автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка нового технологического процесса и оборудования для изготовления безопочных песчаных форм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ кашт РСФСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ и ВЫСШЕЙ школы Московский автомобилестроительный институт

На правах рукописи* Для служебного пользования

Экз. № Г' 0 •. ■,"! о ;; УДК 621.744

КАМЕНСКИЙ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОПОЧНЫХ ПЕСЧАНЫХ. СОИ! ОТЛИВОК СТАНИН ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОБЛЕГЧЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ

Специальность 05.16.04. - Литейное производство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Косква - 1991

Ра йога выполнена на кафедре "Машины и технология литейного производства" Московского автомобилестроительного института ■ (ВТУЗ-ЗИЛ) и на Ярославском электромашиностроительном заводе.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Матвеенко И.В.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

. профессор Шуляк B.C.

- кандидат технических наук Трещалин В.В.

Ведущее предприятие - Ярославский моторный завод

Защита состоится " у&сУ "_ .декабря 199Ггода на заседании специализированного Совета К 064.02.02 в Московском автомобилестроительном институте (ВТУЗ-ЗШ1) по адресу: • 109280, г.Москва, ул.Автозаводская, 16.

Ваши отзывы в 2-х экземплярах, заверенные пачатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАСИ(ВТУЗ-ЗИЛ).

Автореферат разослан "j И £>J* tips? 1991 г

Учений секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

А.Д.Шляшн

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Необходимость кардинального повышения жизненного уровня советского народа ставит ответственные задачи перед машиностроением в области развития технического прогресса, освоения новых ресурсосберегающих конструкций и технологий, соответствующих мировому уровню.

Прогресс машиностроения во многом зависит от уровня развития литейно о производства, которое до сих пор остается основной заготовительной базой для многих отраслей промышленности. Это в полной мере относится к электромашиностроению и прежде всего к массовому производству асинхронных электродвигателей общепромышленного и специального назначения, годовой выпуск которых исчисляется миллионами штук.

При создании новых серий электродвигателей наметилась тенденция к усложнению конструкций отливок для данных изделий и снижению их массы с целью экономии материалов и улучшения параметров электродвигателя. Отливка станины является наиболее сложной литой заготовкой в производстве указанных изделий. К ней предъявляются высокие требования по точности геометрических размеров и массе. Ее внешний вид, практически определяет внешний вид готового изделия.

При изготовлении чугунных отливок электродвигателей процесс литья в разовые песчаные формы остается преобладающим в настоящее время и сохранит эту роль в обозримом будущем. Наиболее распространенный процесс изготовления форм на формовочных машинах с традиционным методом уплотнения смеси (встряхивание с подпрессовкой) перестал отвечать современным требованиям по производительности и качеству получаемых отливок станин электродвигателей. Получение литейных форм с требуемым уровнем параметров на указанных машинах достигается с большими затратами времени и энергии. • . •

Разработка отливок станин новых серий электродвигателей облегченных конструкций требует разработки принципиально новых технологических процессов и модельной оснастки для изготовления литейных форм. В связи с этим исследование и разработка высокоэффективных способов формообразования и оборудования для их реализации, обеспечивающих получение -высококачественных отливок станин электродвигателей новых" и существующих серий, является весьма актуальной задачей. .

Цель работы. Разработка нового технологического процесса и оборудования для изготовления безопочных песчаных форм,обеспечивающих получение высококачественных отливок станин электродвигателей облегченной конструкции.

Основные задачи исследования:

¡.Обоснование и разработка конструктивно-технологической схемы нового процесса, оборудования и оснастки для изготовления безопочных форм высококачественных отливок станин электродвигателей облегченной конструкции.

2.Разработка конструкции быстродействующего воздушного клапана низкого давления, обеспечивающего необходимую мощность импульса и исследование его рабочих параметров.

3.Экспериментальное исследование и выбор рациональных параметров процесса,оснастки и оборудования для уплотнения литейных форм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие научные результаты:

1.Установлены закономерности влияния режимов воздушно-импульсного уплотнения смеси, параметров оснастки и свойств формовочных смесей на качество литейной формы со сложной ребристой поверхностью.

