СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ И/ИЛИ ФОРМ ДЛЯ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
METHOD AND FACILITY FOR MANUFACTURE OF RODS AND/OR FORMS FOR FOUNDRY ENGINEERING

Изобретение относится к способу для изготовления стержней и/или форм для литейного производства с помощью пескодувной стержневой машины и/или формовочной машины, по меньшей мере, с одним метательным устройством с метательной головкой, включающему наполнение формовочным материалом метательного устройство и при подаче сжатого воздуха выстреливание формовочного материала в форму через по меньшей мере одно перфорированное отверстие в плите.
Изобретение относится также к устройству для изготовления литьевых стержней и/или форм для литейного производства с помощью пескодувной стержневой машины, содержащему, по меньшей мере, одно метательное устройство, наполняемое формовочным материалом и имеющее метательную головку, цилиндр, служащий для подвода сжатого воздуха при выстреливаии, и плиту, имеющую, по меньшей мере, одно перфорированное отверстие.
Такой способ, а также устройство для осуществления этого способа известны, например, из патента US 2002157804 А1, В22С 5/24, 31.10.2002.
В литейной промышленности применяют литейные стержни или литейные формы, состоящие из песка, представляющего собой смесь из минеральной основы (например кварцевого, хромитового, оливинового или цирконового песка), связующего компонента (либо органической смолы, либо неорганического жидкого стекла), а также, по меньшей мере, одного отвердителя, подобранного под связующее средство. В зависимости от способа изготовления эту формовочную смесь сначала уплотняют в нагретой или холодной модели, а затем отверждают путем нагревания или альтернативно путем обработки подходящим газообразным отвердителем.
Упомянутое уплотнение формовочной смеси в модели происходит путем «выстреливания», т.е. формовочную смесь ударом посылают в формовочный или стержневой ящик при помощи энергии сжатого воздуха. Из-за связующего компонента, присутствующего в формовочной смеси, и в зависимости от вязкости этого формовочного материала при выстреливании могут возникнуть сквозные воздушные каналы, проходящие сверху через формовочный материал вплоть до отверстий в плите. При повторном выстреливании через отверстия в форму проходит, таким образом, очень мало формовочной смеси или возможно даже вообще не проходит.
Формовочная смесь, образующая воздушные каналы, может при этом начать отверждаться в промежутках между отдельными операциями выстреливания, прежде всего в так называемых мертвых зонах по бокам от отверстий, и тем самым образовывать твердые куски. Если в пескодувной стержневой машине в последующей операции выстреливания применяют плиту с другим расположением отверстий, что вполне может часто случаться, то твердые куски формовочной смеси смешивают со свежим формовочным материалом, что снижает качество изготавливаемого стержня.
Поэтому задачей предложенного изобретения является создание способа указанного типа, а также устройства для осуществления этого способа, благодаря которым можно избежать образования воздушных каналов, мостиков и других нежелательных структур в формовочной смеси, находящейся в метательном устройстве.
Для решения этой задачи предусмотрено, что формовочную смесь, находящуюся в метательном устройстве, аэрируют смесительным инструментом до, во время и/или после выстреливания, причем после выстреливания избыточный формовочный материал удаляют через выпускное отверстие. Благодаря такой аэрации можно избежать упрочнения формовочной смеси и связанного с этим возникновения воздушных каналов, мостиков или других структур внутри формовочного материала.
Аэрация может быть особенно эффективной и целесообразной, если формовочную смесь во время аэрации перемешивать. Благодаря перемешиванию формовочный материал перемещается таким образом, что предотвращается сращивание отдельных компонентов в твердые куски. К тому же формовочный материал можно благодаря этому также и после подачи в метательное устройство еще раз перемешать, т.е. смесь улучшить и предотвратить ее разделение при наполнении метательного устройства.
Для решения этой задачи устройство для осуществления описанного способа отличается тем, что, по меньшей мере, метательная головка содержит, по меньшей мере, один подвижный смесительный инструмент, при этом в метательной головке выполнено выпускное отверстие, подключенное к транспортному приспособлению, для отвода избыточного формовочного материала под воздействием вакуума. Этот смесительный инструмент может аэрировать формовочную смесь, находящуюся в метательном устройстве, и перемешивать ее, двигаяся внутри формовочной смеси. При этом можно также разрушать образующиеся или уже образованные в формовочной смеси структуры и повысить однородность формовочной смеси.
При этом имеет преимущество, если смесительный инструмент выполнен в метательной головке с возможностью приведения в движение, в частности во вращение, предпочтительно вокруг продольной центральной оси метательной головки. В направлении продольной оси метательного устройства происходит также подача формовочной смеси, а также вылет ее вниз через перфорированные отверстия плиты. Расположенный таким образом смесительный инструмент можно тем самым легко поместить в метательное устройство и достать оттуда.
