Моделями називають пристосування, призначені для отримання в ливарних формах порожнин, конфігурація яких відповідає виготовляються відливок. Модель відрізняється по конфігурації і розмірам від одержуваної по ній виливки. Залежно від конструкції виливки вона може бути нероз'ємною і рознімної, що складається з двох і більше частин. Модель постачають спеціальними виступаючими частинами-знаками. Вони утворюють в формі поглиблення, призначені для установки і фіксації стрижня. Для полегшення вилучення моделі з форми їх вертикальні стінки виконуються з формувальними ухилами, величина яких залежить від висоти стінки, матеріалу моделі і способу виготовлення виливки.
Відповідно до креслення виливки на моделі передбачають припуски на механічну обробку виливка. Розміри моделі повинні бути більше розмірів виливки на величину ливарної усадки. Модель повинна бути легкою, але досить жорсткою, що особливо важливо при виготовленні полуформ на пресових машинах. Для машинного формування моделі монтують на спеціальних плитах, які називають модельними плитами. Кожна модельна плита складається з плити і розташованих на ній моделей виливків, літніковойсистеми, штирів і т. Д. Модельні плити можуть бути односторонніми і двосторонніми, складальними і суцільнолитими. На односторонніх плитах моделі мають тільки на одній верхній стороні, яку називають робочою. На двосторонніх плитах обидві сторони є робочими і на них мають у своєму розпорядженні половини моделі. Останні застосовують тільки при безопочного формуванні. Набірна плита складається з плити і прикріплених до неї декількох частин моделі і інших деталей. Суцільнолиту модельну плиту виготовляють заодно з половиною моделі.
Дерев'яні моделі і модельні плити застосовують при одиничному і дрібносерійного виробництва дрібних і середніх виливків. Залежно від пропонованих вимог їх підрозділяють на три класи міцності. Дерев'яні моделі виготовляють трьох класів точності відповідно до трьох класами міцності виливків.
Модельні комплекти першого класу міцності призначені для тривалого використання, другого класу -для періодичного використання, третього класу - для одиничного виробництва невідповідальних, нескладних виливків. Для виготовлення моделей першого класу міцності використовують заготовки, ретельно склеєні з тонких брусків з урахуванням напрямку річних кілець, з тим щоб повністю попередити викривлення моделі. Для моделей другого класу міцності заготовки склеюють менш ретельно, використовуючи меншу кількість брусків; для моделей третього класу міцності заготовки склеюють з більш товстих шматків. Окремі частини моделі допускається робити з цілого шматка. Міцна модель краще зберігає свою точність. Тому модельні комплекти першого класу міцності виготовляють по I класу точності, другого класу міцності - по I і II класів точності, а третього - по III класу точності.
Дерево є поширеним і недорогим матеріалом. Воно має малу щільність, легко обробляється, після чого виходить гладка, чиста поверхня. Недоліки дерева - гігроскопічність, можливість викривлення, неоднорідність будови і для деяких порід недостатня міцність і зносостійкість. Для усунення викривлення моделі покривають лаками і фарбами. Формувальні ухили дерев'яних моделей складають 1-3 °; чим вище модель, тим менше формувальні ухили. Ухили на внутрішніх поверхнях моделі роблять більше, ніж на зовнішніх. Місця з'єднання ливарної форми зі стрижнем, звані знаковими частинами, повинні забезпечувати цілком визначене і стійке положення стрижнів в формі, тому знакові частини часто постачають фіксаторами (16). Розміри і елементи стрижневих знаків регламентуються ГОСТ 3606-80 і вибираються в залежності від конструкції виливки і технології виготовлення форми. Між знаками форми і знаками стрижнів передбачають зазори, величина яких також вибирається по ГОСТ 3606-80 і залежить від розмірів знаків і класу точності виливки.
При машинної формуванню в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва, коли потрібна швидка зміна моделі на формувальних машинах, застосовують спеціальну модельну оснастку у вигляді координатних плит (17) або плит зі змінними вкладишами. На робочій стороні плити нанесена сітка прямих ліній, в точках перетину яких просвердлюють отвори, кожне з них має свій шифр. У кожного штифта полумоделі проставлений шифр отвори в модельній плиті, в яке він повинен бути вставлений. Це дозволяє швидко провести на машині заміну одних полумоделей іншими.
