ФОРМУВАЛЬНІ МАШИНИ. машини, застосовувані в ливарному виробництві для виготовлення разових форм. Формувальні машини в залежності від роду застосовуваної енергії можна поділити на: 1) ручні, 2) гідравлічні, 3) пневматичні і 4) електричні машини; за технологічним принципом на: 1) пресові машини, 2) встряхивающие машини, 3) відцентрові і спеціальні машини; за способом звільнення опоки на: 1) формувальні машини з нерухомою подмодельной плитою, 2) формувальні машини з поворотною або перекидний плитою. У Німеччині запропонована наступна класифікація формувальних машин: а) машини для ручної набивання форм, в яких весь механізм машини складається з пристосування для підйому опок і опускання моделі, б) ручні пресові, в) механічні пресові, г) встряхивающие, д) для набивки (штампують ), е) протяжні, ж) відцентрові формувальні машини. Найбільшого поширення мають пневматичні формувальні машини внаслідок їх максимальної продуктивності і гнучкості. Гідравлічні пресові машини, що володіють цілим рядом переваг, значною мірою витіснені за останнім часом пневматичними машинами.
Питання про вибір способу ущільнення формувальної землі (пресуванням або струшуванням) визначається характером і розміром формованих деталей. Ущільнення землі за допомогою пресування проводиться таким чином: наповнена формувальної землею опока з моделлю нерухома, а пресуюча колодка натиском ущільнює землю (фіг. 1а), в цьому випадку ущільнення землі буде максимальним у верхній частині опоки і найбільш слабким навколо моделі, в той час як найбільша щільність форми необхідна як раз в тих шарах форми, які будуть безпосередньо сприймати тиск розплавленого металу, т. е. в частинах, що безпосередньо прилягають до моделі.
Ця різниця в ущільненні буде тим більше, чим більше буде висота моделі, а, отже, і опоки. Набагато краще з виробничої точки зору ущільнення формувальної землі м. Б. досягнуто, коли опока, наповнена формувальної землею, притискається до пресують дошці або ж остання вдавлюється в опоку, виробляючи т. о. ущільнення грунту (фіг. 1б). У цьому випадку розподіл ущільнення буде більш відповідати вимогам технологічного процесу. У всякому разі, ущільнення формувальної землі пресуванням можна застосувати і виправдовується повністю лише при невисоких опоках і при порівняно нескладних за конструкцією деталях. Перевага пресових машин - виключно висока продуктивність їх.
Ущільнення струшуванням проводиться сл. чином: опока (фіг. 2), наповнена формувальної землею, ставиться на подмодельную плиту, з'єднану зі столом, який за допомогою стиснутого повітря може підніматися на певну висоту, досягнувши якої, внаслідок припинення подачі стисненого повітря, падає, потім слід новий підйом і нове падіння і т.д. Під дією поштовхів земля в опоке ущільнюється; схема ущільнення показана на фіг. 3, на якій по осі абсцис відкладені ущільнення формувальної землі.
Розподіл ущільнення в даному випадку найбільш відповідає вимогам виробництва, т. К. Максимальна щільність, а, отже, і міцність, буде внизу у моделі, т. Е. В місці безпосереднього зіткнення розплавленого металу з формою, а до верху опоки щільність поступово зменшуватиметься . Однак у верхній частині опоки, особливо при високих опоках, ступінь ущільнення часто буває настільки незначна, що потрібне додаткове ущільнення, що виробляється або вручну, або пневматичної трамбівкою, або ж додатковим пресуванням. Тому в сенсі продуктивності встряхивающие машини поступаються пресовим, але вони є незамінними для формування великих високих опок, для яких ущільнення землі пресуванням абсолютно не підходить. При ущільненні формувальної землі пескометом можна варіювати ступінь ущільнення в досить широких межах шляхом зміни числа обертів ковша і швидкості проходження останнього над опокой; обслуговування цих машин проводиться більш кваліфікованими робітниками в порівнянні з обслуговуванням пресових і струшуючих машин.
