Automatyczna linia formierska do wykonywania form w skrzynkach usuwalnych ALFb-60.50

Kompendium firmy CASTECH

Autorzy:
Krzysztof Makohonenko
Damian Gorzkiewicz

1. WSTĘP

W okresie kilkudziesięciu lat rozwoju maszyn i urządzeń oraz metod formowania wykrystalizowało się wiele konstrukcji maszyn formierskich, począwszy od prostych formierek a skończywszy na automatycznych liniach formierskich skrzynkowych.

Linie wyposażone w skrzynie formierskie, oprócz wielu zalet, posiadają również wiele wad do których zalicza się :

  • stosowanie dużej ilości skrzyń formierskich;
  • konieczność stosowania precyzyjnej obróbki mechanicznej skrzyń w celu dostosowania ich do urządzeń transportowych i maszyn technologicznych;
  • transport powrotny skrzyń do maszyn formierskich;
  • znaczne zapotrzebowanie energii na przemieszczenie skrzyń;
  • duża ilość maszyn towarzyszących;
  • koszty związane z regeneracją skrzyń formierskich;
  • duża powierzchnia potrzebna do zainstalowania linii.

Stosowanie technologii  formowania pod wysokimi naciskami dodatkowo  powoduje znaczny wzrost kosztów skrzyń formierskich z uwagi na ich wymogi sztywności.

Znaczny wzrost kosztów skrzyń formierskich, powyższe wady oraz znaczne nakłady inwestycyjne towarzyszące zainstalowaniu  linii skrzynkowych, stały się przyczyną intensywnego rozwoju metod formowania w skrzynkach usuwalnych.

Dokładność  odlewów otrzymywanych przy tzw. formowaniu  bezskrzynkowym jest nieco mniejsza od dokładności odlewów formowanych w skrzyniach formierskich a zapotrzebowanie masy na jednostkę zaformowaną zwiększa się o około 10 + 15 %. Jednakże ze względu na wyeliminowanie parku skrzyń formierskich oraz ich ponownego transportu do stanowisk formowania , metoda formowania w skrzynkach  usuwalnych jest bardzo korzystna i szeroko stosowana.

Podstawową maszyną formierską reprezentująca metodę jednoczesnego wykonywania półformy górnej i dolnej na jednym stanowisku pracy jest „ formierka bezskrzynkowa” _ FORMATIC – II” firmy Eugen Buehler . Wykonana jest z poziomą płaszczyzną podziału formy, posiada pionowo i poziomo przesuwną, dwustronną płytę modelową, umieszczoną między górną i dolną skrzynią formierską.

Masa formierska dozowana i jednocześnie wstępnie zagęszczona jest metodą wstrzeliwania , prostopadle do dwustronnej płyty modelowej od dołu do góry.
Właściwe doprasowanie odbywa się głowicami strzałowymi od dołu i od góry. Zarówno dozowanie jak i prasowanie odbywa się z zastosowaniem systemu próżniowego.

Oprócz wielu zalet rozwiązanie to posiada również szereg wad.
Do najważniejszych zalicza się:

  • brak możliwości sprawdzania i dodatkowej obróbki półformy górnej;
  • wykonywanie operacji prasowania półformy nie od strony modelu.

Proponowane przez firmę CASTECH  rozwiązanie konstrukcyjne maszyny i całej linii formierskiej w pełni eliminuje te podstawowe wady.

Biorąc pod uwagę aktualne tendencje światowe, większą uniwersalność oraz ewentualną konkurencyjność, linię formierską wykonano z poziomą płaszczyzną podziału formy.
Pozioma płaszczyzna podziału umożliwia dokładniejsze i wygodniejsze dokonywanie różnych zabiegów na półformie dolnej i górnej / wykańczanie, rdzeniowanie, nakładanie pokryć, sprawdzanie prawidłowości wykonania wnęki formy itp./.

