Процессом формовки в почве считается изготовление форм непосредственно на земляном плацу формовочного участка.
Открытый тип почвенной формовки используется для производства неответственных отливок, имеющих плоскую верхнюю грань. Работа начинается с подготовки постели. Для этого на участке выкапывается яма, диаметр которой несколько превышает проекцию модели, а глубина — высоту самой модели (ориентировочно на длину лопаты). Коксовую постель создают для обеспечения эффективного отвода газов, возникающих при заливке. Аналогично, для улучшения охлаждения металла и отвода газов, в постель могут укладываться трубы или наноситься каналы. При работе с относительно тонкими отливками (например, плитами), не генерирующими избыточного объема газов на единицу площади, вместо коксовой постели допускается использование мягкой. Горизонтальность верхней поверхности усаженной модели контролируется уровнем. Боковые стороны модели обкладывают формовочной смесью и плотно утрамбовывают. После зачистки смеси вровень с моделью и заглаживания поверхности, вырезают литниковую чашу и прокладывают канал для подачи металла. На противоположной стороне модели формируют аналогичный канал с приямком для удаления излишков металла. Для повышения газопроницаемости уплотненного слоя с помощью изогнутого душника наносятся каналы. После извлечения модели и финишной отделки форму припыливают, после чего заливают металлом через литниковую чашу, установленную в небольшой приставной опоке или на стержне. В этот момент поверхность металла покрывают слоем мелкодисперсного древесного угля и сухой землей. Для создания массивных и тяжелых изделий применяется закрытая почвенная формовка, где верхняя часть отливки формируется в опоке, а нижняя — в твердой постели. При данном методе после завершения осаживания модели плоскости разъема выравнивают и присыпают сухим разделительным песком. Затем модель накрывают опокой, устанавливают модели стояков и выпоров, после чего заполняют верхнюю часть формы смесью. После набивки опоки и создания вентиляционных каналов прорезают литниковую чашу и вынимают модели стояков и выпоров. Затем верхнюю опоку снимают, извлекают модель, обрабатывают форму, укрепляют углы и выступы шпильками (прошпиливают), посыпают угольным порошком и накрывают нижнюю часть верхней опокой. Чтобы избежать перекосов, верхнюю опоку ориентируют по направляющим колышкам, вбитым в постель до начала формовки верхней части. Собранную форму нагружают, после чего полость заполняют жидким металлом. Отвод газов осуществляется через трубы.
Формовка по шаблону.
При производстве индивидуальных отливок использование шаблонов может быть технически оправданным и экономически выгодным. Шаблон представляет собой доску с металлической кромкой, профиль которой соответствует будущей форме. После монтажа стального шпинделя (оси) с установленным шаблоном вокруг опоры формируют постель и прокладывают наружу газоотводную трубу для выхода газов. Затем сверху насыпают формовочную смесь по контуру шаблона и утрамбовывают ее. Путем вращения шаблона и удаления излишков смеси формируют поверхность земляной модели, повторяющую наружный контур отливки. Эту поверхность обрабатывают разделительным песком или тонкой бумагой, сверху устанавливают опоку, модель литника и проводят заформовку опоки. После набивки и снятия опоки на шпиндель надевают шаблон для формирования выемки, соответствующей внутреннему контуру изделия.
Формовка по шаблону вращения.
По завершении создания нижней части формы шпиндель демонтируют, а образовавшееся отверстие заделывают землей. Нижнюю часть формы перекрывают опокой и проводят заливку. В зависимости от габаритов, конфигурации и объема партии, ручная формовка может осуществляться различными способами.
Формовка по скелетной модели.
Формовка по скелетной модели применяется для крупногабаритных изделий и сочетает в себе методы формовки по модели и по протяжному шаблону. Скелетную модель, толщина стенок которой соответствует толщине будущей отливки, заформовывают в почве. После обработки внутренней поверхности формы ее застилают бумагой. На полученном подобии стержневого ящика изготавливают стержень, верхнюю часть которого зачищают шаблоном. Затем верхнюю часть модели снимают, извлекают стержень и с помощью того же шаблона удаляют смесь в промежутках между брусками нижней модели. После извлечения нижней части модели проводят отделку формы и создание литниковой системы.
Формовка в двух опоках.
Данный метод, применяемый как с цельными, так и с разъемными моделями, широко используется в машиностроительном литье. Если модели имеют малые размеры, их можно формовать в одной опоке группами. При этом зазор между моделями составляет 20-25 мм, а от края опоки — 20-30 мм. Как правило, отливку размещают в нижней опоке, а литниковую систему и выпоры — в верхней. Процесс выглядит так: модель очищают от смеси, припыливают и укладывают гладкой стороной на подмодельную доску. Затем устанавливают нижнюю опоку и через сито насыпают слой облицовочной смеси, после чего слоями по 50-70 мм добавляют наполнительную смесь и уплотняют ее. Излишки сверху срезают линейкой, а душником делают каналы, не доходящие до модели на 10-15 мм. Набитую нижнюю опоку переворачивают на 180 градусов, заглаживают плоскость разъема, присыпают песком и накрывают верхней опокой. В верхней опоке размещают модели стояков и выпоров так, чтобы они не касались стенок и крестовин. После уплотнения смеси и извлечения моделей стояков и выпоров опоку поднимают и ставят на ребро или разворачивают на 180 градусов. Если не используются модели питателей и шлакоуловителей, литники прорезают вручную до момента извлечения модели. После удаления модели форму исправляют, обдувают, припыливают и при необходимости устанавливают стержни. Затем верхнюю опоку осторожно ставят на нижнюю по штырям. Точное совмещение обеспечивается контрольными штырями в центрирующих ушках. Существует два метода спаривания: «штырем» или «на штырь». В первом случае штыри входят в ушки верхней опоки и проходят через втулки нижней. При методе «на штырь» штыри закреплены в ушках нижней опоки, а верхняя садится на них своими отверстиями.