2.Выполнен теоретический анализ процессов истечения воздуха и уточнен механизм импульсного уплотнения песчано-глинистых форм сжатым воздухом низкого давления. В частности, установлены способы увеличения мощности импульса, роль фильтрации рабочего воздуха на процесс уплотнения, влияние вент в оснастке, главные причины разуплотнения верхнего слоя при высокоскоростном нагружении (св. 200 МПа/с) и др.

3.Разработана принципиально новая конструктивно-технологическая схема изготовления и сборки безопочных форм для получения отливок станин электродвигателей облегченной конструкции.

Практическая значимость работа состоит в следующем:

I.Разработаны на уровне изобретений:

- быстродействующие воздушно-импульсные клапаны низкого давления, обеспечивающие подъем давления над смесью за 0,002... 0,003 с со скоростью до 285 МПа/с;

- модельная оснастка для изготовления безопочных форм отли-

вок станин электродвигателей облегченной конструкции;

- модели оригинальной конструкции о подвижными и неподвижными элементами, позволяющими производить вытяжку моделей с особосложным оребрением.

2. Созданы новый опытно-промышленный образец воздушно-импульсной установки оригинальной конструкции и оснастка, позволяющие моделировать процессы изготовления и сборки безоиочннх форм для отливок станин электродвигателей облегченной конструкции с применением различных методов уплотнения смесей (воздушно-импульсный низкого давления, шнульсно-прессовый, пеокодув-но-прессовый, йескодувно-шпульсяо-прессовый,. Сейагсу-процесс).

3. Разработаны и внедрены составы песчано-глинистых смесей, пригодных для изготовления форм отливок станин существующими (встряхивание с подпрессовкой, последовательное прессование) • и импульсными методами уплотнения, в т.ч. станин с горизонтально-вертикальным оребрением....................

4. Согласно разработанным конструктивно-технологическим параметрам выдано техническое задание ХФ ВНИИЖШАШ на проекта- -рование формовочного блока для-технического перевооружения лилейных цехов предприятий электромашиностроения. Разработанная ХФ ВНИИЖШАШ конструкторская документация на формовочный блок передана заводу "Красная Пресня". Первый'промышленный образец изготавливается для ПО "Ярославский электромашиностроительный завод". .. . -

Экономический эффект йт внедрения результатов разработок только на П0"ЯЭМЗ" составит более 97 руб на I тонну годного литья. Появляется возможность автоматизировать труд обрубщиков. Экономия чугуна составит свыше 0,15 тонн на одну тонну годного литья за за счет изменения конструкции станин электродвигателей и повышения их размерной точности.

■ Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: заседании секции "Технология литейного пропзвод- • ства" НТС Минэлектротехпроыа в г.Ленинграде (1986 г.) и в Ярославле (1990 г.), научно-технических конференциях в городах Челябинске (1988 г.), Магнитогорска (1988, Г989 г.г.), Рыбинске, Красноярске, Одессе (1990 г.); семинаре главных металлургов и ■ начальников цехов в Ленинградском доме научно-технической пропаганды (1990 г.), заседании президиума Ярославского областного правления ВЕТО машиностроителей (1990 г.),- научно-технической

- б -

• конференции в г.Ленинграде (1991г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, получено одно авторское свидетельство и 4 положительных решения по заявкам на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и приложений. Изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 79 рисунков, список литературы из 127 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе дан обзор научно-технической и патентно-лицензионной литературы, посвященной: состоянию технологии и оборудования для изготовления отливок станин электродвигателей, анализу импульсных методов уплотнения песчано-глинистых смесей, разработке модельной оснастки и механизмов протяжки для съема полуформ станин электродвигателей; отдельно дан "анализ конст- ' рукции импульсных клапанов.