2. OPIS PRACY LINII FORMIERSKIEJ DO FORMOWANIA W SKRZYNAKCH USUWALNYCH – wg rys. CT2-172 i CT2-172A.

2.1. Przeznaczenie linii.

Automatyczna linia formierska jest przeznaczona  do wykonywania form odlewniczych oraz operacji pomocniczych związanych z transportem, zalaniem, chłodzeniem i  oddzieleniem odlewu od masy formierskiej.

Znamienna jest tym, że operacje wykonywania  półform górnych i dolnych, odwracanie półform, rdzeniowanie, składanie form oraz ich usuwanie ze skrzyń następuje na jednym stanowisku formierskim stanowiącym trzypozycyjną maszynę formierską.

2.2. Charakterystyka techniczna

  • ilość maszyn formierskich – 1 szt
  • wymiary skrzyń formierskich w świetle

- długość                                          600 mm
– szerokość                                      500 mm
– wysokość                                      200 mm

  • cykl linii – 15 s
  • maksymalna wydajność linii – 240 form/h
  • jednostkowy nacisk na powierzchnię formyy – 1,0 MPa
  • maksymalne ciśnienie oleju – 16 MPa
  • maksymalne ciśnienie sprężonego powietrza – 0,6-0,7 MPa
  • maksymalna siła prasowania – 300 kN
  • ciśnienie sprężonego powietrza przy operacji
  • wstrzeliwania masy – 0,2-0,5 MPa
  • skok zespołu prasującego półformy dolnej – 350 mm
  • skok zespołu prasującego półformy górnej – 300 mm
  • skok stempla – 250 mm
  • max skok zespołu składania i wypychania formy 1100 mm
  • skok zespołów transportu półform górnych i dolnych – 1000 mm
  • zapotrzebowanie masy formierskiej – 78 t/h

2.3. Budowa linii /wg rys. nr CT2-172/.

Linia składa się z maszyny formierskiej poz. 1 oraz dwóch ciągów transportowych gotowych  form, które w końcowej fazie połączone są z usytuowanym między nimi przenośnikiem dochładzającym poz.4. w obu ciągach transportowych zainstalowane są urządzenia do obciążania form poz. 5 oraz urządzenie do zalewania poz.6, które obsługuje jednocześnie oba ciągi.

Ciągi transportowe posiadają konstrukcję nośną na której zamocowane są piętrowo dwa rzędy listew rolkowych wraz z rolkami. Górny rząd przeznaczony jest do transportu płyt podformowych wraz z formami , od maszyny formierskiej poz. 1 do przenośnika dochładzającego poz.4, natomiast dolny rząd listew rolkowych wraz z rolkami transportuje płyty podformowe w kierunku odwrotnym – do maszyny formierskiej. W końcowej części ciągów transportowych znajdują się spychacze  form poz.2 przeznaczone do przemieszczania form na przenośnik dochładzający poz. 4 oraz narożniki poz.3, których zadaniem jest opuszczenie płyty podformowej na dolny poziom transportowy i transport tych płyt w kierunku powrotnym do maszyny formierskiej. Przenośnik dochładzający poz.4 posiada osłony boczne i osłonę czołową zabezpieczające pakiet masy wraz z odlewem przed deformacją.

Końcowa część przenośnika współpracuje z kratą inercyjną poz. 7 względnie z jej zamiennikami, jakimi mogą być urządzenia bębnowe do chłodzenia oraz oddzielenia odlewów od masy formierskiej.

Końcowe części ciągów transportowych form, przenośnik dochładzający oraz stanowisko oddzielenia odlewów od masy formierskiej obudowane są tunelem chłodzącym.

 2.3.1. Budowa maszyny formierskiej /wg rys. CT2-172A /.

Maszyna formierska stanowi trzypozycyjne stanowisko formierskie posiadające wspólną konstrukcję nośną poz.1 składającą się z korpusu dolnego jako podstawy , korpusu górnego oraz ośmiu słupów  nośnych. Konstrukcja nośna obejmuje trzy główne stanowiska robocze:

I            – stanowisko wykonywania półformy górnej i dolnej,

II, III    – stanowisko odwracania półform, składania form oraz ich wypychania ze skrzyń formierskich.

