UA99422U

UA99422U - METHOD OF FORMATION

Info

Publication number: UA99422U
Application number: UAU201410278U
Authority: UA
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-06-10

Abstract

Спосіб формування включає пошарове насипання сухої піщаної суміші на модель чи в робочу порожнину стрижневого ящика, зволоження сухої піщаної суміші шляхом контактування її з рідинно-повітряною дисперсією, внаслідок цього зволоження зв'язування цієї суміші до монолітного стану, що в результаті призводить до створення піщаної форми чи стрижня. Пошарове насипання сухої піщаної суміші виконують принаймні одноразовим насипанням дозованої кількості цієї суміші при контактуванні її з рідинно-повітряною дисперсією шляхом проникнення піщин цієї суміші крізь рідинно-повітряну дисперсію, що створюють між моделлю та дозатором, з якого виконують насипання, та/або шляхом нанесення рідинно-повітряної дисперсії на поверхню шару цієї піщаної суміші, або шляхом створення направленого потоку рідинно-повітряної дисперсії, в який подають суху піщану суміш з утворенням спільного потоку цих дисперсії і суміші.The molding method involves layer-by-layer filling of the dry sand mixture onto the model or in the working cavity of the rod box, wetting the dry sand mixture by contacting it with liquid-air dispersion, thereby wetting the binding of the mixture to a monolithic state, which results in the formation of a sand or the rod. Layer-by-layer filling of the dry sand mixture is performed at least once by filling the metered amount of this mixture in contact with the liquid-air dispersion by penetrating the sand of the mixture through the liquid-air dispersion created between the model and the dispenser from which the filling is carried out and / or deposited. -air dispersion to the surface of the layer of this sand mixture, or by creating a directional flow of liquid-air dispersion, which serves dry sand mixture to form a joint flow of these varnishes and mixtures.

Description

Корисна модель належить до ливарного виробництва, зокрема до способів виготовлення піщаних ливарних форм та стрижнів.The useful model belongs to foundry production, in particular to methods of manufacturing sand casting molds and rods.

Відомий спосіб формування, що включає застосування сухих сипучих піщаних сумішей з додаванням гіпсу, такі суміші поставляються в мішках чи їх замішують в сухому стані в ливарних цехах (1|. Ними формують після зволоження замішуванням з водою сухих сумішей із сипких матеріалів до рідкорухомого стану (наприклад, такого складу: 25...30 95 води, 30...35 95 гіпс, решта пісок |2І) з наступним зв'язування цієї формувальної суміші внаслідок такого зволоження (гіпс при взаємодії з водою твердіє) до монолітних піщаних форм переважно для кольорового лиття по виплавлюваних моделях (ЛВМ).There is a known method of forming, which includes the use of dry loose sand mixtures with the addition of gypsum, such mixtures are supplied in bags or are mixed in a dry state in foundries (1|. They are formed after moistening by mixing with water dry mixtures of loose materials to a fluid state (for example , with the following composition: 25...30 95 water, 30...35 95 gypsum, the rest sand |2I) followed by the binding of this molding mixture as a result of such hydration (gypsum hardens when interacting with water) into monolithic sand molds mainly for color casting on molten models (LVM).

Хоча піщані суміші з гіпсом мають добру вибивальність, недоліком таких піщаних сумішей є підвищена вологість, не менше 6,5 95, навіть із застосуванням ПАР для підвищення рухливості; внаслідок швидкого схоплювання гіпсу при перемішуванні суміш швидко втрачає рідку рухливість, а в подальшому і міцність (ЗЇ. При малому вмісті води така рідкорухома гіпсова суміш погано заливається, сильно густіє, швидко твердне, і, щоб отримати необхідну міцність, в гіпсо-піщану суміш треба вводити 10...15 95 гіпсу і мінімум 8...9 95 води |4). Аналогічний склад з таким же вмістом води мають піщано-цементні суміші (і суміші з гіпсом і цементом) для ливарних форм. Підвищена вологість вимагає тривалого сушіння таких сумішей для уникнення тріщин форм.Although sand mixtures with gypsum have good knock-out properties, the disadvantage of such sand mixtures is high humidity, not less than 6.5 95, even with the use of surfactants to increase mobility; due to the rapid setting of gypsum during mixing, the mixture quickly loses its liquid mobility, and subsequently its strength (ZI. With a low water content, such a liquid-mobile gypsum mixture does not pour well, thickens strongly, quickly hardens, and in order to obtain the necessary strength, it is necessary to add gypsum-sand mixture to the gypsum-sand mixture enter 10...15 95 of gypsum and at least 8...9 95 of water |4). Sand-cement mixtures (and mixtures with gypsum and cement) for foundry molds have a similar composition with the same water content. Increased humidity requires long-term drying of such mixtures to avoid cracks in the forms.

