Вакуумная формовка как способ изготовления литейных стержней
ART 970593
И.
Э. ВалеевБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Валеев
И.
Э.,
Глухов
П.
В.,
Валеева
И.
Э. Вакуумная формовка как способ изготовления литейных стержней // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
1331–1335. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970593.htm.
Аннотация. Как известно, в литейном производстве существуют разнообразные способы изготовления литейных стержней. В данной статье был рассмотрен способ изготовления вакуумной формовкой, виды, а также предложен свой метод, который по сравнению с предыдущими обеспечивает наиболее высокую прочность стержня. Также будут приведены сравнения между технологиями изготовления с использованием песчано-глинистых смесей и вакуумной формовкой.
Текст статьи
Валеев Ильнар Эдуардович, студент кафедры«Металлургические технологии и оборудование», ФГБОУ ВПОНижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева
НГТУ,г. Нижний Новгород
demanolog009@gmail.com
Глухов Петр Васильевич, студент кафедры«Металлургические технологии и оборудование», ФГБОУ ВПОНижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева
НГТУ,г. Нижний Новгород
Virip@yandex.ru
Валеева Ильвина Эдуардовна,студентка кафедры «Технология продукции общественного питания», ГАОУ ВО Набережночелнинский государственный торговотехнологический институт –НГТТИ, г. Набережные ЧелныIlvinaValeeva@mail.ru
Вакуумная формовка как способ изготовления литейных стержней
Аннотация. Как известно, в литейном производстве существуют разнообразные способы изготовления литейных стержней. В данной статье был рассмотрен способ изготовления вакуумной формовкой, их виды, а также предложен свой метод, который по сравнению с предыдущими, обеспечивает наиболее высокую прочность стержня. Также будут приведены сравнения между технологиями изготовления с использованием песчаноглинистых смесей и вакуумной формовкой.Ключевые слова: стержень, вакуумная формовка, кварцевый песок.
На данный момент в литейных производствах используется традиционный метод изготовления литейных стержней с использованием песчаноглинистых смесей. Они имеют свои преимущества и недостатки:Преимущества: возможность получения стержней практически любых размеров и массы; низкая себестоимость процесса.Недостатки: использование вредных связующих;малая размерная точность;необходимость дополнительной операции рафинирования[5].В связи с существенными недостатками данного способа, предлагается замена технологии изготовления стержней с песчаноглинистых смесейна вакуумную формовку. Преимущества вакуумной формовки:Отсутствует износ модели (стержневого ящика)Строгое соблюдение форм и размеров получаемых стержнейВыбиваемость стержняХорошая механическая прочностьОтпадает необходимость очистки ящика от остатков смесиУстраняет необходимость регенерации отработанной смеси.Недостатки:Нет возможности изготовить стержни любых размеров и конфигурацийСложность получения цельных эластичных оболочек с последующим их формованием[7].Существует несколько способов изготовления стержней вакуумной формовкой.1 Способ.
Рис. 1 Стержневой ящик
При изготовлении стержней используют стержневой ящик(рис.1), изготовленный из древесины, гипса или металла и имеющий на внутренней поверхности отверстия (а), соединенные с камерой (б) и вакуумпроводом (2). Подогретая эластичная пленка (3), вводимая в стержневой ящик, под действием вакуума притягивается к рабочей поверхности стержневого ящика (1). Затем в ящик вставляют трубку (4) с фильтром (5) и засыпают формовочный материал (6). Под действием вакуума, подключенного через трубку (6), происходит фиксация смеси и сцепление ее с эластичной пленкой. Затем выполняют разъем стержневого ящика и готовый стержень удаляют. Для облегчения операции извлечения стержня на слой покрытия наносят циркон, графит или алюминиевую пудру. В качестве формовочного материала для стержня используют кварцевый или циркониевый песок, стальную дробь[3].2 Способ.
Рис. 2 Разъемный стержневой ящикДля изготовления стержней можно применять разъёмные стержневые ящики (рис. 2а), части (1) и (2) которых изготовлены из газопроницаемого материала. Полимерная облицовочная пленка (3) в виде мешка размещается между частями (1) и (2) ящика. Открытая горловина полимерного мешка выступает за пределы ящика. Стержневой ящик нагревают дляразмягчения пленки. В горловину вставляют сопло (4), через которое в мешок подают сухой песок пескометной головкой (5). Под давлением песка размягченная пленка плотно прилегает к поверхности рабочей полости ящика. После заполнения песка его вакуумируют через тоже сопло (4) с помощью устройства (6). Затем убирают сопло и колодки (7) и (8) (рис. 2б), оборудованные встроенными электронагревателями, зажимают горловину и запаивают ее[6].3 Способ.