При этом целесообразно, если смесительный инструмент имеет привод, который приводит во вращение вал, проходящий через продольную центральную ось метательного устройства и имеющий, по меньшей мере, одну выступающую лопасть. Благодаря этому вращающийся смесительный инструмент может вдоль продольной оси метательной головки или цилиндра эффективно препятствовать возникновению воздушных каналов или при необходимости их разрушать, так как оттопыренная лопасть или оттопыренные лопасти действуют в поперечном направлении относительно воздушных каналов.
Чтобы формовочную смесь можно было в любое время аэрировать и перемешать, целесообразно, чтобы привод можно было привести в действие до выстреливания, во время выстреливания и/или после него. Так можно начать аэрирование уже через короткое время после наполнения метательного устройства и предотвратить тем самым слишком раннее твердение формовочной смеси.
В нижней области метательного устройства, в частности в области плиты, имеющей перфорированные отверстия, особенно важно, чтобы после выстреливания оставшиеся избытки формовочной смеси не срастались в большие куски и при следующем выстреливании не поступали в форму или разрушались и между ними не возникали воздушные каналы. Поэтому целесообразно, чтобы смесительный инструмент находился около плиты, в частности в средней области метательной головки. Возникшие или уже возникающие структуры, например воздушные каналы в формовочной смеси, можно разрушить этим смесительным инструментом, находящимся в нижней области метательного устройства.
Для проведения легкого технического обслуживания привода смесительного инструмента выгодно, чтобы привод находился на верхнем конце вала и предпочтительно в верхней части метательного устройства. Поэтому привод установлен вне области, заполненной формовочной смесью, и может меньше подвергаться опасности загрязнения и попадания на него формовочной смеси.
Для возможности хорошего аэрирования и перемешивания формовочного материала во всех областях целесообразно, чтобы на валу были установлены несколько, предпочтительно три, лопасти смесителя. Лопасти можно распределить при этом по оси вала смесительного инструмента. В зависимости от конструкции метательного устройства можно целесообразно распределить лопасти равномерно, а также на разном расстоянии друг от друга.
Для эффективного препятствия возникновению воздушных каналов или для эффективного устранения уже существующих, проходящих вертикально воздушных каналов или других структур в формовочной смеси особенно выгодно, чтобы лопасти проходили в радиальном направлении к валу, т.е., как правило, горизонтально. При вращении вала и укрепленных на нем лопастей можно, таким образом, аэрировать и перемешивать формовочный материал в поперечном направлении относительно его обычного направления движения, которое он совершает при заполнении метательного устройства, а также при выстреливании.
Для того чтобы для смесительного инструмента сделать доступной всю область цилиндра, а также метательной головки, и для того, чтобы тем самым было возможно аэрировать всю формовочную смесь, целесообразно, чтобы длина лопастей смесителя в метательном цилиндре приблизительно соответствовала радиусу поперечного сечения цилиндра, а нижняя лопасть в метательной головке была длиннее лопасти в цилиндре и, по меньшей мере, доходила до перфорированных отверстий и/или накрывала их. Тем самым можно избежать отложений формовочной смеси от предыдущих выстреливаний прежде всего в области перфорированных отверстий и на стенках цилиндра.
При этом также выгодно, чтобы нижний свободный конец вала близко подходил к плите и чтобы на нижнем свободном конце вала или рядом с ним вблизи плиты находилась лопасть. Таким образом, прежде всего область непосредственной близости с перфорированными отверстиями будет свободна от отложений.
Смесительный инструмент может быть выполнен так, что его лопасть состоит из нескольких отдельных лопастей, предпочтительно, по меньшей мере, из двух отдельных лопастей, образующих лопастную пару, а отдельные лопасти своими внутренними концами укреплены на валу смесительного инструмента и своими наружными свободными концами указывают в радиальном направлении в разные стороны. Таким образом, даже при ограниченной скорости вращения вала можно добиться эффективного перемешивания формовочного материала, так как в формовочном материале совершают движения много отдельных лопастей и аэрируют его.
Для простого технического обслуживания всего метательного устройства целесообразно, чтобы смесительный инструмент был соединен с приводом с возможностью разъединения с ним и снятия. Таким образом можно легче добраться до цилиндра, если проходящий через него вал смесительного инструмента можно легко удалить.
Для того чтобы формовочную смесь, аэрированную при помощи смесительного инструмента и оставшуюся, в частности, после выстреливания, можно было легко удалить из цилиндра и метательной головки, выгодно, чтобы в метательной головке было предусмотрено выпускное отверстие для удаления избыточной формовочной смеси. При этом в выпускном отверстии можно создать пониженное давление, с помощью которого можно вытянуть формовочную смесь из метательного устройства.