Вищеописаний процес формування традиційний для відомих способів, в яких зерна суміші перед ущільненням взаємодіють (замішують) зі сполучним матеріалом (часто, в т.ч. ії водою), який змочує, обволікає (плакує) зерна піску, утворюючи на їх поверхні суцільну плівку (41. Вода, змочуючи зерна, наприклад, кварцового піску, сама є слабким сполучним. При подальшому ущільненні ці плівкові оболонки сполучного взаємно склеюються, утворюючи манжети, завдяки чому суміш набуває міцність (44. Без такого змочування зерен піску було б відсутнє їх зв'язування з утворенням манжет в складі адгезійно-когезійного комплексу, виходячи із загальної концепції про міцність дисперсних систем (5).The above-described formation process is traditional for known methods in which the grains of the mixture before compaction interact (knead) with a binding material (often, including water), which wets, envelops (weeps) the grains of sand, forming a continuous film on their surface ( 41. Water, wetting the grains of, for example, quartz sand, is itself a weak binder. Upon further compaction, these film shells of the binder stick together, forming cuffs, thanks to which the mixture acquires strength (44. Without such wetting of the sand grains, their binding would be absent with the formation of cuffs as part of the adhesive-cohesive complex, based on the general concept of the strength of dispersed systems (5).

При цьому зерна наповнювача, вкриті сполучним, стикаються між собою через прошарки плівок, а приготування суміші перемішуванням та її ущільнення пов'язано з деформацією і руйнуванням одних клейких манжет між зернами і утворенням нових. Це вимагає значнихAt the same time, the grains of the filler, covered with a binder, come into contact with each other through layers of films, and the preparation of the mixture by mixing and its compaction is associated with the deformation and destruction of some adhesive cuffs between the grains and the formation of new ones. It requires significant

Зо витрат на обладнання, оснастку і енергію для перемішування й ущільнення сумішей, або витрати на перевід сумішей в рідкорухомий стан з їх перезволоженням, що часто веде до подальшого енергоємного сушіння. При цьому міцність сумішей практично завжди визначається міцністю зазначених манжет. А суцільна плівка сполучного не тільки склеює зерна, а й покриває їх поверхню. На поверхню пор в суміші, як правило, витрачається основна частина сполучного, вартість якого, в основному, визначає вартість суміші. Нещільне прилягання зерен піску (зерно до зерна) не тільки витрачає зайву кількість сполучного, а й сприяє пригару на виливках, оскільки вогнетривкість плівки сполучного, як правило, нижче вогнетривкості піщинки.From the costs of equipment, equipment and energy for mixing and compacting mixtures, or the costs of converting mixtures into a liquid state with their rewetting, which often leads to further energy-intensive drying. At the same time, the strength of the mixtures is almost always determined by the strength of the specified cuffs. And a solid film of binder not only glues the grains together, but also covers their surface. As a rule, the main part of the binder is spent on the surface of the pores in the mixture, the cost of which mainly determines the cost of the mixture. The loose fit of the sand grains (grain to grain) not only wastes an excess amount of binder, but also contributes to burning on the castings, since the fire resistance of the binder film is, as a rule, lower than the fire resistance of a grain of sand.

Наступний менш витратний спосіб приготування і ущільнення суміші застосовують при вакуумному формуванні з сипкої суміші, традиційно використовуваної при вакумно-плівковій формовці (ВПФ) і литті за газифікованими моделями (ЛІГМ). Він не вимагає дорогого формувального обладнання, значних енерговитрат і складається з короткочасного віброущільнення сухої сипкої суміші (Є|Ї протягом 20...90 с на вібростолі до максимально можливої щільності. Зерна піску переважно стикуються своєю поверхнею без плівок сполучного.The next less expensive method of preparation and compaction of the mixture is used in vacuum forming from a loose mixture, traditionally used in vacuum film molding (VFP) and casting according to gasified models (LIGM). It does not require expensive molding equipment, significant energy consumption and consists of short-term vibration compaction of a dry, loose mixture (Э|Й for 20...90 s on a vibrating table to the maximum possible density. The sand grains are mostly connected by their surface without binder films.