Na stanowisku I znajduje się głowica strzałowa poz.5 która zajmuje w przybliżeniu środkowe położenie w płaszczyźnie pionowej, między korpusem dolnym i górnym konstrukcji nośnej.

Głowica strzałowa zamocowana jest na stałe do czterech słupów konstrukcji nośnej poz. 1. Głowica strzałowa stanowi konstrukcję dzieloną , wewnątrz której znajduje się wkład wymienny ułatwiający operacje wstrzeliwania masy formierskiej do skrzyń.

Do bocznych otworów głowicy strzałowej zamocowane są,  obustronnie usytuowane, dwa zespoły strzałowe poz.4 wraz ze zbiornikami nadciśnieniowymi. Poniżej i powyżej głowicy strzałowej poz.5 zainstalowane są dwa zespoły  transportu półform dolnych poz. 8 i półform górnych poz.9.  Zespoły te składają  się z nośników  skrzyń formierskich zwanych wózkami transportowymi, które ruchem rewersyjnym przemieszczają  półformy i puste skrzynie formierskie ze stanowiska I na stanowiska II, III i odwrotnie. Każdy wózek transportowy prowadzony jest prowadnicami rurowymi zamocowanymi na stałe do konstrukcji nośnej. Wózki  transportowe posiadają napęd pneumatyczny a ich ruch w skrajnych położeniach wytłumiany jest amortyzatorami hydraulicznymi.

W korpusie dolnym konstrukcji nośnej poz.1 – czterema prowadnicami rurowymi, prowadzony jest zespół prasujący półformy dolnej poz. 2. Natomiast w korpusie górnym identycznie prowadzony jest zespół prasujący półformy górnej poz.3. Oba zespoły posiadają stoły prasujące na których mocowane  są płyty modelowe oraz ruchome ramki nadmiarowe , których ruchy realizowane są za pomocą cylindrów  hydraulicznych zainstalowanych na stołach prasujących.

Zespół prasujący dolny i górny posiadają napęd hydrauliczny i przystosowane są do formowania próżniowego. W tym celu połączone są z zespołem systemu podciśnieniowego poz.6, którego zbiornik próżniowy mocowany jest do korpusu dolnego konstrukcji nośnej. Na korpusie dolnym zainstalowany jest również zespół wymiany płyt modelowych dolnych poz. 7.

Górna część zbiorników zespołów strzałowych poz. 4 połączona jest ze zbiornikami masy poz. 17. Między obydwoma zespołami usytuowane są zasuwy zamykające od góry komory strzałowe. Stanowiska II i II zbudowane są identycznie. W dolnym korpusie konstrukcji nośnej poz.1 prowadzone są prowadnicami rurowymi zespoły składania i wypychania form poz. 10, które składają się ze stołów ruchomych, czterech prowadnic oraz mocowanych do stołów czterech cylindrów wypychania formy.

W korpusie górnym mocowany jest zespół stempla poz. 10 jak i zespół stempla poz.11 posiadają napęd  realizowany cylindrami hydraulicznymi.

Oba stanowiska wyposażone są również  w zespoły transportu form i płyt podformowych poz.12, które mocowane są na tym korpusie dolnym konstrukcji nośnej poz. 1.

Na wysokości zainstalowania zespołów transportu półform dolnych poz. 8 i półform górnych poz. 9 usytuowane są niewidoczne na rys. tradycyjne zespoły odwracania półform, posiadające napęd pneumatyczny i dławienie olejowe w skrajnych położeniach /  np. napędy od ramion odchylnych formierek typu FKT/.

Na wysokości usytuowanej nad zespołem transportu półform dolnych poz. 8, poprzecznie do jego kierunku ruchu, zainstalowany jest transport rolkowy półform dolnych transportujący półformy na stanowiska rdzeniowania.