Вибір того чи іншого способу знімання опок з формувальних машин обумовлюється виключно розмірами і вагою формуемой деталі; так, наприклад, якщо для невеликої опоки з плоскою моделлю найбільш підходящим способом буде підйом опоки за допомогою штифтів, то при високій моделі з тонкими ребрами єдиним способом, що обумовлює отримання придатної виливки, буде застосування тільки протяжної модельної плити (наприклад, при формуванні ребристих труб) . Для формування нижньої опоки доцільніше застосовувати формувальні машини з поворотною плитою; для формування верхніх опок застосовують машини з підйомом опок або з протяжної плитою. З гідравлічних пресових машин найбільшої уваги заслуговують формувальні машини системи Зінгера (Подільський механічний завод) як по своїй продуктивності (до 550-600 опок при 3 робочих в зміну), так і по надійності в роботі.
Пневматичні формувальні машини фірми Landsberg є оформленням гідравлічної машин системи Зінгера. Одним з вдалих типів пневматичної пресової машини можна вважати формувальну машину системи Tabor (фіг. 4). Характеристика цих машин приведена в табл. 1.
Оригінальною пресового формувальної машиною є випущена в Англії електромагнітна машина (фіг. 5). Стіл 1 з модельною плитою рухається вгору при пропущенні струму через соленоїд 2, який складається з однієї або більше секцій, в залежності від висоти підйому. Електромагнітний струм намагнічує стаціонарний 3 і рухливий 4 сердечники. Рухомий сердечник, притягаючи до стаціонарного, здійснює підйом столу 1.
Швидкість підйому столу регулюється масляним буфером 5, а висота підйому визначається відстанню між стаціонарним і рухомим сердечниками; яку може змінюватися за допомогою повертання маховичка 6. При своєму підйомі стіл піднімає витяжну раму, прикріплену до столу тягами 7. Рама наставляється двома великими штангами 8, які автоматично захоплюються собачками, утримуючи раму в верхньому положенні. Опока підтримується штифтами 9. Після пресування стіл 1 модельної плити опускається під дією власної ваги, виймаючи т. О. модель з опоки. Витрата електроенергії на годину при продуктивності 30 опок не перевищує 1,5 kW (при вартості 1 kW = 4 коп.).
Найбільшим поширенням в ливарному виробництві користуються встряхивающие формувальні машини з додатковим пресуванням. з яких найбільш досконалими з конструктивної боку слід визнати формувальні машини системи Nichols і Osborn. Формувальні машини системи Нікольса представляють собою переважно комбіновані встряхивающие машини з додатковим пресуванням. Характерною відмінністю формувальних машин системи Нікольса є солідна станина, що складається з циліндра і напрямних для знімного пристосування. Все управління роботою формувальної машиною здійснюється за допомогою одного лише розподільного клапана: пресовий циліндр виробляє лише один рух - вгору. Схема роботи формувальної машини системи Нікольса показана на фіг. 6.
