Pobierz

XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH W TECHNOLOGII
WYTAPIANYCH MODELI
Roman WRONA 1
Eugeniusz ZIÓŁKOWSKI2
Marcin ŚLAZYK 3
Paweł BAŃBUŁA 4
Wprowadzenie
W technologii wykonania odlewów, etapem końcowym jest proces oczyszczania
i wykańczania. Proces ten polega na usunięciu z odlewów masy formierskiej i rdzeniowej,
co wiąże się z uzyskaniem odpowiedniej czystości i jakości powierzchni. Spośród wielu
metod stosowanych w procesie oczyszczania, dominującą rolę spełnia metoda
oczyszczania ściernego. Oczyszczanie ścierne jest wtedy skuteczne, gdy strumień
materiału czyszczącego np. śrutu, będzie docierał do wszystkich miejsc, z których należy
usunąć masę. Proces oddziaływania strumienia na powierzchnię jest złożony i zależy
od konstrukcji oraz parametrów eksploatacyjnych maszyn (oczyszczarek), a także
od geometrii przestrzennej odlewu i technologii wykonania formy odlewniczej.
W technologii wytapianych modeli, problem oczyszczania odlewów wynika
ze specyfiki wykonania formy, a w szczególności, gdy odlewy są drobne i połączone
w zestawy wraz z układem wlewowym. Potocznie zestawy te nazywane są choinkami,
co wynika z symetrycznego rozłożenia pojedynczych odlewów wokół wlewu głównego.
Sposób połączenia odlewów z wlewem głównym wynika z technologiczności układów
doprowadzających oraz z dążenia do uzyskania optymalnej wydajności z zestawu – formy.
W konsekwencji otrzymuje się zwartą przestrzennie bryłę, w której zewnętrzne ścianki
odlewów są odsłonięte i dostępne dla strumienia śrutu, natomiast wewnętrzne
oraz pośrednie ściany są zasłonięte częściowo lub całkowicie przez kolejne odlewy
lub centralny układ wlewowy. W podobnym ułożeniu będą otwory przelotowe
lub nieprzelotowe. Względem tych powierzchni i otworów strumień śrutu będzie działał
w ograniczonym stopniu, powodując niecałkowite oczyszczanie.
Stworzenie w pewnym stopniu dogodnych warunków do oczyszczania, zmierza
do zawieszania zestawów na mechanizmie zawieszkowym, którego konstrukcję tworzy
układ jezdny i układ zawieszania. W typowych oczyszczarkach układ jezdny stanowi
integralną część maszyny, dostosowany do konstrukcji komory oczyszczania i procesu
wprowadzania odlewów w strefę działania strumienia czyszczącego.
Natomiast układ zawieszania (potocznie – zawiesie) z reguły jest projektowany
indywidualnie do określonego asortymentu odlewów.
1
prof. dr hab. inż , Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie, [email protected]
dr hab. inż., prof. nz., Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie, [email protected]
3
dr inż., Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie, [email protected]
4
mgr inż., Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie
2
143
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
1.
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze
Przegląd przemysłowych mechanizmów zawieszania odlewów
Niezależnie od rozwiązań konstrukcyjnych, każdy mechanizm przeznaczony jest
do transportu odlewów ze stanowiska ich zawieszania do strefy działania strumienia
w komorze maszyny. Kinematyka ruchu mechanizmu jezdnego i konstrukcja układu
zawieszania są tymi czynnikami od których zależy efekt i wydajność oczyszczania.
Układy zawieszania wykonywane są jako uchwyty do mocowania pojedynczych,
kilku lub kilkunastu odlewów w zależności od ich masy i kształtu oraz do odlewów
ułożonych w zestawy o określonej strukturze przestrzennej.
Popularną konstrukcją przeznaczoną do oczyszczania elementów o kształcie
kołowym przedstawia rysunek 1 [1].
Rys. 1. Układ zawieszania do odlewów koła, tarczy
Układ ramion zapewnia pozostawienie dostatecznej ilości miejsca pomiędzy
oczyszczanymi odlewami co ułatwia dotarcie strumienia do wszystkich oczyszczanych
powierzchni, a tym samym uzyskanie dobrych efektów oczyszczania.
Dość oryginalnym rozwiązaniem jest konstrukcja przedstawiona na rysunku 2 [2].
144
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
Rys. 2. Układ zawieszania odlewów tulei
Ułożenie odlewów zapewnia swobodę wysypywania się śrutu z profili wewnętrznych
przelotowych. Konstrukcja posiada podstawę umożliwiającą nakładanie odlewów
w dowolnym miejscu zakładu oraz niezależny transport w rejon działania mechanizmu
jezdnego.
Grupę zróżnicowanych układów zawieszania przedstawiono na kolejnych
rysunkach [3]. Na rysunku 3 przedstawiona jest prosta zawieszka przeznaczona
do oczyszczania odlewów pojedynczych o dużej masie i gabarytach. Zapewnia dobre
oczyszczanie powierzchni zewnętrznych, natomiast uniemożliwia oczyszczanie profili
wewnętrznych.