В массовом производстве данный метод является наиболее распространенным. Чтобы избежать прорыва металла через стык, опоки скрепляют металлическими скобами. Контрольные штыри после сборки извлекают для использования при стыковке следующей пары.
Формовка в двух опоках по разъемной модели.
При использовании разъемной модели на модельную плиту устанавливают нижнюю часть модели лицевой стороной вверх, а на ту же доску ставят нижнюю опоку ушками вниз. Модель, протертую керосином, припудривают и засыпают слоем облицовочной смеси (15-20 мм). Затем опоку заполняют наполнителем, утрамбовывая сначала клиновой трамбовкой по углам, а затем плоской по всей площади. Набитую опоку накалывают душником, переворачивают на 180° и ставят на ровную площадку. Затем на нижнюю опоку ставят верхнюю, припудривают модель, устанавливают модели литников и выпоров и заформовывают верхнюю опоку по аналогии с нижней. После набивки и создания вентиляционных каналов в верхней опоке извлекают модели стояков и выпоров, расширяя верхушку стояка в форму чаши. Затем верхнюю опоку снимают, ставят разъемом вверх, прорезают питатели на нижней полуформе и смачивают кромки в местах контакта с моделями, чтобы избежать осыпания смеси. После этого модели извлекают подъемником, исправляют дефекты, припыливают, заглаживают поверхности, ставят стержень и собирают форму, устанавливая верхнюю опоку на направляющие штыри. Для сложных изделий может потребоваться три и более опоки, если конструкция требует нескольких плоскостей разъема для удаления частей модели.
Формовка с подрезкой.
Используется для неразъемных моделей со сложной или изогнутой геометрией. Модель укладывают на подмодельный щит и заформовывают в нижней опоке. Затем опоку переворачивают на 180° и с помощью ланцета или гладилки подрезают плоскость разъема, удаляя смесь по периметру модели для ее беспрепятственного извлечения. Подрезка ведется до тех пор, пока не освободятся части, препятствующие удалению. В результате образуется выемка с пологими стенками, что облегчает извлечение земляного выступа (болвана), создаваемого верхней полуформой. Плоскость разъема заглаживают и присыпают песком. Далее на нижнюю опоку ставят верхнюю, устанавливают модели литников и набивают верхнюю опоку стандартным способом. При снятии верхней опоки важно следить, чтобы земляной болван не обрушился. Затем модель извлекают из нижней опоки, отделывают форму и собирают для заливки. Этот метод подходит для небольших объемов производства.
Формовка с фальшивой опокой.
Данный метод является модификацией формовки с подрезкой. Фальшивая опока выступает в роли фигурного подмодельного щитка и используется только на этапе формовки. Процесс таков: на щиток ставят опоку, заполняют ее смесью и плотно набивают. Излишки срезают, опоку переворачивают разъемом вверх и заглаживают поверхность. В форме делают углубление по контуру модели, куда легкими ударами молотка осаживают модель, затем расталкивают и вынимают. Отпечаток посыпают песком и снова укладывают модель в форму. На эту «фальшивую» опоку ставят нижнюю опоку для формовки нижней полуформы. После набивки обе опоки переворачивают на 180° и снимают фальшивую опоку, оставляя модель в нижней. Далее процесс идет стандартно. Для серийного выпуска фальшивую опоку изготавливают из гипса или глины, используя ее как постоянный фигурный щит.
Формовка по модели с отъемными частями.
Этот способ практически идентичен описанным ранее. Модель размещают на щите, накрывают опокой и заполняют смесью. При уплотнении важно проявлять осторожность вблизи отъемных элементов, чтобы не сместить их. После этого шпильки извлекают, а опоку переворачивают на 180°. Затем на нижнюю опоку ставят верхнюю, аккуратно уплотняют смесь вокруг отъемных деталей, вынимают шпильки и завершают набивку. После извлечения модели и ее частей форму обрабатывают и готовят к заливке.
Формовка в стержнях (жакетах) ХТС.
Метод применяется для изделий сложной формы (турбины, валы, ребристые цилиндры) и требует высокой точности поверхности. Форма собирается из отдельных сухих стержней, скрепленных струбцинами или зажимами. Иногда используется сборка в специальных жакетах. Жакетная формовка обеспечивает чистоту поверхностей без пригара и минимальные припуски на механическую обработку. Это упрощает производство, исключая этап подготовки формовочной смеси. При использовании прогрессивных технологий (быстросохнущие смеси, отверждение в ящиках) отпадает необходимость в сушке стержней. Для защиты от пригара стержни предварительно красят быстросохнущей краской. Несмотря на преимущества, метод может быть дорогим, поэтому его применение должно быть экономически обоснованным. Все вышеупомянутые процессы требуют ручной набивки и уплотнения смесей, что характеризуется низкой производительностью и тяжелым физическим трудом.
Формовка по модели с перекидным «болваном».
Это способ формовки по разъемной модели с глубокими полостями или впадинами, выполняемый без использования стержней с помощью «болвана». Метод применяется в единичном и мелкосерийном производстве для снижения затрат на изготовление стержневой оснастки.