Приготування суміші відбувається взагалі без змішувача додаванням свіжого піску в багаторазово застосовувану відпрацьовану суміш часто з переміщенням сипкої суміші пневмотранспортом. Це мотивує ідею про економію витрат на перемішування і ущільнення формувальної суміші в сипкому стані без явищ склеювання-розклеювання її часток та обволікування їх зайвою кількістю часто дорогого сполучного, що часто потребує сушіння форми або стрижня в сушарках або пальниками. Підвищення ймовірності газових і пригарних дефектів також пов'язано з надлишком сполучного і вологи.The preparation of the mixture takes place without a mixer at all, by adding fresh sand to the repeatedly used spent mixture, often with the movement of the loose mixture by pneumatic transport. This motivates the idea of saving costs for mixing and compacting the molding mixture in a loose state without the phenomena of gluing-de-gluing of its particles and covering them with an excessive amount of often expensive binder, which often requires drying the mold or rod in dryers or burners. An increase in the probability of gas and sticking defects is also associated with an excess of binder and moisture.

Також на відміну від більшості застосовуваних в наш час способів приготування сумішей механічним перемішуванням піску з сполучними матеріалами І/)Ї, що викликає завищену витрату сполучних матеріалів, з тривалістю приготування сумішей цими способами, що обчислюється хвилинами, відомий спосіб, що дозволяє на порядок скоротити час приготування суміші і довести витрату сполучного нижче 1 9о від ваги піску І8|). Це досягається приготуванням сумішей шляхом осадження сполучного на поверхні піску в псевдозрідженому шарі, в якому зріджуючим агентом формувального піску служить сполучне у вигляді туману (аерозолю), що являє собою газове дисперсійне середовище із завислими в ньому частками - дисперсною фазою. Змішувач складався з ємності для киплячого шару піску і ресивера для сполучного в бо стані туману. Після створення в ресивері сполучного туману і відкриття клапана між ресивером та ємністю з піском сполучний туман "зріджував" пісок, і через 15 с зерна піску покривались плівкою сполучного.Also, in contrast to the majority of methods of preparing mixtures by mechanical mixing of sand with binders II/)Y, which causes excessive consumption of binder materials, with the duration of preparation of mixtures by these methods, which is calculated in minutes, there is a known method that allows you to reduce the time by an order of magnitude preparation of the mixture and bring the consumption of the binder below 1.9% of the weight of the sand (I8|). This is achieved by preparing mixtures by depositing the binder on the surface of the sand in a fluidized bed, in which the binder in the form of fog (aerosol) serves as the liquefying agent of the molding sand, which is a gaseous dispersion medium with particles suspended in it - the dispersed phase. The mixer consisted of a container for a boiling layer of sand and a receiver for a binder in a fog state. After creating a binder mist in the receiver and opening the valve between the receiver and the container with sand, the binder mist "liquefied" the sand, and after 15 s the sand grains were covered with a film of binder.

Проте здійснення такого способу приготування суміші вимагає нестандартного обладнання (для створення киплячого шару піску та накопичення в ресивері аерозолю) і має технологічні труднощі для формування, при якому суміш слід перевантажити в формувальну оснастку і ущільнити її. Така суміш може злежуватися, висихати, втрачати сипучість порівняно із сумішами без плівок сполучного, а також вимагає складного енергоємного обладнання, традиційно застосовуваного для ущільнення формувальних сумішей. Звідси випливає мотивація до створення способу змочування піщинок суміші в процесі формування.However, the implementation of this method of preparation of the mixture requires non-standard equipment (for creating a boiling layer of sand and accumulation of aerosol in the receiver) and has technological difficulties for molding, in which case the mixture should be overloaded in the molding equipment and compacted. Such a mixture can stick together, dry out, lose flow compared to mixtures without binder films, and also requires complex energy-intensive equipment, traditionally used for compaction of molding mixtures. Hence the motivation to create a method of wetting the sand grains of the mixture during the forming process.

Відомо застосування в процесі піщаного формування рідинно-повітряної дисперсії, що створюється шляхом безповітряного розпилення нагрітої рідкої протипригарної фарби (9). Ця операція забезпечується нескладним устаткуванням, однак таке застосування при формуванні рідинно-повітряної дисперсії з нагрітої рідини використовується для переводу матеріалу синтетичної плівки в пластичний стан при її нанесенні на ливарну модель, зазначена дисперсія служить теплоносієм і для зв'язування піщаної суміші не призначена.It is known to use liquid-air dispersion in the process of sand molding, which is created by airless spraying of heated liquid non-stick paint (9). This operation is provided by simple equipment, however, this application in the formation of a liquid-air dispersion from a heated liquid is used to transfer the material of a synthetic film to a plastic state when it is applied to a foundry model, the specified dispersion serves as a heat carrier and is not intended for binding the sand mixture.