145
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze
Rys. 3. Zawieszka pojedyncza
Do oczyszczania odlewów średniej wielkości o kształcie cylindrycznym stosowany
jest układ podany na rysunku 4.
Rys. 4. Zawieszka przeznaczona do oczyszczania odlewów średniej wielkości o kształcie
cylindrycznym
Ułożenie odlewów ułatwia swobodne wysypywanie się czyściwa z profili
wewnętrznych oraz stwarza dobre warunki do oczyszczania powierzchni zewnętrznych.
146
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
Dość nietypową konstrukcją ażurową układu zawieszania przedstawia rysunek 5 [3].
Zapewnia ułożenie odlewów w jednej płaszczyźnie, co wpływa pozytywnie na efekt
oczyszczania.
Rys. 5. Układ zawieszania ażurowy
Projekty indywidualnych rozwiązań o przeznaczeniu uniwersalnym do oczyszczania
odlewów płaskich i przestrzennie rozbudowanych przedstawiono na rysunku 6 [4].
147
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze
Rys. 6. Układ uniwersalny
2.
Koncepcja projektowa układu zawieszania zestawów odlewów
Odlewy w zestawach wykonane technologią wytapianych modeli są oczyszczane
dwuetapowo. Etap pierwszy polega na zgrubnym udarowym usunięciu masy ceramicznej,
natomiast w drugim etapie poddawane są oczyszczaniu metodą ścierną. W tym celu
zestawy zawieszane są na prostych ramionach tworzących układ zawieszki (rys. 7) [5].
148
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
Rys. 7. Zawieszka z zestawami odlewów.
Gęste ułożenie odlewów oraz brak możliwości ich obrotu wokół własnej osi skutkuje
powstawaniem tzw. stref cienia, do których nie dociera strumień śrutu. Aby poprawić
skuteczność oczyszczania, zestawy odlewów są okresowo obracane ręcznie na ramionach,
co wymaga przerywania procesu. Celem obracania w osi pionowej zestawu o pewien kąt,
jest ustawienie, pierwotnie zasłoniętych powierzchni odlewów, w strefie działania
strumienia śrutu. Pomimo tej operacji całkowite usunięcie masy z odlewów przebiega ze
zmiennym efektem.
Projektując nową konstrukcję przyjęto założenia wynikające z kinetyki procesu
oczyszczania oraz warunków eksploatacyjnych oczyszczarek. Z głównych założeń
konstrukcja powinna spełniać takie funkcje jak:
- możliwość działania strumienia na wszystkie powierzchnie odlewów,
- swobodny obrót zestawu odlewów wokół własnej osi pionowej, wywołany
działaniem strumienia śrutu na zestaw,
- stabilne i pewne mocowanie zestawu,
- ciągłość procesu,
- łatwą i bezpieczną obsługę.
Koncepcję mogącą spełnić stawiane wymagania przedstawiono na rysunkach 8 i 9
[9].
149
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze
Rys. 8. Widok układu zawieszkowego w ujęciu przestrzennym
150
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
Rys. 9. Widok w płaszczyźnie pionowej
Z części składowych układu, główną rolę spełnia uchwyt dolny i uchwyt górny.
Uchwyt dolny (rys. 10) stanowi gniazdo obrotowe, w którym ustawiona jest stopa wlewu
głównego. Natomiast uchwyt górny (rys. 11 i 12) jest elementem centrującym zestaw
poprzez zbiornik wlewu głównego. Pozostałe elementy – szkielet główny, ramię,
podstawa, są elementami łączącymi w zintegrowaną całość oraz stabilizującymi układ.
151
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urządzenia odlewnicze
Pomiędzy uchwytem górnym i dolnym oraz ramieniem łączącym mogą być stosowane
odmienne konstrukcje przystosowane do zróżnicowanego asortymentu odlewów.
Rys. 10. Uchwyt dolny
Rys. 11. Uchwyt docisk górny
152
XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010
KONSTRUKCJA UKŁADU ZAWIESZKOWEGO DO
OCZYSZCZANIA ODLEWÓW WYKONANYCH
W TECHNOLOGII WYTAPIANYCH MODELI
Rys. 12. Uchwyt górny i dolny
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Strona internetowa firmy MBJ Polska, www.mbjsc.pl
Materiały techniczne i handlowe firmy STENA
Strona internetowa firmy COGEIM, www.cogeinspolska.pl
Materiały techniczne udostępnione przez Odlewnie Polskie w Starachowicach
Strona internetowa firmy SPEC-Odlew, www.spec-odlew.pl
Materiały techniczne i handlowe firmy TECHNICAL
Strona internetowa firmy TECHNICAL, www.technical.com.pl
Strona internetowa firmy GG Traiding, www.ggtraiding.pl
Bańduła P.: Koncepcja projektowa zawieszki do oczyszczarki oczyszczającej odlewy
wykonane metodą wytapianych modeli. AGH, paca dyplomowa, Kraków 2008
153