У масовому і великосерійному виробництві застосовувати швидкозмінні моделі немає необхідності, так як зміна моделей проводиться рідко і здебільшого в перерві між робочими змінами.
Найбільш часто в модельному виробництві використовують сосну, вільху, бук, липу, ясен. З сосни виготовляють середні і великі моделі. Сосна є найдешевшим матеріалом, легко обробляється, не схильна до загнивання. З вільхи роблять середні та дрібні моделі, безперервно знаходяться в роботі. Оброблена поверхня виходить гладкою. Бук і ясен застосовують для виготовлення особливо міцних моделей. Липа відноситься до порід дерев, деревина яких не володіє великою твердістю. З неї виготовляють моделі, призначені для отримання невеликого числа виливків.
Процес виготовлення дерев'яної моделі або стрижневого ящика складається з наступних операцій: виконання в натуральну величину креслення моделі зі знаковими частинами і т. П .; виготовлення заготовок, їх обробка (фрезерування, шліфування та ін.); збірка частин моделі (склеюванням за допомогою шпунтових або шипових з'єднань і ін.); контроль, приймання та фарбування моделі.
Моделі фарбують олійною фарбою, потім покривають лужним лаком з метою отримання гладкої робочої поверхні і запобігання її від впливу вологи атмосфери і формувальної суміші. Забарвлення і маркування проводять відповідно до ГОСТ 2413-67. Для чавунного лиття використовують моделі червоного кольору, для сталевого - сірого, для кольорового - жовтого. Стрижневі знаки та інші не стикаються з металом частини фарбують в чорний колір.
дерев'яна роз'ємна модель.
Металеві моделі і плити використовуються в основному в умовах великосерійного і масового виробництва виливків. У порівнянні з дерев'яними металеві моделі мають наступні переваги: довговічність, більшу точність і більш гладку робочу поверхню. Їх використовують при машинної формуванню, яка висуває певні вимоги до конструкції і якості модельної оснастки. Конструкція моделей, призначених для машинного формування, повинна бути макси-
18 Дерев'яна модель:
1 - верхня половина моделі; 2 - знакові частини; J нижня половина моделі
мально спрощена, навіть за рахунок збільшення числа стрижнів. Це вимагає підвищення точності моделей, центрування окремих елементів і вузлів оснастки, а також надійності кріплення їх на модельних плитах. Матеріалами для металевих моделей і плит служать алюмінієві сплави, чавун, сталь, бронза і латунь. Алюмінієві моделі і плити мають малу масу, легко піддаються механічній обробці і зручні в роботі. Вони не окислюються, після обробки набувають гладку поверхню. Недоліком алюмінієвих моделей є їх низька міцність і мала зносостійкість, що особливо позначається в масовому виробництві. Для не надто відповідальних моделей використовують сплави АЛ24, АЛ26, для складних і відповідальних - АЛ22, АЛ28.
Чавунні моделі міцні, дешеві, добре обробляються і після обробки мають гладку робочу поверхню. Зносостійкість чавуну значно вище, ніж алюмінієвих сплавів. Недоліки чавунних моделей: велика маса і окислюваність. Для виготовлення оснастки використовують чавуни марок СЧ 15, СЧ 20.
'Сталеві моделі і плити відрізняються високою міцністю і зносостійкістю. Для їх виготовлення використовуються стали марок 15Л-45Л, а також сталевий прокат різного сортаменту.
Бронзові і латунні моделі після обробки мають дуже гладку поверхню, не окислюються; одержуваний з їх допомогою відбиток є найкращим за якістю. Вони більш коррозийно- стійки, ніж чавунні і сталеві моделі, але значно важче їх. Їх застосовують порівняно рідко для виготовлення невеликих складних виливків високої точності і з підвищеною якістю поверхні.
Легкими і жорсткими є полегшені моделі - пустотілі, забезпечені для жорсткості ребрами, розташованими по внутрішньої порожнини.
Формувальні ухили на металевих моделях роблять менше 0,5-Г внаслідок того, що робочі поверхні моделі виходять більш гладкими. Крім того, металеві моделі, як правило, застосовують для машинного формування, коли витяг їх з полуформ проводиться спеціальним механізмом.
