воздуха, требуемого для уплотнения форм, повышает равномерность уплотнения формовочной смеси по всему объему литейной формы.
Заявляемая установка импульсно-прессового уплотнения песчано-глинистых литейных форм содержит импульсный узел уплотнения литейных форм с импульсной головкой, основание с рядом отверстий в нем, связанных с клапаном подачи из ресивера импульса сжатого воздуха, прессовый механизм для до уплотнения верхних слоев литейной формы, прессовую плиту, опоку с наполнительной рамкой, модельную плиту с моделью и вентами и клапан привода прессового механизма. Ряд отверстий в основании импульсной головки связанны с клапаном подачи импульса сжатого воздуха в над опочное пространство, расположены под прессовой плитой, а цилиндр и поршень прессового механизма расположены над основанием импульсной головки и перекрывают ее по всему поперечному сечению и снабжены автономным источником сжатого воздуха. При этом установка снабжена дополнительным ресивером, связанным и установленным над прессовым механизмом и соединенным с дополнительными клапанами, обеспечивающими воздействие через поршень и шток прессового механизма на прессовую плиту. Один из дополнительных клапанов связан с ресивером, а второй - с полостью над поршнем прессового механизма, причем клапан вдува импульса сжатого воздуха через отверстия основания импульсной головки соединен со штоковым пространством прессового механизма и дополнительно снабжен клапаном, связанным с источником сжатого воздуха.
Достигаемый технический результат ПМ заключается в повышении качества уплотнения литейной формы, за счет равномерного уплотнения по всему ее объему при повышении энергосбережения, производительности установки и улучшения условий труда - снижения шума и вибрации.
Полезная модель поясняется чертежом, где на:
Фиг. показан общий вид установки.
На чертеже позициями обозначены: 1 - цилиндр прессового механизма; 2 - шток; 3 - прессовая плита; 4 - наполнительная рамка; 5 - формовочная смесь; 6 - опока; 7 - модель; 8 - венты; 9 - модельная плита; 10 - дополнительный ресивер; 11 - клапан подачи импульса; 12 - клапан привода прессового механизма; 13 - импульсная головка; 14 - отверстия; 15 - клапан вдува импульса сжатого воздуха через отверстия 14; 16 - клапан, связанный с отверстиями и с источником сжатого воздуха.
Установка работает следующим образом.
Рабочий процесс установки заключается в том, что в опоку 6 с наполнительной рамкой 4 засыпают формовочную смесь из бункера-дозатора (на чертежах не показаны), стол машины прижимается к герметичной камере. Затем дают импульс сжатого воздуха в камеру над формовочной смесью, при давлении прядка 0,4-0,6 МПа. Воздух проходит от контрлада к модельной плите и выходит через венты. Импульс уплотняет форму до нормальной плотности на 2/3 ее высоты. Остальная же часть формы, примерно 1/3, имеет пониженную плотность, снижающуюся к контрладу, как при встряхивании. Этот слой смеси необходимо до уплотнить, т.к. он воспринимает давление заливаемого в форму металла. Срезать такое количество на крупносерийном производстве невыгодно, так как это потребует значительно увеличить оборот формовочной смеси.
Для до уплотнения смеси, в настоящее время, используют под прессовку плоской плитой или многоплунжерной головкой, приводимой в движение гидравлическим приводом, обеспечивающим давление прессования 10-15 кг/см2 (1,0-1,5 МПа). Применение такого давления, нецелесообразно, так как такое прессование применяется для выравнивания плотности формы, а в данном случае требуется лишь избежать выпадения смеси из опоки. Как известно, пневматические прессовые формовочные машины развивают усилие 0,35-0,45 МПа и, таким образом, в данном случае возможно их применение. Поэтому предлагается применение пневматики. Расчеты размера такого прессового механизма показали целесообразность проводить до уплотнение прессованием с усилием порядка 4,2 кг/см2 (0,42 МПа). Быстродействие импульса теряется по сравнению со временем действия гидравлического привода, поэтому целесообразнее применять пневматический привод прессового механизма. Причем включать его следует одновременно с подачей импульса, так как импульс действует значительно быстрее. Поскольку пневматика медленнее импульса прессовая плита большую часть пути проходит в холостую, что позволяет ее разогнать и при прессовании инерционные силы движущихся частей машины будут суммироваться с действием прессового механизма, что может позволить уменьшить прессовый механизм. В результате получается нагрузка ударного типа на верхние слои формы. Это позволит использовать инерционные силы движущейся плиты для уплотнения смеси. Наиболее интенсивный разгон прессующей плиты будет достигну при применении ударного пневмопривода.
