Отливки

Изготовление моделей в условиях мелкосерийного и единичного производства

В мелкосерийном и единичном производстве модели изготовляют из плит и блоков пенополистирола. Наиболее предпочтительным для изготовления моделей является материал плотностью 0,02—0,025 кг/см3. Это объясняется тем, что со снижением плотности материала уменьшается выделение при заливке продуктом разложения модели, следовательно, повышается качество отливок, и улучшаются условия труда.

Масса отливок, изготовляемых по газифицируемым моделям в условиях единичного и мелкосерийного производства, может колебаться от нескольких килограммов до нескольких тонн.

Литейную технологию при изготовлении отливок по газифицируемым моделям проектируют с учетом особенностей данного процесса и максимального использования его преимуществ.

Располагать модель в форме необходимо, исходя из условий питания отливки и удобства формовки. При этом надо помнить, что хотя процесс и позволяет получить неразъемную форму, модель в большинстве случаев (с целью удобства формовки) изготовляют разъемной, состоящей из двух и более частей.

Припуски на механическую обработку в зависимости от размеров и сложности отливок назначаются такими же, как и в случае их изготовления по постоянным моделям. Обрабатываемые поверхности предпочтительно располагать таким образом, чтобы они были обращены вниз. В том случае, если конструкция отливки или соображения технологического порядка не позволяют сделать это, то на них назначаются несколько большие припуски (на 4—10 мм) в зависимости от величины отливки.

Литейные уклоны на моделях, за исключением случаев, когда они необходимы для улучшения питания отливок, не выполняют.

Усадка сплава назначается такой же, как и при использовании постоянных моделей, т.е. для серого чугуна 0,5—1,2%.

Чтобы снизить сажевыделение а атмосферу при заливке в том случае, если к отливке из чугуна не предъявляются повышенные требования но чистоте поверхности, выпоры рекомендуется выполнять закрытыми.

Наиболее предпочтительным подводом жидкого металла в форму считается подвод снизу, хотя допускается боковой и этажный подводы. Однако для предотвращения поражения верхней частя отливки коксогазовыми раковинами, вызванными неполным разложением материала модели к концу заливки, металла форму можно подводить сверху.

Для разметки при изготовлении моделей из плит и блоков пенополистирола используют обычный измерительный инструмент: усадочные линейки, малки, универсальные линейки с кольцевыми транспортирами и центроискателямн, нутромеры, кронциркули, штангенциркули, разметочные плиты и т. д.

Изготовлять и предварительно обрабатывать заготовки для моделей можно на деревообрабатывающих станках (табл. 1), а также на станке с нагретой проволокой.

Таблица 1. Режимы обработки пенополистирола на деревообрабатывающих станках
Станки Скорость резания, м/мин Подача, м/мин Глубина резания, мм
Ленточнопильные 1200-1800 До 10 -
Круглопильные 1800-4800 До 10 -
Фуговально-строгальные 1500-2100 1,7-2,2 До 2
Рейсмусовые 1500-2100 1,7-2,2 1-3
Фрезерные 900-1500 1-2 0,5-3
Сверлильные 500-3000 0,25-0,75 -
Токарные 900-1800 До 1 До 5


Предварительная обработка пенополистирола на деревообрабатывающих стайках производится обычными резцами, а чистовая — с помощью специальных резцов и фрез с и насечкой, а также деревянными оправками, обклеенными наждачной шкуркой. Окончательную обработку поверхностей на фрезерных и токарных станках рекомендуется вести при повышенных числах оборотов.

Крепление заготовок диаметром до 500 мм на токарных станках рекомендуется осуществлять поджимом бабкой через деревянную прокладку к планшайбе, насаженной на шпиндель. Способ крепления заготовок большего диаметра и последовательность ее обработки на токарном станке показаны на рис. 1. Видно, что заготовка 3 модели с помощью анкерных болтов 4 .крепится к крести вине 2, установленной на планшайбе 1 шпинделя.

Рис.1. Схема крепления и последовательность обработки заготовки модели на токарном станке с помощью крестовины:
1 – планшайба; 2 – крестовина; 3 – заготовка; 4 – анкерный болт; 5 – прокладка. 

Отделывать поверхности газифицируемых моделей и их заготовок можно (если этому не препятствует их конфигурация) на дисковых и ленточных шлифовальных станках. В ряде случаев окончательную обработку пенополистирола удобнее выполнять на станке с нагретой проволокой. При этом для обеспечения хорошего качества  поверхности модели необходимо тщательно регулировать подаваемое на проволоку напряжение, которое определяет температуру ее нагрева; подбирать скорости резания в зависимости от плотности материала, а также использовать шаблоны из фанеры, картона или плотной бумаги, которые крепят на заготовке с помощью гвоздей и кнопок.

Если высота обрабатываемой заготовки превышает 150 мм, в результате чего возможно значительное отклонение проволоки от номинального положения, например, при изготовлении моделей шестерен или зубчатых колес, то обработку заготовок на станке с нагретой проволокой следует вести по двум шаблонам, укрепленным   на противоположных  торцовых   поверхностях   заготовки.

Соединять отдельные части моделей можно практически любыми клеями, применяемыми в настоящее время в модельных цехах для склейки древесины, в том числе и полимерными синтетическими. При склейке больших поверхностей следует помнить, что из-за низкой газопроницаемости пенополистирола и его плохой теплопроводности нельзя применять поливинилацетатный клей, полимеризующийся в присутствии кислорода воздуха, а также костный клей, для отверждения которого требуется подвод теплоты и отвод влаги.
 
Особенно удобны клеи на основе эпоксидной и формальдегидной смол, которые обеспечивают соединению большую прочность и позволяют в широком диапазоне менять продолжительность отверждения путем регулирования количества вводимого отвердителя.

В связи с тем, что все клеи являются дополнительным источником парогазовой и жидкой фаз, что может привести к браку, особенно при изготовлении чугунных отливок, в последнее время намечается тенденция соединять отдельные части моделей с помощью фиксаторов типа «ласточкин хвост» или «шпунт», выполняемых с натягом.

При изготовлении моделей тонкостенных отливок сложной конфигурации необходимо иметь в виду, что пенополистирол обладает небольшой прочностью, и поэтому при формовке нужно использовать модельные плиты или другие приспособления, например стяжки и т.п., которые предотвращают деформацию моделей при формовке.

На стадиях проектирования технологии и изготовления моделей следует также учитывать трудность формовки моделей, имеющих сводообразные участки поверхностей, особенно если они обращены кверху. В этих случаях необходимо применять комбинированную формовку с применением шаблонов (вращения или протяжных), которые должны изготовляться в комплекте с пенополистироловыми моделями.