Анализ литературных и патентных источников показывает, что процесс изготовления отливок станин электродвигателей в песчаных формах в будущем сохранит занимаемые позиции и конкурентность ввиду своей универсальности к дешевизны по сранению с другими процессами. Однако в настоящее время отсутствуют сведения об изготовлении отливок станин электродвигателей облегченной конструкции в песчаных формах.

Показано, что наиболее перспективным является низкоимпульсный метод изготовления литейных форм воздействием сжатого воздуха сетевого давления. Импульсные методы уплотнения смесей благодаря своим преимуществам все шире распространяются при изготовлении литейных форм различной номенклатуры отливок, для изготовления отливок станин электродвигателей сведения об их применении носят только рекламный характер.

Отсутствие параметров процесса- и научно обоснованных рекомендаций по их выбору, технологического оборудования, учитывающего особенности изготовления сложных ребристых отливок типа станин электродвигателей, сдерживает применение импульсных методов для изготовления литейных форм указанных отливок. Стсут-

ствуют простые и надежные конструкции импульсных головок и быстродействующих клапанов низкого давления. Ограниченные возможности регулирования давления воздуха над смесью при низкоимпульсной формовке требуют для изготовления литейных форм станин электродвигателей создания быстродействующих воздушных клапанов. Из анализа литературы следует, что механизм низкоимпульсного уплотнения формовочной смеси сжатым воздухом в СССР изучен слабо.. Особенно это касается высокоскоростного нагруже-ния низким импульсом. Применяемые для характеристики качества смесей комплексы свойств не учитывают особенностей низкоимпульсной формовки при изготовлении сложных ребристых отл"вок и требуют уточнения. Исходя из этого, ставятся основные научно-технические задачи.

Вторая глава посвящена .анализу существующих конструкций станин и технологических схем' их изготовления, обоснованию и разработке принципиально новой схемы технологического процесса, оборудования, оснастки и формовочных смесей для изготовления безопочных фчрм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции.Проведен теоретический анализ процессов истечения воздуха при импульсной формовке.

Принципиальным отличием разработанной конструкции облегченной (на 10...15$) станины от существующей является не радиальное, а горизонтально-вертикальное взаимно-перпендикулярное расположение ребер охладцения. Отсутствуют уклоны по длине ребер и втулки, сплошные приливы для крепления подшипниковых щитов, уменьшена толщина стенки втулки. При использовании станин об' легченной конструкции улучшается и ряд параметров готового изделия, связанных с уменьшением массы и улучшением теплоотвода. Возможности совершенствования конструкции станины в большей степени определяются возможностями литейной технологии.

Существующие- конструкции формовочного оборудования, модельной оснастки и технологические процессы изготовления песчаных литейных форм не- могут' быть использованы для изготовления чугунных отлтаоп--облегченной конструкции, т.к-, не позволяют или качественно уплотнить форму или обеспечить хорошие условия труда литейщиков и высокую-экономическую .эффективность производства.

Анализ конструкции облегченной отливки свидетельствует о возможности применения для изготовления форм двух, принци-

пиально отличающихся схем технологических процессов: литейная форма из двух пловин с использованием блока из трех стержней, выполняющих боковые поверхности и внутреннюю полость; и форла, состоящая из четырех частей и центрального стержня, изготавливаемых на одной позиции одновременно*. Первая схема требует большого количества стержней и сложного оборудования для их сборки. Не отпадает и необходимость изготовления отдельно двух полуформ. Вторая схема лияена этих недостатков, но несколько сложна в конструктивном исполнении и требует разработки нового метода уплотнения одновременно всей формы.

Предложена новая конструктивно-технологическая схема, предусматривающая изготовление облегченной отливки станины с вза-имноперпендикулярныы оребрениеы в песчаной безопочной форме из двух половинок, уплотняемых одновременно и центрального стеркня.

Схема (рис. I) предусматривает применение при необходимости нескольких методов уплотнения смеси: импульсного, имлульсно -прессового, пескодувно-прессового, комбинированного.

