Материаловед

Модельный комплект – оснастка, включающая приспособления,  необходимые для образования рабочей полости литейной формы при ее формовке.

Модельный комплект включает литейную модель, модели литниковой системы, стержневые ящики, модельные плиты, контрольные и сборочные шаблоны.

Литейная модель – приспособление, с помощью которого в литейной форме получают отпечаток, соответствующий конфигурации и размерам отливки.

Применяют модели неразъемные и разъемные, состоящие из двух и более частей. Модель снабжают специальными выступающими частями – знаками. Они образуют в форме углубления, предназначенные для установки и фиксирования стержней. Для облегчения извлечения модели из формы их вертикальные стенки выполняются с формовочными уклонами, величина которых зависит от высоты стенки, материала модели и способа изготовления отливки. Формовочные уклоны выбирают по ГОСТ 3212 и выполняют в направлении извлечения модели из формы.

В соответствии с чертежом отливки на модели предусматривают припуски на механическую обработку отливки. Размеры модели больше размеров отливки на величину линейной усадки сплава.

Модель должна быть легкой, но достаточно жесткой, особенно при формовке на прессовых машинах.

Используют модели деревянные, металлические и пластмассовые.

Модели деревянные (сосна, бук, ясень), лучше изготавливать не из целого куска, а склеивать из отдельных брусочков с разным направлением волокон  для предотвращения коробления.

Достоинствами деревянных моделей являются дешевизна, простота изготовления, малый вес. К недостаткам следует отнести недолговечность, гигроскопичность, возможность коробления, неоднородность строения. Для устранения коробления модели покрывают красками и лаками. Окраску проводят в соответствии с ГОСТ 2413. Для чугунного литья используют модели красного цвета, для стального – серого, для цветного – желтого. Стержневые знаки и другие, не соприкасающиеся с металлом части окрашивают в черный цвет.

Металлические модели используются в условиях крупносерийного и массового производства отливок. Металлические модели по сравнению с деревянными характеризуются большей долговечностью, точностью и чистой рабочей поверхностью. Материалами для изготовления металлических моделей служат алюминиевые сплавы, чугун, сталь, бронза и латунь. Модели, изготовленные из алюминиевых сплавов, легкие, не окисляются, хорошо обрабатываются, но имеют относительно низкую прочность и малую износостойкость. Основными недостатками чугунных моделей являются большая масса и окисляемость. Бронзовые и латунные модели после обработки имеют очень гладкую поверхность, не окисляются; получаемый с их помощью отпечаток является наилучшим по качеству. Но такие модели являются очень тяжелыми, их применяют только для изготовления небольших сложных отливок высокой точности и с повышенным качеством поверхности.

Для уменьшения массы модели делают пустотелыми с ребрами жесткости.

Формовочные уклоны на металлических моделях меньше, чем на деревянных, так как их рабочие поверхности более гладкие.

Модели из пластмасс, сочетая преимущества деревянных и металлических, обладают малой массой, высокой точностью и прочностью, не подвержены короблению и разбуханию,  устойчивы к действию влаги при эксплуатации и хранении. Для изготовления моделей применяют термореактивные пластические массы на основе эпоксидных и формальдегидных смол, стиракрил, актилат. Крупные модели делают пустотелыми, мелкие – монолитными.

Модели элементов литниковой системы изготавливаются аналогичным образом.

Стержневой ящик – формообразующее изделие, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси. Стержневые  ящики обеспечивают равномерное уплотнение смеси и быстрое извлечение стержня. Размер рабочей полости стержневого ящика увеличивают на величину усадки отливки. Для образования знаков стержня в ящике выполняют специальные углубления или выступы. Изготавливают из тех же материалов, что и модели. Стержневые ящики могут быть разъемными (для извлечения стержня разбираются на две или более частей) и неразъемными (вытряхными), а иногда с нагревателями.

Разъемные стержневые ящики выполняются с горизонтальным, вертикальным или иным разъемом. Части разъемного ящика скрепляют с помощью клиньев, крючков, стяжек.

Изготовление стержней может осуществляться вручную и на специальных стержневых машинах.

Модельные плиты формируют разъем литейной формы, на них закрепляют части модели и элементы литниковой системы.

Модельные плиты используют для изготовления опочных и безопочных полуформ. Они могут быть односторонними и двухсторонними, наборными и цельнолитыми. На односторонних плитах модели располагают только на одной верхней стороне, которую называют рабочей. На двухсторонних плитах обе стороны являются рабочими и на них располагают половины моделей. Двухсторонние плиты применяют только при безопочной формовке. Наборная плита состоит из плиты и прикрепленных к ней нескольких частей модели и других деталей. Цельнолитую модельную плиту изготовляют заодно с половиной модели.

Для машинной формовки в условиях единичного и мелкосерийного производства, когда требуется быстрая смена модели на формовочных машинах, применяют координатные модельные плиты (рис. 4) и плиты со сменными вкладышами (металлическая рамка плюс металлические или деревянные вкладыши).

Рис.4. Координатная модельная плита: 1 – плита; 2 – штырь; 3 – верхняя половина модели детали; 4 – модель стояка

На рабочей стороне координатной модельной плиты нанесена сетка прямых линий, в точках пересечения которых просверливают отверстия, каждое из них имеет свой шифр. У каждого штифта полумодели проставлен шифр отверстия в модельной плите, в которое он должен быть вставлен. Это позволяет быстро произвести на машине замену одних полумоделей другими.

На плитах со сменными вкладышами вкладыши вставляют в гнездо модельной плиты и крепят болтами или защелками.

Возможно использование плит с координатным крестом. Монтаж модели по кресту выполняют с помощью взаимно перпендикулярных планок плиты полукруглого сечения.  Планки входят в соответствующие пазы на модели и точно фиксируют ее. Модель к плите  крепят одним болтом, расположенным в центре  креста.

Модельные плиты снабжают специальными лапками или приливами для крепления к столу машины.