Рис. 3 Стержневой ящик сложной формы
На каждую из половин (1) стержневого ящика(рис. 3), накладывают синтетическую пленку (2) и вакуумированием ее через трубопровод (3) прижимают к рабочей поверхности половины стержневого ящика. При необходимости пленку предварительно нагревают. Затем в полость одного из половинстержневого ящика укладывают арматуру (4) для последующего подсоединения ее к вакуумпроводу, соединяют обе половины и подают в ящик песок, уплотняемый вибрацией. Далее герметизируют выступающими за пределы стержневого ящика краями пленки загрузочное отверстие и включают вакуумную систему для получения замкнутого объёма. Перед разборкой стержневого ящика, степень разряжения в стержне увеличивают. После извлечения стержня из ящика свободные края синтетической пленки (2), сваривают между собой и обрезают по внешнему контуру сварного шва. Готовый стержень можно хранить неограниченное время без подключения к вакуумнасосу[4].Для получения наиболее высокой прочности стержня при вакуумировании, предлагается использовать следующий способ.Для изготовления стержней применяют разъёмные стержневые ящики, части которых изготовлены из газопроницаемого материала. На каждую из половин стержневого ящика накладывают синтетическую пленку и с помощью вакуума прижимают к рабочей поверхности. Затем в полость одной из половин стержневого ящика укладывают полую арматуру, повторяющую по осевому направлению конструкции стержня, для последующего подсоединения ее к вакуумпроводу. Затем соединяют обе половины и подают в ящик песок струей сжатого воздуха через сопло обычным пескодувным процессом. Одновременно с надувом песка, ящик подвергают вибрации. Также параллельно с вибрацией, формовочный материал подвергают ультразвуку для удаления между песчинками пузырьков воздуха. Этому способствует газопроницаемый материал, из которого изготовлен стержневой ящик. Совмещая процесс вибрации и ультразвука достигается наилучший эффект уплотнения формовочного материала. Далее извлекают сопло и герметизируют выступающими за пределы стержневого ящика краями пленки загрузочное отверстие и включают вакуумную систему через полую арматуру для получения замкнутого объема. Перед разборкой стержневого ящика степень разряжения в объеме песка, ограниченном пленкой, несколько увеличивают. После извлечения стержня из ящика свободные края синтетической пленки, соответствующие по своей конфигурации плоскости разъема ящика, сваривают между собой и обрезают по внешнему контуру сварного шва. Готовый стержень можно хранить неограниченное время без подключения к вакуумному насосу[2].Подводим итоги. Технология получения литейных стержней методом вакуумной формовки является наиболее перспективным перед технологией с использованием песчаноглинистых смесей. Благодаря предложенной технологии, решаются недостатки аналогов[8].
Ссылки на источники1.Минаев, А.А. Вакуумная формовка. / А.А. Минаев –М.: Машиностроение, 1984–216с.2.Валеев, И. Э. Особенности технологии вакуумнопленочной формовки для литейного производства. / И. Э. Валеев, П. В. Глухов, А. В. Шапарев. Научнометодический электронный журнал «Концепт». –2015. –Т. 13. –С. 2241–2245.3.Савин, И. А. Теоретическая оценка трещиностойкости оболочковых форм точного литья, изготовленных с применением технологии низкотемпературного прокаливания/И. А. Савин,И. О. Леушин,В. А. Ульянов,Л. И. Леушина//Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2015. № 9 (222). С. 35.4.Савин, И. А. Методика теоретического расчета поверхностного натяжения металлических расплавов на основе физической модели энергетического состояния жидкости/И. А. Савин,В. В. Марков,А. В. Нищенков,С. В. Плохов//Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2014. № 5. С. 4852.5.Могилевец В.Д., Савин И.А. Микроэлементное нормирование как метод повышения эффективности производства// Компетентность. М., 2015. № 5 (126). с. 4955.6.Савин И.А.,Акст Е.Р.,Савина А.И.Радиационноиндуцированные процессы в чугунах, облучённых потоками ионов азота//Современные научные исследования и инновации,2014.№11.URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/11/39532
7.Shaparev, A., Savin,
I.