Конструкція модельної плити залежить головним чином від типу машини, на якій буде виготовлятися півформа, конструкції виливки, одержуваної з поданою модельному комплекту, і виду форми. Застосовують модельні плити трьох різновидів: для опочного формування, для безопочного формування і для виготовлення оболонкових полуформ. Модельні плити (19) постачають спеціальними лапками або приливами для кріплення до столу машини. Для фіксування опоки на плиті вони мають мінімум два штиря: один круглий - центрирующий, другий квадратний- направляючий. Центрувальний штир оберігає опоку від зсувів в горизонтальному напрямку, а спрямовує - від зсувів щодо поперечної осі плити.
Процес виготовлення металевих моделей складається з наступних операцій: креслення креслення металевої моделі; виготовлення дерев'яної моделі, призначеної для отримання металевої заготівля моделі; лиття металевої
заготовки моделі; її механічна обробка; монтаж металевої моделі на модельної плиті; контроль і приймання металевої модельної оснастки.
Розміри дерев'яної моделі (промоделі) для отримання виливків металевих моделей збільшені в розрахунку на подвійну усадку: сплаву моделі і сплаву виливки. Промодель виконується також з урахуванням припусків на обробку металевої моделі. Литу металеву модель піддають ретельної механічної обробки по робочій поверхні, а також по поверхнях зіткнення з модельною плитою. Потім оброблену модель монтують на модельної плиті.
Кріплення половин моделей до плитам здійснюється гвинтами або болтами з нижньої сторони плити. У тому випадку, якщо половини моделей низькі, їх кріплять гвинтами зверху. Число і розміри гвинтів і болтів визначають залежно від форми і середніх розмірів половин моделі. *
Пластмасові моделі. Все більш широке застосування знаходить в даний час модельна і стрижнева оснащення з пластичних мас. Подібна оснащення, поєднуючи переваги дерев'яної і металевої, володіє малою масою, високою точністю і міцністю, не схильна до викривлення, розбухання, корозії при зберіганні і експлуатації і дозволяє точно відтворювати контури моделі при формуванні.
Внаслідок скорочення витрати металу, зниження трудомісткості виготовлення, зменшення потреби в обладнанні і виробничих площах за рахунок різкого скорочення обсягу механічної обробки і доводочних операцій застосування пластмасової оснастки дуже ефективно. Для виготовлення оснастки застосовують термореактивні пластичні маси на основі епоксидних або фенолформальдегідних смол, стіракріл ТШ або ак- рілат АСТ-Т. Спочатку виготовляють гіпсову майстер-модель з урахуванням усадки пластмаси та металу виливки. За майстер-моделі роблять гіпсову форму, яку заливають рідкою пластмасою. Готову пластмасову модель виймають з форми і піддають механічній обробці. Великі моделі роблять порожнистими, дрібні - монолітними.
Значного поширення набуло лиття за моделями з пенополісгірола. Застосування цього способу спрощує процес виготовлення виливків, дозволяє отримувати заготовки підвищеної точності, що наближаються за розмірами і конфігурації до готових деталей.
В умовах одиничного виробництва модель виготовляють шляхом механічної обробки стандартних плит і блоків з пенопо- лістірола. Модель являє собою копію відливається деталі і відрізняється від неї припусками на механічну обробку. В умовах великосерійного і масового виробництва моделі отримують в прес-формах шляхом теплової обробки гранул полістиролу.
В якості вихідної сировини використовують бісерний пенополі- стирол Г1С-Б марки А. Спочатку гранульований (так званий бісерний) полістирол піддають попередній тепловій обробці (попередньою вспениванию), потім спіненим полістиролом заповнюють прес-форму на спеціальних машинах. Пінополістирол точно відтворює конфігурацію робочих порожнин прес-форми. Готова модель надходить на формування.
Модель. плиту і кожух виготовляють звичайним способом. Потім їх готують, щоб не було часу. Розчин для виготовлення моделіпліти або кожуха роблять з гіпсу, зачиненого на жирному вапняному молоці.
Розрахункові згинальні моменти в фундаментних балках і плитах збільшуються.
Найбільшого поширення набули моделі лінійно деформованої основи з одного і з двома характеристиками імодель пружною півплощини (див. Пружне.
Спочатку в модельному цеху з дерева або металу роблять модель майбутнього виливка.
Потім на плиту ставлять металевий ящик без дна - опоку так, щоб половина моделі виявилася всередині нього.
Моделі зміцнюють на модельнихплітах. на яких встановлюють опоки, що заповнюються формувальної сумішшю. Заформованими нижню опоку знімають з модельнойпліти. перевертають на 180 ° і в порожнину форми вставляють стрижень.