2.4. Zasada działania linii /wg rys. CT2-172 /.

Na stanowisku I maszyny formierskiej poz. 1 odbywa się właściwe formowanie. Wykonuje się jednocześnie półformy górne i dolne. W tym celu zespół prasujący półformy dolnej poz. 2 i półformy górnej poz. 3, ze swych skrajnych położeń / dolnego i górnego/, przemieszczane są za pomocą cylindrów hydraulicznych w kierunku głowicy strzałowej poz. 5. Na tym etapie pracy ramki nadmiarowe obu zespołów są wysunięte względem płyty modelowej. Jednocześnie z tym ruchem odbywa się  dozowanie masy formierskiej ze zbiorników masy poz. 17 do obu zbiorników zespołów strzałowych  poz. 4. W trakcie ruchu zespołu półformy  dolnej poz. 2 w górę następuje zabranie skrzyni formierskiej dolnej poz. 5 z opór stałych wózka transportowego zespołu transportu półform dolnych poz.8 i dosunięcie jej do dolnej płyty czołowej głowicy strzałowej poz.5. Równocześnie górna skrzynia formierska  poz. 16 zostaje opuszczona na górną płytę czołową głowicy strzałowej poz. 5 za pomocą cylindrów usytuowanych wewnątrz głowicy strzałowej  a zespół prasujący półformy górnej poz.3 opuszczony zostaje na skrzynię formierską górną zamykając ja od góry płytą modelową . Po zamknięciu płytami modelowymi od dołu i od góry skrzyń formierskich, zostają utworzone komory formowe – górna i dolna, w których wytwarza się podciśnienie poprzez połączenie tych komór pośrednio przez oba zespoły prasujące z zespołem systemu podciśnieniowego poz. 6.

Po uprzednim zamknięciu zasuwami od góry zbiorników zespołów strzałowych poz. 4 następuje operacja wstrzeliwania masy formierskiej  do obu komór formowych / komór technologicznych/. W tym celu zostają otwarte oba zawory strzałowe zespołów strzałowych poz. 4. Szybkie otwarcie zaworów strzałowych mających duży przekrój przelotowy powoduje momentalny,  o charakterze wystrzału, wlot sprężonego powietrza z obu blisko położonych zbiorników nadciśnieniowych do zbiorników zespołów strzałowych poz.4, oddziaływując  na znajdującą się tam masę formierską . Duża energia sprężonego powietrza powoduje wepchnięcie określonej porcji masy przez otwory strzałowe głowicy strzałowej poz. 5 do dolnej i górnej przestrzeni technologicznej / dolnej i górnej komory roboczej/.

Po wykonaniu operacji następuje szybkie zamknięcie obu zaworów strzałowych z jednoczesnym odpowietrzeniem zbiorników zespołów strzałowych poz. 4. W celu ułatwienie wykonywania operacji wstrzeliwania masy formierskiej do skrzyń , zbiorniki zespołów  strzałowych  poz. 4 posiadają podwójne ścianki, w których wykonane są  otwory dmuchowe zapobiegające przywieraniu masy do ścianek. Sprężone powietrze przedostając się tymi otworami do wewnątrz usuwa masę z bocznych  ścian zapobiegając jej zawisaniu. Zjawisko to powoduje łatwiejsze przejście porcji masy przez  zbiorniki zespołów strzałowych w kierunku głowicy strzałowej poz. 5 oraz powoduje dodatkowo jej spulchnienie. Głowica strzałowa poz. 5 na swoich górnych i dolnych powierzchniach  czołowych posiada stożkowe otwory strzałowe, które sprawiają , ze przed wylotem masy do obu skrzyń zagęszcza się ona na tych otworach i wypychana jest sprężonym powietrzem w postaci ładunków ubitej masy.

Wstrzeliwanie masy formierskiej daje wstępne zagęszczenie obu półform. Właściwe prasowanie odbywa się od strony płyt modelowych / płytą modelową/ i realizowane jest za pomocą cylindrów hydraulicznych zespołu prasującego dolnego poz. 2 i górnego poz. 3.

W trakcie tej operacji następuje wzajemne przemieszczanie się ramki nadmiarowej górnej i dolnej względem płyty modelowej  górnej i dolnej i wpychanie znajdującej się w tych przestrzeniach masy formierskiej do skrzyń. Efektem tego zjawiska jest znaczne zagęszczenie obu półform. Operacja prasowania  może się odbywać również z wykorzystaniem zespołu sytemu podciśnieniowego poz. 6.