Calculation of the Amount of the Reduction Required for the Formation of Compound Layers during Cold Rolling of Bimetals. (2016) Materials Science Forum, Vol. 870, pp. 328333DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.870.3288.Savin I.A. Determination of the effectiveness of the use of robotic systems in mechanical engineering//European Journal of Natural History. 2016.№3. С. 9497.
НГТУ,г. Нижний Новгород
demanolog009@gmail.com
Глухов Петр Васильевич, студент кафедры«Металлургические технологии и оборудование», ФГБОУ ВПОНижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева
НГТУ,г. Нижний Новгород
Virip@yandex.ru
Валеева Ильвина Эдуардовна,студентка кафедры «Технология продукции общественного питания», ГАОУ ВО Набережночелнинский государственный торговотехнологический институт –НГТТИ, г. Набережные ЧелныIlvinaValeeva@mail.ru
Вакуумная формовка как способ изготовления литейных стержней
Аннотация. Как известно, в литейном производстве существуют разнообразные способы изготовления литейных стержней. В данной статье был рассмотрен способ изготовления вакуумной формовкой, их виды, а также предложен свой метод, который по сравнению с предыдущими, обеспечивает наиболее высокую прочность стержня. Также будут приведены сравнения между технологиями изготовления с использованием песчаноглинистых смесей и вакуумной формовкой.Ключевые слова: стержень, вакуумная формовка, кварцевый песок.
На данный момент в литейных производствах используется традиционный метод изготовления литейных стержней с использованием песчаноглинистых смесей. Они имеют свои преимущества и недостатки:Преимущества: возможность получения стержней практически любых размеров и массы; низкая себестоимость процесса.Недостатки: использование вредных связующих;малая размерная точность;необходимость дополнительной операции рафинирования[5].В связи с существенными недостатками данного способа, предлагается замена технологии изготовления стержней с песчаноглинистых смесейна вакуумную формовку. Преимущества вакуумной формовки:Отсутствует износ модели (стержневого ящика)Строгое соблюдение форм и размеров получаемых стержнейВыбиваемость стержняХорошая механическая прочностьОтпадает необходимость очистки ящика от остатков смесиУстраняет необходимость регенерации отработанной смеси.Недостатки:Нет возможности изготовить стержни любых размеров и конфигурацийСложность получения цельных эластичных оболочек с последующим их формованием[7].Существует несколько способов изготовления стержней вакуумной формовкой.1 Способ.
Рис. 1 Стержневой ящик
При изготовлении стержней используют стержневой ящик(рис.1), изготовленный из древесины, гипса или металла и имеющий на внутренней поверхности отверстия (а), соединенные с камерой (б) и вакуумпроводом (2). Подогретая эластичная пленка (3), вводимая в стержневой ящик, под действием вакуума притягивается к рабочей поверхности стержневого ящика (1). Затем в ящик вставляют трубку (4) с фильтром (5) и засыпают формовочный материал (6). Под действием вакуума, подключенного через трубку (6), происходит фиксация смеси и сцепление ее с эластичной пленкой. Затем выполняют разъем стержневого ящика и готовый стержень удаляют. Для облегчения операции извлечения стержня на слой покрытия наносят циркон, графит или алюминиевую пудру. В качестве формовочного материала для стержня используют кварцевый или циркониевый песок, стальную дробь[3].2 Способ.
Рис. 2 Разъемный стержневой ящикДля изготовления стержней можно применять разъёмные стержневые ящики (рис. 2а), части (1) и (2) которых изготовлены из газопроницаемого материала. Полимерная облицовочная пленка (3) в виде мешка размещается между частями (1) и (2) ящика. Открытая горловина полимерного мешка выступает за пределы ящика. Стержневой ящик нагревают дляразмягчения пленки. В горловину вставляют сопло (4), через которое в мешок подают сухой песок пескометной головкой (5). Под давлением песка размягченная пленка плотно прилегает к поверхности рабочей полости ящика. После заполнения песка его вакуумируют через тоже сопло (4) с помощью устройства (6). Затем убирают сопло и колодки (7) и (8) (рис. 2б), оборудованные встроенными электронагревателями, зажимают горловину и запаивают ее[6].3 Способ.