Изготовление формы производится в следующей последовательности: формовочные камеры прижимаются к модельной (разделительной) плите, модели обдуваются сжатым воздухом и опрыскиваются разделительным составом, засыпается смесь, производится импульсное уплотнение и допрессовка диафрагмой (при необходимости и верхней плитой насадка). После вытяжки модели и вывода ее из формы производится установка стержня в форму на специальном поддоне, форма собирается. Под диафрагмы подается воздух под низким регулируемым давлением, разводятся камеры и отделяются от собранной форы.

Особенностью схемы является засыпка смеси и уплотнение одновременно двух полуформ. Возможен вариант и одновременного уплотнения центрального стержня (для отливки с расположением ребер только в параллельных плоскостях).

Для реализации этого варианта технологического процесса предложена и разработана принципиально новая схема привода уп-. равленяя модель® станины электродвигателя облегченной конструкции , по которой с помощью механизма подвижные части модели

н Авторское свидетельство СССР №1251421 от 2.01.84г.

Решение на выдачу авторского свидетельства СССР №4Б21235/0Е

от 29.08.91г.

Конструктивно-технологическая схема изготовления ■ безопочных форм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции

I - формовочные камеры,2 - диафрагма из вакуумной резины, 3 - основание, 4 модельная (разделительная) плита, 5 - модель, б - импульсная(пескодувная) головка, 7 - рассекатель * ...

Рис.1

перемещаются внутрь и производится вытяжка их из формы. Технологически необходимая степень уплотнения форм отливок станин электродвигателей выбрана по критериям твердости в межреберном пространстве, как наиболее трудноуплотняемом месте и обеспечения требуемых точности размеров и массы отливок, качества их поверхности. Установлено, что для отливок станин с высотой оси вращения 160 мм средняя плотность полуформ должна составлять 1,5...1,65 г/см3 и твердость межреберных болванов не менее 70 ед. по твердомеру мод. 071. При этом ширина межреберных пространств составляет 22 мм, высота 28 мм и длина 174 км. Прочность формовочной смеси должна быть не.менее 0,075 МПа.

' Изучены распределение свойств смесей в действующем производстве, на их оснрве разработаны два состава для нового процесса изготовления станин и влияние способа заполнения опоки смесью на качество форм. Установлено, что при уплотнении смесей в действующем производстве разность средних статистических значений твердости в различных точках без рыхления сыеси достигает 20 ед., твердость в узких карманах снижается на 15...18 ед, т.е. установлено, что для нового процесса изготовления форм для ребристых отливок также требуется экспериментально определять необходимость рыхления смеси.

Теоретический анализ процессов воздуха при импульсной формовке приводит к выявлению новых закономерностей по интенсификации импульсных процессов.

Полученная в результате преобразования зависимостей из работ по пневматическим приводам система уравнений;

где: Рр, Рн - давление воздуха'в ресивере и над смесью; 1Гн -объем надопочного пространства; К - показатель адиабаты:К=1,4; Я » 8,31 Дж/моль . К - газивая постоянная;^ - коэффициент' расхода, $в - площадь проходного сечения клапана; =9,81м/с^-ускорение силы тяжести; ^(^р - функция расхода, определяющая режим истечения; Тр - температура воздуха в ресивере;

/у 7 7/3 рУ <

характеризует изменение давления по времени как в ресивере, так и в надопочном пространстве. Анализ этих уравнений, а также уравнения мгновенного расхода:

trf-p^m - tV •

показывает, что значение эффективного проходного сечения JUS в этих уравнениях принят постоянным, в действительности же величина_/й"^ = Vzr* , причем,^ зависит как от конструктивных особенностей клапана, так и от изменяющейся во времени площади проходного сечения . Принимаемое обычно определенное значение JO * 0,3...0,5 и характер кривых (расчетных и экспериментальных) особенно в начальный период истечения не имеют соответствия,■в то время нак от скорости начального истечения во многом зависит время основного истечения, а значит и эффективность уплотнения. Следовательно, одним из • решающих факторов интенсификации воздушного импульса является величина начальной скорости клапана. Анализ показал, что обеспечить высокую начальную скорость клапана можно не только с помощью существующих разгонных и ударных устройств,., которые не обеспечиЭают высокую надежность эксплуатации, но и за счет использования сил упругости. Уравнение движения клапана массой М под действием упруг юс элементов жесткостью С имеет вид: Moh - t-x

F С

где С » =---- : Н - условная высота упругих элементов, F - пло-Н

. щадь опоры клапана, Е - модуль упругости упругих элементов.