Модельна плита зміцнюється на столі 1 і опока (не відображено на схемі) з'єднується або з модельною плитою або з рамою 2, що служить опорою опоки. Поворотом рукоятки вентиля 3 направо починають процес струшування. При цьому стиснене повітря входить всередину під поршень 4, що несе на собі модельну плиту. Висота підйому поршня, а, отже, удару, автоматично регулюється відкриттям вікон 5 нижнім краєм поршня 4. Як тільки нижній край поршня 4 відкриє вікна 5, повітря перетікає в простір 6 і в атмосферу. Під час струшування траверс з пресують колодкою встановлюється над опокой. Після закінчення процесу струшування рукоятка вентиля повертається ліворуч, причому повітря по іншому проходу входить в пресує циліндр і піднімає обидва поршня разом з модельною плитою, столом 1 і рамою 2 і опокой, притискаючи останню до пресують колодці. Повертаючи потім знову рукоятку вентилі 3 в середнє положення, відкривають вихідний отвір пресового циліндра; стіл разом з модельною плитою і несуча опоку рама падають вниз, причому точний напрям руху забезпечується крім пресового поршня ще й потужними круглими штангами 7. Під час руху ці штанги затримуються на відомій висоті собачками в, і рама 2 з заформованими опокой також зупиняється, в той час як стіл з модельною плитою продовжує падати вниз, звільняючи т. о. модель з опоки. Для забезпечення точного вертикального руху столу, несе модель, служать чотири направляючі штанги 9, розташовані під струшувати столі. Штанги 7 в нижній своїй частині, так само як і напрямні 9, занурені в масляну ванну, пом'якшувальну удар і забезпечує хорошу мастило. Для того щоб зняти опоку, відводять в сторону траверсу з пресують колодкою. Для того щоб повернути в початкове положення раму 2, рухом ножного важеля повертають собачки, і рама негайно ж сідає на місце, причому масляні ванни забезпечують їй плавне падіння. Для високих моделей м. Б. укріплена протяжна плита, на яку ставиться опока; в цьому випадку звільнення моделі проводиться за принципом протягування. Вібратор, укріплений на столі, забезпечує спокійний з'їм опоки. Якщо машина забезпечена особливим рольгангом для відводу опок, готова опока легко і швидко відкочується в бік на примикає до формувальної машині рольганг, з якого вона забирається за допомогою спеціальних підйомників. Звільнення моделі і відплив форм не вимагає ні особливих циліндрів, ні особливих клапанів (модель виймається з форми вагою пресового поршня).
Не менш вдалою є конструкція струшуючих машин системи Осборна, широко поширених на наших новітніх ливарних заводах (ЗІС, ГАЗ, СТЗ, ЧТЗ і ін.). Машини Осборна відрізняються так само, як і машини системи Нікольса, високою продуктивністю.
Існує кілька типів цієї системи; на фіг. 7 представлена встряхівающе-пресова машина з поворотною плитою і з автоматичним зняттям опок (для нижньої опоки), а на фіг. 8 - встряхівающе-пресова формувальна машина для виготовлення верхніх опок (на фіг. 7: 1 - затискачі для прикріплення опоки до поворотної плиті, 2 - поворотна плита, 3 - рольганг для відводу опок, 4 - скребок для очищення зайвої землі, 5 - розподільний вентиль, який контролює робочі операції машини, 6 - повітряний сопло для вдування землі зі столу машини; фіг. 8: 1 - підйомна рама, 2 - постамент рами). Обидві машини важкого типу для великих опок. Продуктивність кожної з цих машин 550 опок за 9 годин при 3 робочих.
Розмір опок 500х750х180 мм. Широко поширені на наших заводах машини Осборна № 275-J, діючі стисненим повітрям, що представляють собою один з найвдаліших типів для формування невеликих опок (фіг. 9). Характеристики цього типу машин наведені в табл. 2.
З формувальних машин для великих важких виливків можна вказати на струшують машину американської фірми Герман. Ці машини будуються для найбільших опок (розмірами 4 х 1,8 м); продуктивність їх - 1 опока в 8-12 хв .; додаткове ущільнення верхньої опоки проводиться пневматичними трамбівками. Крім американських машин на наших заводах є і німецькі машини системи Баденського заводу, Гутманн, Гайнгольца і ін. Як загальне правило німецькі машини більш громіздкі за своїм конструктивним оформленням, менш продуктивні і більш дорогі в експлуатації. В даний час розгортається виробництво формувальних машин на заводі «Червона Пресня».