Відомо застосування при формуванні заповнення піском ливарної оснастки (контейнерних опок) за допомогою спеціальних пристроїв, які дозволяють пошарово насипати пісок навколо пінополістиролових моделей, що сприяє якісному ущільненню піску (10, 111. Однак у зазначених статтях описано застосування їх для отримання вакуумованих форм з сухого піску без введення в нього сполучного в процесі формування. Використання форм з піщаної суміші зі сполучним становить 90...95 95 за об'ємом лиття в піщані форми, що зберігає актуальність вдосконалення саме такого способу формування. Таким чином, вищеописані елементи різних способів, використані в різних цілях, показують технічну можливість їх поєднання в новому способі формування з отриманням ряду переваг.It is known to use sand-filled molding equipment (container molds) with the help of special devices that allow layer-by-layer pouring of sand around polystyrene models, which contributes to high-quality compaction of the sand (10, 111. However, the mentioned articles describe their use for obtaining vacuum molds from dry sand without introducing a binder into it during the molding process. The use of molds made of a sand mixture with a binder is 90...95 95 by the volume of casting into sand molds, which preserves the relevance of improving this particular method of molding. Thus, the above-described elements of various methods, used for different purposes, show the technical possibility of combining them in a new way of formation with a number of advantages.

Відомо застосування для ливарного виробництва верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК) у вигляді ЗБ-фрезерів для виготовлення ливарних моделей і піщаних форм з високою точністю і системами контролю розмірів моделей |12)|. Фрезерні верстати ЧПК випускаються серійно, способи обробки та системи ЧПК невпинно удосконалюються, однак фрезеруванню супроводжує багато відходів у вигляді стружки, а ряд матеріалів на основі піскуIt is known to use for foundry production machines with numerical program control (NPC) in the form of ZB-milling machines for the production of foundry models and sand molds with high accuracy and control systems of model sizes |12)|. CNC milling machines are produced in series, processing methods and CNC systems are constantly being improved, but milling is accompanied by a lot of waste in the form of chips, and a number of sand-based materials

Зо погано піддаються фрезеруванню через високу твердість зерен піску ії крихкість тонкостінних виробів.They are poorly amenable to milling due to the high hardness of the sand grains and the fragility of thin-walled products.

Крім верстатів з ЧПК в ливарних процесах застосовують технологію швидкого прототипування для виробництва піщаних виробів, яка також розширює своє застосування в будівництві, зокрема, з використанням маніпуляторів з ЧПК. Наприклад, в даний час за проектом 5іопе 5ргау Рго|есі створений робот на сонячних батареях. Він по команді з ноутбука в польових умовах виконує 3О-"друк" шляхом напилення масштабних каркасних легковагових будівельних конструкцій з підручних дисперсних мінеральних матеріалів (піску і грунту) при замішуванні їх в безперервно діючому змішувачі з рідким самотверднучим сполучним матеріалом (|13). Останній спосіб позбавлений операції ущільнення суміші, необхідної для досягнення високої міцності і вогнетривкості суміші, що контактує з розплавом металу, а також йому притаманні недоліки механічного перемішування піску зі сполучними матеріалами, традиційного для ливарного виробництва, що вказані вище. Сучасну автоматизацію формувальної технології доцільно поєднувати з новими рішеннями в галузі фізико-хімії процесів формування.In addition to CNC machine tools, rapid prototyping technology is used in foundry processes for the production of sand products, which also expands its application in construction, in particular, with the use of CNC manipulators. For example, currently a robot powered by solar batteries has been created under the project of 5iope 5rgau Rgo|esi. On command from a laptop in the field, he performs 3O-printing by spraying large-scale frame lightweight building structures from readily available dispersed mineral materials (sand and soil) while mixing them in a continuously operating mixer with a liquid self-hardening binder (|13). The latter method is devoid of the operation of compacting the mixture, which is necessary to achieve high strength and fire resistance of the mixture in contact with molten metal, as well as the inherent disadvantages of mechanical mixing of sand with binders, traditional for foundry production, which are indicated above. Modern automation of molding technology should be combined with new solutions in the field of physico-chemistry of molding processes.