Используя формулы времени деформации упругих элементов, скорости движения клапана массой Ы,коэффициента расхода:

-f .J ),

где С и d - длина и диаметр воздухоотводящей линии,i - коэффициент местного сопротивления;

эффективное проходное сечение будет равно:

. -Mi

Следовательно, необходимую и достаточную начальную скорость клапана можно добиться подбором_ж?сткости упругих элементов, служащих опорой клапана приC(&i~r —г I, а тем .самым и умень-

шить" Бремя разгона клапана. Установленные, закономерности использованы при разработке высокоскоростного клапана.

В третьей главе приведены описание использованных стендов и приборов, и их характеристики, а также методика экспериментальных исследований.

Конструкция установки, разработанная автором для исследования процесса изготовления безопочных форм для отливок станин облегченной конструкции и определения рациональных конструктивно-технологических параметров оборудования и оснастки позволяет уплотнять смеси различными методами с применением воздуха сетевого давления (до 0,6 Ш1а), оперативно варьировать объемом формы, мощностью воздушного импульса, параметрами моделей, применять рассекатели различной конструкции. Исследовалось 2 типа воздушных клаланов оригинальной конструкции: конический и плоский перфорированный с плунжерами*. Большая часть исследований проводилась с коническим клапаном. Его проходное сечение 0,022 м*", эффективный ход 12,9 мм, диаметр конуса 0,272 м. Полезный объем ресивера импульсной головки составлял 0,096 м3, а объем насадка 0,006 м3. Диаметр формовочных камер составлял с диафрагмами 0,25 м, без диафрагм 0,27 м, высота 0,3 м. Набор оснастки в комплекте с наполнительными рамками высотой по 120 мм позволял изготавливать формы высотой от 0,05 до 0,3 м при начальной высоте столба смеси от 0,06 до 0,54 м. Оснастка применялась невентилируемая и вентилируемая с сечением вент до 5% от площади модельной плиты. В наборе моделей станин облегченной конструкции в широком диапазоне изменялись ширина ( от 8'до 22 мм), глубина до 40 им и длина до 185 мы. Свойства формовочной смеси изменялись в следующих пределах: влажность 2,7...4,0$, насыпная плотность 670... ИЗО кг/мэ, прочность при сжатии 0,072.. .0,115 Ша; контроль

кХЗаявка на изобретение 4823076/02, приоритет от 3.05.91г.

Шолояительное решение о выдаче авторского свидетельства » 4328807/02 от 24.05.91г.

их осуществлялся стандартными методами.

Методика исследований основывалась на применении современных средств регистрации быстропротекающих процессов и использовании высокочувствительных датчиков.

•Для проведения исследований была создана тензостанция на. базе шгейфового осциллографа мод. Н 105 с записью на регистрирующую фотобумагу УФС-100 и о с цилл о графную - 135 светочувствительностью 1000 ед. В состав ее входили также 10 - канальный тензоусюштель мод. "Топаз-3-07", блоки питания, тензометри-ческие датчики давлений на базе тенэорезисторов 2ФКМВ-10-Ю0С, устройства согласования электрической схемы датчика давления и тензоусилителя на базе тензорезистора КФ5Ш-Ю-100В, тензо-метрический датчик перемещений. Тарировка одновременно всех датчиков проводилась в комплекте с преобразующей и регистрирующей аппаратурой с применением образцовых средств измерений и апробированных-методов, точность которых известна. В ходе экспериментов одновременно фиксировались: изменение давления в насадке (над смесью), изменение давления воздуха в смеси, напряжения (вертикальные и боковые) в слоях формовочной смеси на верхнем и низшем уровнях форды, перемещение воздушного клапана. • Ка корпус датчиков, фиксирующих изменение давления воз-.духа з смеси, устанавливались венты 1?20, препятствующие воздействию смеси, на чувствительный элемент.