Towarzyszące  przy prasowaniu półform podciśnienie likwiduje wszelkie „ poduszki powietrzne” i zwiększa znacznie efekty zagęszczenia półform.

Po wykonaniu obu półform następuje ich oddzielenie . w tym celu zespół prasujący półformy  dolnej poz. 2 zostaje przemieszczany w skrajne dolne położenie. W trakcie tego ruchu półforma dolna osiada na oporach stałych zespołu transportu półform dolnych poz.8 .

Moment ten rozpoczyna operację oddzielenia a cały zespół w tym okresie przemieszcza się z mniejszą prędkością stwarzając dogodne warunki operacji  oddzielania. W celu oddzielenia półformy górnej od modelu górna ramka nadmiarowa dociska skrzynię formierską do głowicy strzałowej poz. 5, natomiast stół wraz z płytą modelową zespołu prasującego półformy górnej poz. 3 zostaje przemieszczony w górne , wyjściowe położenie. Docisk ramki

nadmiarowej do skrzyni formierskiej poz. 16 przy jednoczesnym ruchu w górę płyty modelowej powoduje korzystne oddzielenie półformy od modelu. Docisk ramki nadmiarowej trwa aż do momentu maksymalnego wysunięcia się jej względem płyty modelowej / max. wysunięcie tłoczysk cylindrów ramki nadmiarowej/, dalej wspólnie z całym zespołem prasującym poz. 3 osiąga skrajne górne położenie.

Oddzielona pólforma górna zostaje przemieszczona cylindrami znajdującymi się w korpusie głowicy strzałowej poz. 5 do poziomu transportu półform górnych , gdzie zostaje zamocowana w zespole transportu poz. 9.

Obie oddzielone półformy zostają transportowane za pomocą  zespołów transportu półform  dolnych poz. 8 i górnych poz. 9 na stanowiska I i II, gdzie następują operacje odwracania półform, składania form oraz ich usuwanie ze skrzyń formierskich.

Półforma dolna transportowana jest wnęką do dołu. Z uwagi na zaprószenia, zanieczyszczenia oraz oberwania z otworów strzałowych głowicy strzałowej poz. 5 masy formierskiej, pozycja transportu półformy jest korzystna  gdyż nie ulega zanieczyszczeniu  wnęka półformy.

Po przetransportowaniu półformy górnej na stanowisko I, II można dokonywać na niej zabiegów rdzeniowania, pokrywania powłok , sprawdzania wnęki form itp. Następnie dokonuje się odwrócenia półformy przy pomocy zespołu odwracania poz. 13 w celu uzyskania prawidłowego położenia przed operacją składania.

Natomiast półforma dolna na stanowisku II lub III zostaje odwrócona i przygotowana do transportu na stanowisko rdzeniarskie. W tym celu stół zespołu składania i wypychania form poz. 10 ze swego skrajnego, dolnego położenia przemieszczany jest za pomocą cylindra hydraulicznego w górę. W trakcie tego ruchu stół zabiera z dolnego poziomu transportu form poz. 12 płytę podformową poz. 18. Następnie poprzez płytę podformową unosi półformę dolną nad zespól transportu rolkowego półform dolnych. Na tym poziomie odbywa się poprzeczne przemieszczanie / na stanowisko rdzeniowania/, jeszcze nie rdzeniowanej pólformy przez inną wcześniej zardzeniowaną półformę dolną. Podczas dalszego ruchu w górę zespół składania i wypychania poz. 10 i osiągnięciu skrajnego , górnego położenia, zabrana po drodze zardzeniowana półforma dolna zostaje złożona z półformą górną w formę. Następnie po uprzednim zejściu zespołu stempla poz. 11 w dolne położenie, odbywa się usuwanie formy ze skrzyń formierskich. W tym celu cylindry wypychania zamocowane do stołu zespołu składania i wypychania poz. 10  unoszą zestaw skrzyń formierskich , natomiast forma zostaje unieruchomiona pomiędzy stemplem poz. 11 a płytą podformową poz. 18. W trakcie powrotnego ruchu w dół całego zespołu składania i wypychania poz. 10, skrzynia formierska górna poz. 16 osiada na oporach odchylnych w zespole transportu półform górnych poz. 9, natomiast skrzynia formierska dolna poz. 15 osiada na oporach stałych  w zespole transportu półform dolnych poz. 8. Podczas dalszego ruchu w dół zespołu płyta podformowa poz. 18 wraz z formą osiada na rolkach zwartych listew odchylnych zespołu transportu form poz. 12 na poziomie górnym.