Найбільш близьким до заявленого по технічному рішенню є спосіб формування, що включає нанесення сипкої піщаної суміші на модель, зволоження цієї суміші та внаслідок цього зволоження зв'язування (сполучення) її до монолітного стану, що в результаті призводить до створення міцної піщаної форми (14). В цьому способі застосовують, зокрема, разову крижану модель, продуктами розплавлення якої виконують зволоження піщаної суміші, а до суміші уводять матеріал, що твердне при взаємодії з водою внаслідок цього зволоження та призводить до зв'язування сипкої суміші до монолітного стану у вигляді піщаної форми, зокрема оболонкової. Сипкими компонентами, що здатні тверднути внаслідок гідратації, є такі кристалогідрати як гіпс, цемент та ін. Вони входять до складу кристалогідратних піщаних сумішей, при тепловій дії металу дегідратуються і здатні знову твердіти при зволоженні, що дозволяє застосовувати оборотні кристалогідратні суміші з освіженням їх кварцовим піском до 10 Фо ІбІ.The closest to the declared technical solution is the method of formation, which includes applying a loose sand mixture to the model, moistening this mixture and, as a result of this moistening, binding (combining) it to a monolithic state, which ultimately leads to the creation of a strong sand mold (14) . In this method, in particular, a disposable ice model is used, the products of which are melted to moisten the sand mixture, and a material is introduced into the mixture that hardens when interacting with water as a result of this moistening and leads to the binding of the loose mixture to a monolithic state in the form of a sand mold, in particular, shell. Loose components that can harden due to hydration are such crystal hydrates as gypsum, cement, etc. They are included in the crystalline hydrate sand mixtures, dehydrate when the metal is heated and are able to harden again when moistened, which allows the use of reversible crystalline hydrate mixtures with their refreshing with quartz sand up to 10 Fo IbI.

Використання в зазначеному способі крижаної моделі значно звужує його застосування, бо такі моделі ще не знайшли промислового використання. Тонкі оболонкові форми придатні до дрібних виливків. При формуванні крижаної моделі з розмірами 0,2...0,3 м і більше стельові бо частини оболонкової форми можуть слабко зволожуватись, бо модель при таненні просідає і її контакт в цих місцях з формою припиняється, а перекидання крупної форми на кут до 180" або періодичне її похитування вельми трудомістка операція, при якій крижані залишки крупної моделі можуть вдарити по стінці порожнини форми та її порушити. Також до застосування не крижаних, а традиційних постійних (дерев'яних) моделей, чи разових (з матеріалу типу парафіну, пінопластових) цей спосіб формування непридатний, що обгрунтовує потребу створення способу формування з сипких сумішей, які, зокрема, легко ущільнюються вібрацією та мають інше джерело вологи.The use of an ice model in the specified method significantly narrows its application, because such models have not yet found industrial use. Thin shell molds are suitable for small castings. When forming an ice model with dimensions of 0.2...0.3 m and more, the ceiling parts of the shell mold may be slightly moistened, because the model sags during melting and its contact with the mold ceases in these places, and the overturning of the large mold at an angle of up to 180 " or periodic shaking of it is a very time-consuming operation, during which the icy remains of a large model can hit the wall of the mold cavity and break it. Also for the use of not ice, but traditional permanent (wooden) models, or one-time (made of a material such as paraffin, foam ) this method of forming is unsuitable, which justifies the need to create a method of forming from loose mixtures, which, in particular, are easily compacted by vibration and have another source of moisture.