Качество уплотнения смеси оценивали по твердости готовой форыы. Замеряли твердомером мод.071 твердость формы со стороны формовочной камеры и в сечении межреберных .болванов на поверхности и в -основании, твердость смеси на отпечатке датчиков.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований и выбор конструктивно-технологических параметров процесса. Работа проводилась по трем основным направления!,i: I) исследованш механизма уплотнения формовочной смеси; 2)исследование параметров клапана и закономерностей формирования воздушого импульса; 3) исследование и выбор рациональных пара},¡етров процесса изготовления безопочных песчаных форм для отливок станин' электродвигателей облегченной конструкции. Анализ параметров быстропротекающих процессов проводился по результатам обработки осциллограмм. В процессе экспериментов время подъема давления над смесью достигнуто 0,002 с, скорость подъема давления 285 Ша/с, скорость распространения воздуш-

ной волны 450 м/с. Установлено, что при высокоскоростном на-гружении время подъема давления над смесью практически не зависит от начального давления (в пределах от 0,6 до 0,4 МПа), начальной плотности и высоты столба смеси.

Установлены основные конструктивна особенности клапанов, их технические возможности и направления их технического со* вершенствования. Анализ закономерностей уплотнения смеси дан на примере характерных осциллограмм процесса (рис.3). Номера кривых совпадают с номером датчика на схеме (рис.2). Пунктирные -линии "боковых ~и '-вертикальных давлений' т скелете смеси на соответствующих уровнях получены- -вычитанием пар&ютров по датчикам без вент и с вентами. Установлено, что при определенных условиях скорость движения свободной поверхности смеси при уплотнении достигает 25,7 м/с, давление на модельную плиту 1,85 МПа и скорость его нарастания 900 Ша/с. Доказано, что при высоких скоростях нагружения фильтрация рабочего воздуха внутрь формы незначительна и положительного влияния на процесс уплотнения не оказывает, воздушным импульсом низкого давления можно получать качественные формы при соотношении объема ресивера к начальному объему смеси 1,6 : I и менее, в т.ч. при снижении начального давления до 0,2...0,3 МПа/.4.

Показано, что низким импульсом можно качественно уплотнять и формы малой высоты (50...100 мм).

Доказано,'что при высоких скоростях нагружения разуплотнение верхних слоев смеси является следствием фильтрации рабочего воздуха в верхние слои и отражение фильтрационной волны от движущихся вверх волны торможения смеси и вытесненного структурного воздуха. Установлено влияние на толщину разуплотненного верхнего слоя., начальной плотности, скорости нагружения. Подтверждено, что низким импульсом можно качественно уплотнять формы в невентилируемой оснастке, по толщине вент желательно.

В процессе отработки технологического процесса изготовления форм для отливок-станин облегченной конструкции установлено и доказано практически, что процесс низкоимпульсной формовки позволяет получать высококачественные формы для сложных ребристых отливок при начальном давлении нагружения 0,4...0,6 Ша. Установлена закономерность распределения твердости формы в характерных точках, определяющих качество отливки,в зависимости от давления нагружения, параметров смеси, расстояния между моделью

- 15 -

Конструктивно-технологическая схема экспериментальных исследований

№ 1,2,4; 3,5; I?1 б; № 7 - тензоыетрические датчиюг давлений смеси, структурного воздуха, давления нагружения и перемещения клапана соответственно

Рис.2

Т 16 -

Характерная осциллограмма низкоимпульсной формовки при высокой скорости нагружения

и формовочной камерой,параметров межреберных пространств и высоты модели. Установлено, что соотношение начальной высоты столба смеси к расстоянию между опокой и моделью должно быть не более б : I, а ширина кармана не менее 90 мм.

Резиновые диафрагмы и уплотнительные прокладки отрицательно влияют на процесс уплотнения при больших скоростях нагру-жения. Недопустим зазор между диафрагмой и камерой.