Wykonane na trzystanowiskowej maszynie formierskiej formy przemieszczane są od maszyny do przenośnika dochładzającego poz. 4 dwoma ciągami transportowymi na ich górnych poziomach transportowych. W obu ciągach transportowych zainstalowane są urządzenia obciążające poz. 5 oraz wspólne urządzenie do zalewania poz. 6.

W zależności od potrzeb zewnętrznie usytuowany transport obciągników może być zainstalowany wewnątrz miedzy ciągami transportowymi a urządzenie do zalewania może być rozczłonowane i usytuowane na zewnątrz. Zalane formy tunelem chłodzącym transportowane są na stanowiska spychania poz. 2 skąd spychane są z płyt podformowych na przenośnik dochładzający poz. 4. W zależności od potrzeb technologicznych przenośnik dochładzający może mieć różne długości.

Wychłodzone formy przemieszczane są na kratę inercyjną poz. 7 gdzie następuje oddzielenie odlewu od masy formierskiej. Krata może być zastąpiona korzystnie dowolnym urządzeniem bębnowym do chłodzenia oraz oddzielenia odlewów od masy formierskiej.

Puste płyty podformowe przemieszczane są do narożników poz. 3 skąd po opuszczeniu ich na dolny poziom transportowy, transportowane są w kierunku powrotnym do maszyny  formierskiej poz. 1.

Obniżając wydajność linii o połowę istnieje możliwość jej pracy z wykorzystaniem jednego ciągu transportowego form. W innych wariantach linii formierskich istnieje możliwość wyodrębniania z trzystanowiskowej maszyny formierskiej  stanowiska jednoczesnego wykonywania półformy górnej i dolnej tworząc w ten sposób jednopozycyjną maszynę formierską, która będzie współpracować z jednym ciągiem transportu form.

2.5. Zalety proponowanego rozwiązania

  • duża wydajność,
  • możliwość dokonywania zabiegów technologicznych na półformie górnej,
  • mała powierzchnia potrzebna do zainstalowania,
  • korzystne prasowanie od strony modelu,
  • zwarta konstrukcja maszyny formierskiej,
  • możliwość pracy jednym z ciągów transportowych form,
  • wstrzeliwanie masy formierskiej prostopadle do płyt modelowych,
  • jednoczesne wykonywanie półformy górnej i dolnej na jednym stanowisku roboczym,
  • dogodne stanowiska zakładania rdzeni,
  • bardzo mała ilość skrzyń formierskich stosowanych w obiegu.

3. ORYGINALNE WĘZŁY KONSTRUKCYJNE NOSZĄCE CECHY NOWOŚCI NA SKALĘ ŚWIATOWĄ.

  • sposób wstrzeliwania masy formierskiej do komory technologicznej poprzez stałą głowicę strzałową usytuowaną między skrzynią formierską górną i dolną,
  • wkład wymienny umożliwiający dogodne wstrzeliwanie masy formierskiej oraz jego usytuowanie wewnątrz głowicy strzałowej,
  • sposób transportu półform górnych i dolnych a zwłaszcza dolnych na stanowiska rdzeniarskie.

CT2-172[1]-ALFb-60

Rys. nr CT2-172. Automatyczna linia formierska do wykonywania form w skrzynkach usuwalnych.

CT2-172A[0]-Agregat-form-Model

Rys. nr CT2-172A. Trzystanowiskowy agregat formierski do formowania w skrzynkach usuwalnych.

Zapraszamy do współpracy

Pobierz artykuł