Задача створення і застосування способу - зменшення економічних витрат при формуванні, зокрема, по постійних моделях чи разових моделях з традиційних органічних матеріалів, на операціях змішування та ущільнені суміші, також від зменшення сполучного, скорочення сушіння форм, або розширення області формування за разовими крижаними моделями.The task of creating and applying the method is to reduce economic costs during molding, in particular, according to permanent models or one-time models from traditional organic materials, in mixing operations and compacted mixtures, as well as from reducing the binder, reducing the drying of forms, or expanding the area of forming according to one-time ice models.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі формування, що включає пошарове насипання сухої піщаної суміші на модель чи в робочу порожнину стрижневого ящика, зволоження сухої піщаної суміші шляхом контактування її з рідинно-повітряною дисперсією, внаслідок цього зволоження зв'язування цієї суміші до монолітного стану, що в результаті призводить до створення піщаної форми чи стрижня, згідно з корисною моделлю, пошарове насипання сухої піщаної суміші виконують принаймні одноразовим насипанням дозованої кількості цієї суміші при контактуванні її з рідинно-повітряною дисперсією шляхом проникнення піщин цієї суміші крізь рідинно-повітряну дисперсію, що створюють між моделлю та дозатором, з якого виконують насипання, талабо шляхом нанесення рідинно-повітряної дисперсії на поверхню шару цієї піщаної суміші, або шляхом створення направленого потоку рідинно- повітряної дисперсії, в який подають суху піщану суміш з утворенням спільного потоку цих дисперсії і суміші. Крім того, дозування кількості цієї піщаної суміші та/або нанесеної рідинно- повітряної дисперсії на поверхню цієї піщаної суміші можуть проводити одночасно з контролем якості зволоження поверхні принаймні одного шару цієї піщаної суміші за зміною кольору цієї поверхні шляхом візуального спостереження, або шляхом застосування веб-камери в комплекті з програмно-керованим електронним пристроєм обробки інформації. Також можуть виконувати в будь-якому поєднанні принаймні одноразово наступні операції: рідинно-повітряну дисперсію створювати з нагрітої рідини, та/або створювати направлені потоки рідинно-повітряної дисперсії з більш ніж одного джерела, та/(або модель чи стрижневий ящик на час насипання та/або після нього піддавати вібрації, та/або змінювати міцність зв'язаної сухої піщаної суміші отриманих форми чи стрижня зміною ступеня зволоження шляхом зміни кількості сухої піщаної суміші для шарів, що насипаються, та/або зміни витрати рідини, з якої створюють рідинно-повітряну дисперсію, та/або зміни тривалості створення рідинно-повітряної дисперсії між нанесенням окремих шарів піщаної суміші, тал?або виконувати вакуумування піщаної суміші під час контактування її з рідинно-повітряною дисперсією, та/або після насипання і заповнення порожнини формувальної оснастки, або при нанесенні рідинно-повітряної дисперсії на поверхню шару піщаної суміші, або створенні направленого потоку рідинно-повітряної дисперсії виконувати переміщення джерела створення рідинно-повітряної дисперсії з застосуванням верстата або маніпулятора з числовим програмним керуванням в поєднанні з таким керуванням будь-яких інших операцій цього способу формування.The problem is solved by the fact that in the method of formation, which includes layer-by-layer pouring of a dry sand mixture on a model or in the working cavity of a core box, moistening of a dry sand mixture by contacting it with a liquid-air dispersion, as a result of this moistening, the binding of this mixture to a monolithic state , which as a result leads to the creation of a sand mold or rod, according to a useful model, the layer-by-layer pouring of a dry sand mixture is performed at least once by pouring a dosed amount of this mixture while contacting it with a liquid-air dispersion by penetrating the sands of this mixture through the liquid-air dispersion, which are created between the model and the dispenser from which the filling is performed, either by applying a liquid-air dispersion to the surface of the layer of this sand mixture, or by creating a directed flow of liquid-air dispersion, into which a dry sand mixture is fed with the formation of a joint flow of these dispersions and the mixture. In addition, the dosage of the amount of this sand mixture and/or the applied liquid-air dispersion on the surface of this sand mixture can be carried out simultaneously with the control of the quality of the surface wetting of at least one layer of this sand mixture by a change in the color of this surface by visual observation or by using a web camera complete with software-controlled electronic information processing device. The following operations may also be performed in any combination at least once: create a liquid-air dispersion from a heated liquid, and/or create directed streams of a liquid-air dispersion from more than one source, and/or a model or rod box for the time of pouring and /or after that subject to vibration, and/or change the strength of the bound dry sand mixture of the resulting molds or rods by changing the degree of hydration by changing the amount of dry sand mixture for the layers being poured and/or changing the flow rate of the liquid from which the liquid-air mixture is created dispersion, and/or changes in the duration of the creation of liquid-air dispersion between the application of separate layers of the sand mixture, tal? liquid-air dispersion on the surface of a layer of sand mixture, or creating a directed flow of liquid-air d ispersions to perform movement of the source of creation of liquid-air dispersion using a machine tool or a manipulator with numerical software control in combination with such control of any other operations of this method of formation.