Установлена нецелесообразность предварительного уплотнения, которое в итоге снижает плотность формы (повышается плотность только верхних слоев смеси). Повторный импульс приводит к увеличению размера отпечатка, выполняемого теневой стороной модели. Это связано с низким (до 0,3 ) коэффициентом бокового давления скелета смеси.

Наиболее твердые формы получаются при начальной плотности ' смеси в пределах от 730 до 950 кг/м3. Для менее сложных моделей ( в т.ч. высоких)^ начальная плотно'сть смеси в исследуемых пределах на твердость формы влияние оказывает.незначительно.

На основании изучения рабочих процессов по.осциллограммам и параметрам форм уточнен механизм уплотнения смеси импульсом низкого давления при высокоскоростном нагружении, согласно которому главным фактором уплотнения смеси является кинетическая энергия вышележащих слоев под действием динамического и статического давления воздуха, фильтрация рабочего воздуха не является положительным фактором процесса уплотнения.

В пятой главе изложены результаты апробации нового процесса изготовления отливок станин электродвигателей облегченной конструкции и экономического обоснования эффективности внедрения в условиях литейного производства ДО"Ярославский электромашиностроительный завод". В соответствие с результатами и выводами проведенных исследований изготовлены чугунные отливки станин специального'исполнения с размерами ребер и толщиной цилиндрической части, соответствующими отливкам станин электродвигателей шестого габарита, отвечающих требованиям серии АИ. Последовательность выполнения всех технологических операций соответствовала разработанной конструктивно-технологической схеме. Для изготовления форм применялась смесь из цеховой системы сме-сеприготовления, состав и свойства которой были доработаны автором.

Опробование в опытно-промышленных условиях данной технологии, полученные качество форм и отливок подтвердили высокую надежность и эффективность нового процесса, оборудования и бснаст-ки для изготовления отливок станин облегченной конструкции.

На основании результатов теоретических ш экспериментальных исследований, разработано техническое задание на проектирование промышленного образца формовочного автомата и формовочного блока. В работе представлен внешний"вид и основные технические характеристики разработанного по ТЗ Харьковским филиалом ВНЙИЖШАШ формовочного блока и переданного на завод "Красная Пресня" для изготовления. Приведены технико-экономические показатели новых разработок. .-.•.■

Внедрение нового процесса и оборудования позволяет снизить • расход жидкого металла на 2,7 тыс. тонн в год, трудоемкость механообработки отливок; решить проблему высокой механизации и автоматизации труда обрубщиков, улучшить условия труда в литейном производстве. Работа является важной и перспективной для отрасли при решении актуальной проблемы по изготовлению чугунных отливок станин электродвигателей.

основные вывода

1. Разработана принципиально новая конструктивно-технологическая схема процесса изготовления безопочных песчаных форы для отливок станин электродвигателей в формах, уплотненных импульсом низкого давления. '

2. Разработана конструкция воздушно-импульсного'клапана, обеспечивающая время подъема давления над смесью 2...3 мс и скорость нагруженця 280...300 Ш1а/с.

3. Получены новые данные, позволяющие уточнить механиз?уплотнения смеси воздушным импульсом низкого давления. Установлено:

- что скорость движения смеси достигает 25...27 м/с, давление смеси на модульную плиту достигает 1,8 МПа при скорости нарастания до 900 Ша/с ; -.....

- коэффициент бокового давления находится в пределах 0,2...0,4;

- фильтрация рабочего воздуха внутрь формы незначительна и подозрительного влияния на процесс уплотнения не оказывает;

- подтверждена возможность получения качественных литейных форм в незентилпруешй оснастке;

- установлено отрицательное влияние предварительного уплотнения смеси при повторном импульсе на качество формы;

- уточнен механизм а факторы, влиявшие' на разуплотнение верхнего' слоя;

- установлено, что наличие резиновых диафрагмы и уплотни-тельных прокладок в модельно-опочной оснастке отрицательно влияет на процесс уплотнения.

