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.