Спосіб реалізується завдяки тому, що пошарове насипання чи нанесення сухої піщаної суміші на модель чи в робочу порожнину стрижневого ящика, виконують принаймні одноразовим, а частіше кількаразовим чи багаторазовим насипанням дозованої кількості цієї суміші, піщини якої, вийшовши з дозатора, контактують з рідинно-повітряною дисперсією шляхом проникнення крізь неї, талабо проникнення вологи в піщане середовище виконують нанесенням цієї дисперсії на шар суміші. На шляху руху піщин в просторі між моделлю та дозатором, з якого виконують насипання, в повітрі як дисперсійне середовище створюють дві дисперсні системи. Перша - піщана суміш як дисперсна фаза дрібно розподіляється і рухається в цьому середовищі. Друга - рідина (зокрема, вода, водний розчин або дисперсія) розподілена в цьому середовищі у вигляді аерозолю (туману). Суміщенням двох дисперсних систем створюють трифазну систему, в якій контактуванням твердої і рідкої фаз з різною швидкістю руху виконують зволоження зерен суміші при її русі тал"або шляхом нанесення рідинно- повітряної дисперсії на поверхню шару цієї піщаної суміші та проникнення в її пори. Рівномірне зволоження наряду з іншими показниками досягається рядом операцій фізико-хімічного регулювання процесу формування.The method is implemented due to the fact that the layer-by-layer pouring or application of the dry sand mixture on the model or in the working cavity of the core box is performed at least once, and more often several times or repeatedly, by pouring a dosed amount of this mixture, the sand of which, leaving the dispenser, comes into contact with the liquid-air dispersion by penetrating through it, the penetration of moisture into the sandy environment is performed by applying this dispersion to the layer of the mixture. On the path of movement of sands in the space between the model and the dispenser from which filling is performed, two dispersion systems are created in the air as a dispersion medium. The first - sand mixture as a dispersed phase is finely distributed and moves in this environment. The second is a liquid (in particular, water, aqueous solution or dispersion) distributed in this environment in the form of an aerosol (fog). By combining two dispersion systems, a three-phase system is created, in which, by contacting the solid and liquid phases with different movement speeds, the grains of the mixture are moistened during its movement, or by applying a liquid-air dispersion to the surface of the layer of this sand mixture and penetrating into its pores. Uniform moistening of the outfit with other indicators, a number of operations of physico-chemical regulation of the formation process is achieved.

В більшості варіантів формування виконують при розміщенні разової моделі з протипригарним покриттям або багаторазовою моделлю з роздільним покриттям в опочній оснастці, яку поміщають під ємністю (бункером) з піщаною сумішшю і дозатором. Між отворами бо дозатора і моделлю в просторі оснастки розпорошують аерозоль, крізь який просипають дозовану кількість сухої піщаної суміші. Зазвичай ці дві операції повторюють 4...6 разів або можуть повторювати до заповнення сумішшю оснастки. У першому випадку отримують оболонкову форму, в другому - пошарово отримують форму із зв'язаної міцної суміші, причому регулюючи кількість сухого компонента і/або рідкого, можна отримувати форму з різною міцністю суміші за принципом "чим ближче до моделі, тим міцніша суміш".In most variants, forming is performed by placing a single-use model with a non-stick coating or a reusable model with a separate coating in the furnace equipment, which is placed under a container (hopper) with a sand mixture and a dispenser. Between the holes of the dispenser and the model in the space of the equipment, an aerosol is sprayed, through which a dosed amount of dry sand mixture is poured. Usually, these two operations are repeated 4...6 times or can be repeated until the tooling is filled with a mixture. In the first case, a shell form is obtained, in the second case, a form is obtained layer by layer from a bound strong mixture, and by adjusting the amount of dry component and/or liquid, it is possible to obtain a form with different strength of the mixture according to the principle "the closer to the model, the stronger the mixture".

Для прискорення формування можна не припиняти розпорошення аерозолю під час подачі крізь неї доз (порцій) суміші. Можна розпорошувати з чотирьох і більше розпилювачів по кутах формувального оснащення та/або з їх переміщенням, включаючи направлення струменів в сторону моделі та/або назустріч руху зерен піщаної суміші, подовжуючи тривалість контактування. Частинки порцій суміші, що насипають, проходять крізь аерозоль, а між їх подачами шар суміші покривається нанесеною рідинно-повітряною дисперсію на поверхню попереднього шару цієї піщаної суміші.To speed up the formation, you can not stop spraying the aerosol while feeding doses (portions) of the mixture through it. It is possible to spray from four or more sprayers at the corners of the molding equipment and/or with their movement, including directing the jets towards the model and/or towards the movement of the grains of the sand mixture, extending the duration of contact. Particles of portions of the pouring mixture pass through the aerosol, and between their feeds, the layer of the mixture is covered with an applied liquid-air dispersion on the surface of the previous layer of this sand mixture.