4. Доказано, что воздушным импульсом низкого давления можно качественно уплотнить и формы малой высоты (50...100 мм) и при соотношении объема ресивера к начальному объему смеси 1,6:1 при одновременном снижении начального давления до 0,3 МПа.

5. Разработана специальная модельная оснастка с элементами, обеспечивающими вытяжку сложных моделей.

6. По результатам исследований разработано техническое задание на проектирование промышлеиного образца формовочного " оборудования для изготовления безоаочных песчаных форм отливок станин электродвигателей облегченной конструкции. - - -

Экономический эффект от внедрения разработок составит более 97 руб на I тонну годного литья. Экономия чугуна составит около 15 % или свыше 0,15 т на I тонну годного литья за лет изменения конструкции отанин и повышения их размерной точности.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Получение форм для'ребрястых отливок методок газоишульс-кой формовки/ В.д.Илюхин, А.ЭДуносов,' А.Б.Сухарев, В.В.Каменский //Литейное производство в автомобилестроении: Межвузовский сборник научных трудов. - Москва, 1989. С.32-37.

2. A.c. Ш51421 СССР, МКЙ В22Д15/00. Оснастка для изготовления литейных форм объемным прессованием/ Л.Н.Макаров, И.М.Че-бурахин, В.В.Каменский и др. /Опубл. 2.01.84 г. .....

3. Обоснование и разработка автоматических линий для изготовления отлизок в четырехсекторных яесчано-гликисгых формах/ В.А. Алов, К.Н.Вдовин, В.В.Каменский и др.// Прогрессивные технологии производства литых заготовок: Тез. докл. научн.-гехн. конфер. -Челябинск, 19Ь8. С.30-31. - -•........- .....

4. Разработка процесса изготовления форм отливок станин электродвигателей с применением импульсных методов/ В.В.Каменский, И.В.Матвеенко, В.В.Еданов и др.// Разработка технологических процессов литья, проектирование оснастки и анализ качества от-

ливок о использованием ЭШ: Гез. докл. зональн. научн.-техн. конф. - Рыбинск, 1990. С.24.

5. Пути повышения качества песчаных форм для отливок электродвигателей/ В.В.Каменский, И.В.Матвеенко, В.В.Жданов и др. // Пути повышения качества и экономичности литейных процессов: Тезисы докл. на республ. научн.-техн. конф. Укр. полит, ин-т. -Одесса, 1990. С.67-68.

6. Матвеенко Й.В., Бельчук B.C., Каменский В.В. Реологическая коенцепция и требования к АСЛП смесеприготовления и формообразования // Литейное производство, 1990, й 10, С.13-15.

7. Перспективы применения импульсных методов для уплотнения форм отливок станин электродвигателей/ И.В.Матвеенко,

B.В.Кданов, В.В.Каменский // Современные литейные материалы и технология получения отливок: Тез. докл. научн.-техн. конф. -Ленинград, 1991. С.78-80. ................

8. Уткин М.Ф., Матвеенко И.В.', Каменский В.В. Импульсная " головка. Положительное решение на выдачу авторского свидетельства СССР Я 4828807/02 от 24.05.91 г................

9. Островерхов В.Ю., Каменский В.В., Молев В.Н. Литейная" постоянная модель. Положительное решение на выдачу авторскоро свидетельства СССР JS 4859999/02'от 25.06.91 г. • ■

10. ОстроверховВ.Ю., Каменский В.В., Молев В.Н. Литейная постоянная модель. Положительное решение на-выдачу авторского свидетельства СССР гё 4866261/02'От 28.08.91т.

11. Каменский В.В., Попов А..И., Киселев В.Н. и др. Решение на выдачу авторского свидетельства СССР № 4821235/02 от 29.08.91 г.

12. Матвеенко И .В., Каменский В.В./ Изготовление безогочшх ' форм воздушным импульсом // Промышленность отопительного оборудования. Зкспресс-обзор, вып.6, серия Ю-Ы.: БНИИЭСМ, 1991.

C.13-23.