Піскомети на відміну від інших формувальних машин дозволяють механізувати роботи по формуванню не тільки в умовах масового або серійного виробництва, але і в умовах індивідуальних формовок. У пескометом операція наповнення і ущільнення опоки абсолютно незалежна від розміру і висоти моделі (практично від обсягу опоки в 0,15 м 3 і до найбільших величин; висота опоки може доходити до З м).
Формувальний матеріал, що підводиться той чи інший спосіб до пескометом, падає під струшувати сито 1 (фіг. 10), яке спрямовує пісок в прийомну лійку 2. З цієї воронки пісок падає на стрічковий транспортер 3, з якого формувальний матеріал потрапляє в розподільну головку піскомета 4 , де він підхоплюється обертовим ковшем 5 і певними порціями ( «жменями») кидається з величезною швидкістю в опоку, отримуючи ту чи іншу ущільнення. Головка має ручку 6, за яку її водять над опокой; пісок падає в форму зі швидкістю 13 - 19 м / сек. Продуктивність піскомета близько 20 м 3 на годину. Для отримання найбільш вдалих виливків необхідно мати найбільший ступінь ущільнення формувальної землі у моделі з поступовим зменшенням щільності набивання до зовнішнього краю опоки; при пескометом такий розподіл щільності форми досягається легше, ніж при будь-якому іншому способі машинного формування. При масовому виробництві і за умови автоматичного харчування формувальних матеріалом (безперервний процес) застосовують стаціонарний тип піскомета. Для найбільш повного використання такого піскомета потрібно не тільки механізувати підведення формувального матеріалу, а й прибирання заформованими опок і доставку їх до місця заливки. При відсутності спеціальних пристосувань для транспорту формувального матеріалу, подачі і прибирання опок і т. П. Найбільш підходящим типом є переносний Піскомет.
На фіг. 11 зображений тракторний тип піскомета зі спеціальним пристроєм, що дає пескометом можливість пересуватися в ливарної або по рейках або ж за допомогою спеціальної рейки і ланцюгів. При русі піскомета вперед особливі шнеки, розташовані в нижній частині передньої рами піскомета, забирають землю, що лежить між рейками, по яких рухається машина, і згрібають її від країв до розташованого посередині передньої рами приймача елеватора, який подає формувальну землю в робочу головку піскомета. З машиною скріплені і рухаються з нею заодно одна або дві візки, на яких монтовані модельні плити з пристосуваннями для підйому опок і т. Д. Порівняно незначну модифікацію тракторного піскомета представляє собою т. Зв. рухомий Піскомет (фіг. 12), що відрізняється від тракторного відсутністю шнеків, що живлять Піскомет формувальний матеріалом.
Натомість шнеків описуваний вид піскомета має достатньої ємності бункер, вмонтований заодно з нижньою рамою піскомета. Локомотивний тип піскомета (Фіг.13) являє собою тракторний Піскомет з пристосуванням для автоматичного приготування землі.
Подібний Піскомет для свого обслуговування вимагає одного машиніста на установці для приготування землі і управління моторами машини і одного робочого для управління розподільною головкою піскомета. Швидкість пересування рухомих типів пескометом доходить до 5 км / год. Переваги пескометом перед іншими формувальними машинами наступні: 1) незалежність від величини моделі, 2) значно більша продуктивність, 3) можливість досягати будь-якого ступеня ущільнення в тій чи іншій частині форми, 4) відсутність фундаментів в дорогої гідравлічної або пневматичної мережі, 5) можливість використання пескометом в будь-яких умовах ливарних цехів і для будь-яких формувальних робіт. За останній час з'явився ряд нових конструкцій пескометом, наприклад, консольний Піскомет (фіг. 14).
З формувальних машин спеціального призначення слід відзначити машину Ардельта для формування труб. Набивальна машина приводиться в рух мотором в 2,5 к.с. і робить 120-160 ударів в хвилину. Для набивання опоки 3 або 4-дюймової труби довжиною 3 м потрібно часу близько 1 хв. для 10-дюймової - не більше 2 хвилин.