2.3.7. Формовка

При разных способах технологического процесса формовку в жакетах (коробах) производят в разное время. Так, при оболочковом способе — перед заливкой, при оболочково-опочном способе — перед прокаливанием форм, а при опочном способе — перед выплавлением модельного состава.

Оболочковые формы.

Формовку прокаленных оболочек перед заливкой производят для предупреждения разрыва их во время заливки металлом. Этот способ применяют при небольшом объеме производства, при использовании маршалита, шамота, плавленого кварца, т. е. малорасширяющихся материалов огнеупорного покрытия.

Если оболочки изготовлены из небольшого количества материала, то они успевают перед заливкой остыть, поэтому такие формы обычно заливают холодными. При выполнении специальных условий возможны заформовывание горячим наполнителем и заливка металла в горячие формы.

Оболочки заформовывают в короба — жакеты. Песок желательно применять отвеянный от пыли и окалины.

При заливке оболочек принудительным способом — центробежным или на установке вакуумного всасывания — формовка во избежание высыпания сыпучего огнеупорного материала производится «по-сырому». Формовка «по-сырому» осуществляется высокотемпературными цементами, которые и удерживают сухой наполнитель при заливке от высыпания. Формовка «по-сырому» иногда используется для изготовления нижней и верхней плоскости опорного слоя. Технологический процесс формовки в короба проводится в такой последовательности.

На дно короба насыпают песок толщиной 20—40 мм, на него ставят прокаленную оболочку и закрывают ее либо крышкой, либо фольгой. Пространство между стенками короба с оболочкой, которое составляет от 10 до 40 мм, засыпают наполнительной опорной смесью (песком или смесью песка с кусочками раздробленной оболочки, бывшей в употреблении) ниже кромки литниковой воронки на 20—30 мм. Затем короб уплотняют вибрацией, постукиванием по стенкам жакета или ручными деревянными трамбовками. При оболочково-опочной формовке формовку производят перед прокаливанием для увеличения массы формы. Массивная форма медленно остывает после прокаливания, и при такой технологии удается залить тонкие части отливки (черты лица, складки одежды и ее украшения), что важно при художественном литье. Иными словами, при таком технологическом процессе увеличивается заполняемость формы металлом. Тем не менее этот способ производства применяют, когда модельные комплекты однотипны, и в художественном литье он встречается редко.

Опочные формы.

Их также применяют для заливки в горячем состоянии, так как при увеличении массы охлаждение формы будет медленнее. Большая прочность опочной формы способствует повышению точности изготовляемых отливок. Такие формы имеют 3—4 вида наполнителей: сухие без связующего, сухие со связующим, жидкие и комбинированные.

Сухие наполнители без связующего применяются, когда модельные комплекты имеют различные размеры. Опорным слоем является песок. Близкие к ним наполнители — комбинированные. В этом случае песок помещают в жакете без дна и крышки (что напоминает высокую опоку), который удерживается двумя «пробками», состоящими из смеси песка и 10—15 % жидкого стекла (γ = 1,1 ÷ 1,25 т/м³) или смесью песка и 10 % глины с 5—6 % воды.

Модельный комплект устанавливают воронкой вниз на подмодельную плиту, накрывают опокой. Опока должна быть выше модельного комплекта на 35—50 мм, а расстояние между ее стенками и модельным комплектом должно составлять 10—30 мм. В нижней части опоки деревянными палками-трамбовками длиной 0,5 м набивается смесь на глине или жидком стекле в пропорции, указанной выше. Эта смесь образует нижнюю торцевую заделку (пробку). Затем в опоку насыпают песок или другой наполнитель, который также уплотняют. Этот наполнитель должен закрывать весь модельный комплект и не доходить до торца опоки на 30—35 мм. Затем набивают верхнюю пробку, которая снабжается вентиляционными каналами. Между пробкой и верхним краем опоки оставляют пространство 5—10 мм, чтобы при переворачивании опоки последняя опиралась на свой край, а не на пробку.

После формовки осуществляют сушку форм в течение 2—3 ч, после чего формы поступают на выплавление модельного состава.

Сухие наполнители со связующим (спекающиеся) помимо увеличения массы формы, обеспечивающего возможность заливки их в горячем состоянии, значительно повышают прочность форм и тем самым способствуют получению точных размеров отливок. Такие наполнители применяют при небольшом объеме производства, и в художественном литье они используются достаточно часто. Наполнителем служит песок, перемешанный с 1—2 % борной кислоты или буры. Иногда опоки заполняются шамотом или хромомагнезитом. Связующее действие борной кислоты (температура плавления 741 °С) и буры основано на расплавлении при прокаливании форм и обволакивании отдельных зерен песка или шамота. В результате образуется сплошная огнеупорная масса.

Жидкий наполнитель применяют для еще большего упрочнения формы, при формовке модельных комплектов с тонкими выступающими частями, поломка которых возможна при других способах формовки. Такие формы также заливаются в горячем состоянии. В качестве связующего применяют глиноземистые цементы марок 300, 400 и 500. Состав наполнителя (в % по массе) следующий:

• кварцевый песок К50-30 — 80—90,

• глиноземистый цемент — 10—20,

• вода (в % от веса сухой смеси) —25—30.

Для приготовления наполнителя используют различные смесители лопастного и барабанного типов, а возможно перемешивание и вручную. Для уплотнения смеси используют станки различных типов с применением механических вибраторов.

При формовке опоку внутри обкладывают оберточной бумагой так, чтобы она выступала над верхним торцом опоки на 20—25 % ее высоты. Назначение бумаги — удерживать жидкий наполнитель при формовке и облегчить выбивку залитых опок. Опоку наполняют жидким наполнителем, а уплотнение производят механической вибрацией, которую начинают при заполнении опоки на 1/2 —1/3 ее высоты. 0бщее время уплотнения 12—20 мин. После вибрации опоку выдерживают на воздухе 20—36 ч для полного затвердевания глинистого цемента (воздушная сушка). Затем ее направляют на дальнейшую сушку и прокаливание. Удаление влаги производят при медленном нагреве. Подогрев осуществляют ступенчатым нагревом. Сначала повышают температуру до 250—280 °С в течение 12—25 ч, затем до 560 °С в течение 2—3 ч. В печи нагрев осуществляют от 2 до 4 раз с разной температурой нагрева — от 100 до 300 °С. Одновременно проходят сушка и выплавление модельного состава.

Просушенные формы сразу прокаливаются с последующей заливкой (чтобы избежать растрескивания форм). В противном случае форма ослабляется, что ведет к образованию засоров в отливках. Вышеприведенная технология формовки в художественном литье применяется достаточно часто.