к.т.н. Куликов В.Ю., Воропаева О.Ю.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Инновационные способы формообразования песчано-смоляных смесей

Одним из представителей дисперсных сред являются песчано-смоляные смеси. Подобные смеси широко используются на практике в металлургии и литейном производстве. Повышение прочности оболочковых форм позволит снизить расход связующего, что приведет к сокращению затрат.

Известно также, что прессование позволяет увеличить скорость формирования и повысить качество оболочки.

Уплотнение песчано-смоляной смеси в период формирования оболочковых форм положительно сказывается на уменьшении брака форм и на увеличение скорости формирования оболочек. То есть позволяет устранить вышеприведенные недостатки. Добиться большего повышения прочности оболочковой формы можно за счет некоторого повышения давления от начального (то есть давление во времени формообразования оболочки меняется). Давление может осуществляться диафрагмой или прессовой плитой. Повышение давления в более позднее время приводит к нарушению формирующейся оболочки в слое смеси, прилежащей к нагретой модельной плите. Вследствие увеличения давления в процессе формообразования повышаются плотность упаковки зерен наполнителя (песка) и адгезионные свойств смолы, вследствие более равномерного и полного обволакивания зерен песка (плавящаяся смола более прочно связывает песчинки). При этом остальные технологические показатели формы (газопроницаемость, шероховатость) остаются в пределах необходимого.

При использовании прессовой плиты для уплотнения смеси имеется возможность подачи смеси непосредственно на модельную плиту через открываемые отверстия в плите, например, шиберной заслонкой. При этом подача смеси к модельной плите будет производиться в перпендикулярном направлении. Изготовление оболочковой формы осуществляется путем нанесения песчано-смоляной смеси на модель, закрепленную на модельной плите. При этом подача смеси осуществляется одновременно на все участки поверхности модели и распределяется равномерно с одновременным уплотнением и с получением слоя постоянной толщины.

Устройство для изготовления оболочковой формы, включает модельную плиту, модель, закрепляемую на модельной плите и устройство для подачи песчано-смоляной смеси на поверхность модели. Оно представляет собой емкость с наружной и внутренней боковыми стенками, верхней стенкой и днищем, причем внутренняя боковая стенка имеет форму модели увеличенного размера, для создания зазора между стенкой и реальной моделью, и в ней выполнены сквозные отверстия для подачи смеси, с шиберным затвором, в верхней стенки выполнено окно для наполнения емкости смесью, соединенное со средством для создания давления в полости емкости, а днище выполнено из упругого материала, армированного на опорной поверхности металлической пластиной. Также необходимо заранее предусмотреть зазор между прессовой колодкой и модельной плитой. Зазор при этом должен равняться толщине оболочковой формы и определяться заранее (рисунок 1).

Через отверстие 1 во внутреннюю полость прессовой плиты подается песчано-смоляная смесь 2. После подачи прессовой колодки на модельную плиту, заслонки открываются, и смесь просыпается на модельную плиту 4 и модель 5. При этом объем смеси ограничивается зазором между прессовой колодкой и моделью. Этим достигается точность дозирования. Для того, что бы иметь возможность регулировать величину зазора, а также осуществлять уплотнение смеси, нижнюю часть колодки, следует изготавливать из упругого материала 6, например, резины или каучука, который защищен от нагревания и расплавления металлической пластиной 7. После окончания засыпки песчано-смоляной смеси на модельную плиту, затворы закрывают отверстия. В дальнейшем уплотнение смеси производится за счет повышения давления на плиту, которая благодаря сжиманию части колодки, изготовленной из упругого материала, давит на смесь.

Рисунок 1 – Устройство для изготовления оболочковых форм

Однако, в случае применения жестких стенок плиты, данное устройство может использоваться только в паре с определенной моделью, то есть для каждой модели следует использовать определенную плиту. Переналадка требует затрат по времени и материальным средствам.

При использовании же мембраны в качестве средства передачи давления на смесь и подачи смеси непосредственно на модельную плиту через открываемые отверстия в прессовом устройстве плите, например, шиберной заслонкой. В случае использования эластичной мембраны подача смеси к модельной плите будет производиться в перпендикулярном направлении к самой модели, что повысит прочность формирующейся оболочки, особенно в приграничной с моделью части. Изготовление оболочковой формы осуществляется так же, как и в предыдущем случае путем нанесения песчано-смоляной смеси на модель, закрепленную на нагреваемой модельной плите.

Таким образом, использование такого способа и устройства для подачи песчано-смоляной смеси на модель и модельную плиту позволит: сократить время на производство оболочковых полуформ вследствие совмещения процесса засыпки смеси и уплотнения, отсутствия необходимости высыпать излишек смеси; повысить точность дозирования смеси, расходуемой на изготовление оболочковой полуформы; повысить равномерность толщины по всей оболочке. К тому же отсутствует пылевыделение при изготовлении оболочковой полуформы.