Установка импульсно-прессового уплотнения песчано-глинистых литейных форм содержит импульсный узел уплотнения литейных форм с импульсной головкой 13, основание с рядом отверстий 14 в нем, связанных с клапаном подачи из ресивера импульса сжатого воздуха, прессовый механизм для до уплотнения верхних слоев литейной формы, прессовую плиту 3, опоку 6 с наполнительной рамкой 4, модельную плиту 9 с моделью 7 и вентами 8 и клапан 12 привода прессового механизма. Ряд отверстий 14 в основании импульсной головки 13, связанны с клапаном 15 подачи импульса сжатого воздуха в над опочное пространство, расположены под прессовой плитой, а цилиндр 1 и поршень прессового механизма расположены над основанием импульсной головки 13 и перекрывают ее по всему поперечному сечению и снабжены дополнительным ресивером 10.
Особенностью ударного пневмопривода является конструктивное решение приводного цилиндра прессования, позволяющего обеспечивать разгон плиты при минимальном противодавлении в выхлопной полости прессующего цилиндра. Последнее достигается следующим образом: на прессовый цилиндр установлен ресивер 10, соединенный с рабочей полостью цилиндра отверстием и перекрытым со стороны цилиндра поршнем. При выключенном механизме допрессовки поршень прижат к верхней крышке воздухом, находящимся в штоковой полости, при этом клапан 12 обеспечивает атмосферное давление на периферии поршня со стороны рабочей камеры цилиндра. При включении уплотнения на машине клапан 15 открывается на выхлоп, а клапан 12 закрывается. Поршень механизма сразу начать движение не может, т.к. давление в полости штока действует на всю площадь поршня и равно в начальный момент давлению в сети, а давление со стороны ресивера действует только на площадь равную переходному отверстию. Это позволяет значительно снизить давление в штоковой полости. Сдвиг поршня вниз позволяет воздуху со стороны рабочей полости распространиться, практически, мгновенно на всю рабочую площадь прессового поршня и скачком увеличить разгон подвижных частей. Воздух из выходной полости через клапан 15 может быть направлен в полость над смесью, где уже закончился процесс импульсного уплотнения. Ресивер 10 обеспечивает подачу воздуха в рабочую полость цилиндра без потерь давления несмотря на кратковременный большой расход.
В момент прессования, с использованием пневматического привода прессового механизма, по сравнению с гидравлическим приводом, возможно использование холостого хода и разгона движущихся частей установки до достаточно высокой скорости (V=3 м/с), инерционные силы системы будут интегрироваться с усилиями прессования и, таким образом позволят использовать более быстрый и экономичный пневматический привод.
Установка импульсно-прессового уплотнения песчано-глинистых литейных форм содержит импульсный узел уплотнения литейных форм с импульсной головкой, основание 13 с рядом отверстий 14 в нем, связанных с клапаном подачи из ресивера импульса сжатого воздуха, прессовый механизм для до уплотнения верхних слоев литейной формы, прессовую плиту 3, опоку 6 с наполнительной рамкой 4, модельную плиту 9 с моделью 7 и вентами 8 и клапан привода прессового механизма. Ряд отверстий 14 в основании 13 импульсной головки, связаны с клапаном 12 подачи импульса сжатого воздуха в над опочное пространство, расположены под прессовой плитой, а цилиндр 1 и поршень прессового механизма расположены над основанием 13 импульсной головки и плита прессового механизма перекрывает опоку 6 по всему поперечному сечению и снабжены дополнительным ресивером 10, связанным и установленным над прессовым механизмом и соединенным с дополнительными клапанами 11 и 12, обеспечивающими воздействие через поршень и шток 2 прессового механизма на прессовую плиту 3, один из дополнительных клапанов 11 связан с ресивером, а второй 12 - с полостью над поршнем прессового механизма, причем клапан 16 вдува импульса сжатого воздуха через отверстия 14 основания 13 импульсной головки соединен со штоковым пространством прессового механизма и дополнительно снабжен клапаном 16, связанным с источником сжатого воздуха.
Заявляемая установка позволяет повысить качество уплотнения литейной формы, за счет равномерного уплотнения по всему ее объему при повышении энергосбережения, производительности установки и улучшения условий труда - снижения шума и вибрации. [1] - Сейатсу - способ уплотнения форм воздушным потоком с прессованием. С.1-6. Генрих Вагнер Синто машиностроительный завод ГмбХ Банхофстр. 101 - D-57334 Бад Лавсфе, 2003.