Рис. 3 Стержневой ящик сложной формы
На каждую из половин (1) стержневого ящика(рис. 3), накладывают синтетическую пленку (2) и вакуумированием ее через трубопровод (3) прижимают к рабочей поверхности половины стержневого ящика. При необходимости пленку предварительно нагревают. Затем в полость одного из половинстержневого ящика укладывают арматуру (4) для последующего подсоединения ее к вакуумпроводу, соединяют обе половины и подают в ящик песок, уплотняемый вибрацией. Далее герметизируют выступающими за пределы стержневого ящика краями пленки загрузочное отверстие и включают вакуумную систему для получения замкнутого объёма. Перед разборкой стержневого ящика, степень разряжения в стержне увеличивают. После извлечения стержня из ящика свободные края синтетической пленки (2), сваривают между собой и обрезают по внешнему контуру сварного шва. Готовый стержень можно хранить неограниченное время без подключения к вакуумнасосу[4].Для получения наиболее высокой прочности стержня при вакуумировании, предлагается использовать следующий способ.Для изготовления стержней применяют разъёмные стержневые ящики, части которых изготовлены из газопроницаемого материала. На каждую из половин стержневого ящика накладывают синтетическую пленку и с помощью вакуума прижимают к рабочей поверхности. Затем в полость одной из половин стержневого ящика укладывают полую арматуру, повторяющую по осевому направлению конструкции стержня, для последующего подсоединения ее к вакуумпроводу. Затем соединяют обе половины и подают в ящик песок струей сжатого воздуха через сопло обычным пескодувным процессом. Одновременно с надувом песка, ящик подвергают вибрации. Также параллельно с вибрацией, формовочный материал подвергают ультразвуку для удаления между песчинками пузырьков воздуха. Этому способствует газопроницаемый материал, из которого изготовлен стержневой ящик. Совмещая процесс вибрации и ультразвука достигается наилучший эффект уплотнения формовочного материала. Далее извлекают сопло и герметизируют выступающими за пределы стержневого ящика краями пленки загрузочное отверстие и включают вакуумную систему через полую арматуру для получения замкнутого объема. Перед разборкой стержневого ящика степень разряжения в объеме песка, ограниченном пленкой, несколько увеличивают. После извлечения стержня из ящика свободные края синтетической пленки, соответствующие по своей конфигурации плоскости разъема ящика, сваривают между собой и обрезают по внешнему контуру сварного шва. Готовый стержень можно хранить неограниченное время без подключения к вакуумному насосу[2].Подводим итоги. Технология получения литейных стержней методом вакуумной формовки является наиболее перспективным перед технологией с использованием песчаноглинистых смесей. Благодаря предложенной технологии, решаются недостатки аналогов[8].
Ссылки на источники1.Минаев, А.А. Вакуумная формовка. / А.А. Минаев –М.: Машиностроение, 1984–216с.2.Валеев, И. Э. Особенности технологии вакуумнопленочной формовки для литейного производства. / И. Э. Валеев, П. В. Глухов, А. В. Шапарев. Научнометодический электронный журнал «Концепт». –2015. –Т. 13. –С. 2241–2245.3.Савин, И. А. Теоретическая оценка трещиностойкости оболочковых форм точного литья, изготовленных с применением технологии низкотемпературного прокаливания/И. А. Савин,И. О. Леушин,В. А. Ульянов,Л. И. Леушина//Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2015. № 9 (222). С. 35.4.Савин, И. А. Методика теоретического расчета поверхностного натяжения металлических расплавов на основе физической модели энергетического состояния жидкости/И. А. Савин,В. В. Марков,А. В. Нищенков,С. В. Плохов//Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2014. № 5. С. 4852.5.Могилевец В.Д., Савин И.А. Микроэлементное нормирование как метод повышения эффективности производства// Компетентность. М., 2015. № 5 (126). с. 4955.6.Савин И.А.,Акст Е.Р.,Савина А.И.Радиационноиндуцированные процессы в чугунах, облучённых потоками ионов азота//Современные научные исследования и инновации,2014.№11.URL:http://web.snauka.ru/issues/2014/11/39532
7.Shaparev, A., Savin,
I.
Calculation of the Amount of the Reduction Required for the Formation of Compound Layers during Cold Rolling of Bimetals. (2016) Materials Science Forum, Vol. 870, pp. 328333DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.870.3288.Savin I.A. Determination of the effectiveness of the use of robotic systems in mechanical engineering//European Journal of Natural History. 2016.№3. С. 9497.