Далее более подробно описываются примеры выполнения изобретения, проиллюстрированные чертежами.
Фиг.1 - устройство для изготовления литейных стержней и/или форм для литейного производства более ранней конструкции с отложениями избыточной формовочной смеси в области метательной головки;
Фиг.2 - устройство для изготовления литейный стержней и/или форм для литейного производства более ранней конструкции с воздушными каналами из избыточной формовочной смеси в области цилиндра и отложениями в области метательной головки;
Фиг.3 - заявленное устройство для изготовления литейных стержней и/или форм для литейного производства со смесительным инструментом в области цилиндра и метательной головки и формой для изготавливаемого литейного стержня, находящейся под плитой.
Представленное на фиг.3 устройство для изготовления литейных стержней и/или форм 1 для литейного производства имеет метательное устройство 2 с метательной головкой 4, которая заполняется формовочной смесью 50. Через цилиндр 3 к метательной головке 4 подают сжатый воздух, и таким образом формовочную смесь 50 выстреливают из метательной головки 4 через плиту 5, имеющую одно или несколько перфорированных отверстий 6, в форму 100, внутренняя полость которой 101 имеет контур формируемого стержня.
В метательной головке 4, а также в цилиндре 3 находится подвижный смесительный инструмент 7, с помощью которого формовочный материал 50 можно механическим способом аэрировать и при этом перемешивать.
Как видно на фиг.3, смесительный инструмент 7 имеет вал 9, проходящий через продольную центральную ось метательного устройства 2 и приводимый в движение, т.е. во вращение при помощи привода 8, который выполнен с возможностью приведения в действие до выстреливания, во время выстреливания или после него. На валу 9 на расстоянии друг от друга расположены несколько лопастей 10 смесительного инструмента, которые могут аэрировать формовочный материал 50 благодаря вращательному движению вала 9 и перемешивать его, а также устранять воздушные каналы 51 или мостики в формовочной смеси 50, возникшие в результате предшествующей операции выстреливания.
Такие воздушные каналы 51 в формовочной смеси 50 представлены на фиг.2 на примере обычного метательного устройства 2, причем становится ясно, что формовочная смесь 50 в области стенок цилиндра 3 и метательной головки 4 частично уже так могла затвердеть, что прочно пристала к стенкам цилиндра 3 и метательной головки 4. Благодаря своевременному или постоянному движению формовочного материала 50, совершаемого при помощи смесительного инструмента 7, можно избежать твердения, например в результате сращивания, и противостоять возникновению воздушных каналов 51 или снова можно устранить такие воздушные каналы 51 при их возникновении или после возникновения.
Смесительный инструмент 7 расположен при этом в средней части метательной головки 4 рядом с плитой 5, с тем чтобы там можно было аэрировать имеющуюся формовочную смесь 50 и тем самым препятствовать образованию кусков из срощенного формовочного материала 50. Такие возможные и при известных условиях растущие отложения видны на фиг.1 и 2, где представлено традиционное метательное устройство 2.
Привод 8 расположен на верхнем конце вала 9 и тем самым вне области цилиндра 3, заполненного формовочной смесью 50, как это показано на фиг.3. На фиг.3 также видно, что на валу 9 находятся три лопасти 10 смесительного инструмента, причем в этом примере выполнения горизонтально направленная лопасть 10 состоит в каждом случае из пары лопастей, отдельные лопасти которой оттопыриваются от вала 9 в радиальном направлении в разные стороны. Длина лопастей 10 или отдельных лопастей почти соответствует при этом радиусу поперечного сечения цилиндра 3. Нижняя пара лопастей, находящаяся в метательной головке 4 рядом с плитой 5 на нижнем конце вала 9, имеет при этом несколько более длинных лопастей 10 для того, чтобы было возможно достать до перфорированных отверстий 6 плиты 5 или накрыть их и чтобы можно было удалить из формовочной смеси 50 имеющиеся там или образующиеся наслоения.
Кроме того, на фиг.3 показано, что в метательной головке 4 предусмотрено выпускное отверстие 11, которое может служить для удаления избыточной формовочной смеси 50 из метательной головки 4. При этом нижнюю пару лопастей можно выполнить так, чтобы она гнала избыточную формовочную смесь 50 к выпускному отверстию 11. К выпускному отверстию 11 можно присоединить транспортировочное устройство 12, например, работающее при помощи энергии сжатого воздуха, которое выводит избыточную формовочную смесь 50 при пониженном давлении.