О рациональном использовании наличного парка формовочного оборудования


Вербицкий В.И., Рожнов С.П.


На заводах нашей страны имеется в наличии 32 тыс.формовочных машин (ФМ) различных типов и размеров, в подавляющем большинстве встряхивающих (ВФМ) и встряхивающе-прессовых (ВПФМ). Для изготовления мелких и средних форм используются преимущественно ФМ мод. 271 и 703, ФМ гаммы 2211 размером от 1 до 4, ФМ Foromat размером от 10 до 40, для средних и крупных форм применяются в основном ФМ мод. 233-236. Большинство этих машин были изготовлены еще в СССР и ГДР, сильно изношены и находятся в плохом техническом состоянии. Однако обновление машинного парка в литейном производстве идет чрезвычайно медленно, да и для замены заводы литейного машино­строения предлагают новые, но морально устаревшие ФМ. Более современные ВПФМ, предлагаемые западными фирмами, настолько дорогие и сложные в эксплуатации, что окупить затраты удается лишь отдельным покупателям. Еще более сложным и дорогим процессом является переход на формовку на воздушно-импульсных формовочных машинах (ВИФМ). ВИФМ в среднем в 2 раза сложнее и дороже ВПФМ. Кроме того, освоение воздушно-импульсной формовки требует больших дополнительных затрат на замену всего модельно-опочного парка и коренное улучшение используемых формовочных материалов и системы смесеприготовления.


Учитывая крайнюю ограниченность средств у большинства машиностроительных предприятий и устойчивую традицию финансировать обновление литейного оборудования по остаточному принципу, перспектив быстрой замены формовочного оборудования практически нет. И множество альтернатив улучшения формовки сводится к одной - рационально использовать имеющиеся ВФМ и ВПФМ. Эти машины - самые универсальные, можно изготавливать простые и сложные по конфигурации полуформы, при использовании машин этих типов не выдвигаются слишком высокие требования к формовочным смесям и оснастке.

В состав ВФМ входят два основных функциональных узла - встряхиватель и механизм вытяжки, последний во многих средних и тяжелых машинах трансформируется в сложный кантовально-протяжной механизм. Состав ВПФМ расширяется за счет мощного пневматического пресса. Рациональное использование ФМ предполагает полное и эффективное использование указанных функциональных узлов и механизмов. Во-первых, функциональные узлы применяемых ВФМ и ПВФМ должны иметь мощность, соответствующую номенклатуре литья и парку опок.


В технической характеристике ФМ указываются предельные силовые параметры узлов: грузоподъемность встряхивающего стола (предельная масса оснастки и формовочной смеси Мmах), сила прессового поршня (Qпp), сила вытяжки (Qвытr). Приводятся также геометрические ограничения - размеры стола, расстояние между столом и прессовой плитой, ход прессового поршня hпp и ход вытяжки hвыт. Эти параметры и ограничения устанавливают предельные максимальные размеры и массу модельных плит и опок. Опоки и модельные плиты большего размера и массы или не вмещаются на столе, или не будут подняты встряхивателем на нужную высоту, или будут недостаточно спрессованы, или не могут быть подняты механизмом вытяжки.


Но для встряхивателей нужно учитывать и другую их особенность - резкое снижение эффективности не только при перегрузке (превышении предельной нагрузки – Мmах, М0 > Мmах), но и при большой недогрузке (М0 « Мmах). При недогрузке падающий стол сильно тормозится воздухом, поступающим во встряхивающий цилиндр, и, несмотря на то, что высота встряхивания увеличивается, энергия и сила ударов снижаются. В технической характеристике ФМ следовало бы указывать не только грузоподъемность встряхивающего стола Мmах, но и минимальную нагрузку Mmin, при которой обеспечивается приемлемая эффективность. В первом приближении можно принять Mmin ≡ 0,5?Mmax, т.е., например, для ФМ мод. 91271БМ диапазон рабочих нагрузок М0 = 80-160 кг, для ФМ мод. 22112 - М0=200 - 400 кг, для ФМ мод. 703М - М0 = 450 - 900 кг и т.д.


Существуют и технологические ограничения использования функциональных узлов различных типов. При изготовлении сложных полуформ встряхиватели с встречным ударом и малой амплитудой движения стола неэффективны, недостаточно помогает и наложение ударной вибрации на сжатие смеси при прессовании. Для уплотнения смеси при изготовлении сложных полуформ следует использовать встряхиватели с большой амплитудой движения стола и ударом стола по станине, установленной на фундаменте, или по опорному телу, вывешенному на воздушной подушке. Для сложных полуформ бездефектное отделение полуформы от модельной плиты могут обеспечить только механизмы вытяжки с надежной синхронизацией движения вытяжных штырей, а для полуформ с высокими болванами целесообразна кантовка перед вытяжкой.


Для функциональных механизмов обязательно достаточное и качественное пневмопитание, давление воздуха должно быть не ниже указанного в паспорте ФМ, причем при повышении массы полезной нагрузки М0 следует пропорционально увеличивать давление воздуха, подаваемого во встряхиватель и механизм вытяжки. Узлы и механизмы нуждаются в реглярном уходе (очистке центрирующих поверхностей и рабочих камер приводных цилиндров от грязи и продуктов износа) и обильной смазке цилиндров, поршней и направляющих.


Повышение требований к качеству форм и отливок требует модернизации функциональных узлов ВФМ и ПВФМ. Предпосылки для этого есть, расчеты и эксперименты показывают, что физические возможности традиционных способов уплотнения формовочной смеси встряхиванием и прессованием используются в серийных ФМ далеко не полностью. Кроме того, использование в конструкциях ФМ современных технических решений позволяет многократно снизить силы трения и повысить долговечность узлов и механизмов. Для встряхивателей возможно более рациональное использование энергии падающего стола на уплотнение смеси и повышения к.п.д. не менее чем в 2 раза. Модернизация прессов предполагает более совершенную систему уплотнений и направляющих с целью снижения сил трения и повышения быстроходности. Возможно применение эластичных или многоплунжерных головок вместо традиционных жестких прессовых плит. В механизмах вытяжки используется регулирование скорости и надежная синхронизация движения рабочих органов.


Работы по модернизации ВФМ и ПВФМ проводятся специалистами ООО «Спецлиттех», проекты разрабатывают на литейной кафедре МГТУ им.Н.Э. Баумана. Разработаны конструкции новых встряхивателей, прессов, прессовых головок и механизмов вытяжки для ВФМ и ПВФМ различных типов и размеров. Модернизация проводится путем замены функциональных узлов при сохранении элементов несущей конструкции (станины, стойки, колонны, траверсы) и некоторых вспомогательных механизмов. При замене системы управления также используются пригодные для дальнейшей работы элементы старой системы. В результате на остове старой ФМ возникает новая, более эффективная и надежная машина.


©Спецлиттех 2015
Яндекс.Метрика