У склад сухої піщаної суміші вводять порошок, наприклад, кристалогідратів чи інших сполучних, внаслідок зволоження яких досягають твердіння сипкої суміші до монолітного стану у вигляді піщаної форми чи стрижня. Сипку суміш в одному з варіантів ущільнюють вібрацією на вібростолі протягом орієнтовно 30...300 с передусім в залежності від швидкості її подачі до оснастки та розміру цієї оснастки. При зсипанні та гравітаційному падінні (чи направленому польоті) крізь аерозоль різні зерна суміші з різними швидкостями в залежності від питомої ваги та розміру перемішуються та падають на поверхню оснастки чи попередній шар, які приводять у рухливий стан завдяки вібрації. При вібрації піщинки продовжують рухатись, укладаючись між собою до максимально можливої щільності суміші та переважно формуючи жорсткий каркас з оптимально укладених зерен піску з поруватістю 33...36 95 (101, бо вібрація зменшує внутрішнє тертя піщинок і наближає сипкий матеріал до стану "псевдорідини" (101). Ущільнення проводять головним чином перед початком тужавлення та твердіння зволоженої суміші. Такий рух піщинок підвищує рівномірність зволоження.Powder, for example, crystal hydrates or other binders are introduced into the composition of the dry sand mixture, as a result of which they are moistened to achieve solidification of the loose mixture to a monolithic state in the form of a sand mold or rod. In one of the variants, the loose mixture is compacted by vibration on a vibrating table for approximately 30...300 s, primarily depending on the speed of its supply to the equipment and the size of this equipment. During pouring and gravitational fall (or directed flight) through the aerosol, different grains of the mixture at different speeds, depending on the specific gravity and size, are mixed and fall on the surface of the tool or the previous layer, which are brought into a mobile state due to vibration. During vibration, sand grains continue to move, stacking with each other to the maximum possible density of the mixture and preferably forming a rigid framework of optimally stacked sand grains with a porosity of 33...36 95 (101, because vibration reduces the internal friction of sand grains and brings the loose material closer to the "pseudo-liquid" state (101). Compaction is carried out mainly before the start of hardening and hardening of the moistened mixture. This movement of sand grains increases the uniformity of moistening.

Варіанти способу включають ряд різноманітних операцій, що підвищують його адаптивність до різних умов виробництва виливків при виборі формувальниками необхідних операцій до кожного окремого технологічного процесу. Наприклад, при формуванні вручну з почерговим насипанням суміші на модель та розпиленням рідинно-повітряної дисперсії для дозуванняVariants of the method include a number of various operations that increase its adaptability to different conditions of production of castings when the molders choose the necessary operations for each individual technological process. For example, during manual molding with alternating pouring of the mixture on the model and spraying of the liquid-air dispersion for dosing

Зо кількості цієї піщаної суміші та нанесеної рідинно-повітряної дисперсії на поверхню цієї піщаної суміші, можливе застосування того закономірного явища, що при зволоженні піщана суміш змінює колір на більш темний, а в процесі присипання зволоженого шару сухою сумішшю - на більш світлий. Як тільки колір змінюється, то операцію припиняють і переходять до наступної, щоб зволожити послідовно шар за шаром без надмірного насипання сухого до сухого. Також колір може світлішати при підсиханні піщаної поверхні на крупних моделях, що дає підставу для додаткового зволоження. Так в ході формування візуально контролюють зволоження поверхні за зміною кольору і оперативно регулюють цей процес, досягаючи високих якісних характеристик отриманої форми.From the amount of this sand mixture and the applied liquid-air dispersion on the surface of this sand mixture, it is possible to apply the natural phenomenon that when moistened, the sand mixture changes its color to a darker one, and in the process of sprinkling the moistened layer with a dry mixture - to a lighter one. As soon as the color changes, the operation is stopped and moved on to the next one, in order to moisten successively layer by layer without excessive pouring of dry to dry. Also, the color may lighten when the sand surface dries on large models, which gives reason for additional moisturizing. Thus, in the course of forming, they visually monitor surface hydration by color change and quickly regulate this process, achieving high quality characteristics of the resulting form.

Застосування веб-камери з комп'ютером для такого контролю дозволяє автоматизувати цей процес, вилучивши з нього суб'єктивну складову для підвищення якості піщаних виробів, що сумісне з застосуванням обладнання з ЧПК для формування в автоматичному режимі. В варіанті можливе зафарбування рідини, наприклад чорнилом. Тоді зволожений шар буде кольоровим, свіжа засипка буде кольору сухого піску, а підсохлий раніше зволожений шар буде світлого кольорового кольору. Останнє можливе при нанесенні аерозолю вручну на крупні моделі, наприклад, з пінопласту, що підлягають випалюванню.The use of a web camera with a computer for such control allows you to automate this process, removing the subjective component from it to improve the quality of sand products, which is compatible with the use of CNC equipment for forming in automatic mode. Alternatively, it is possible to color the liquid, for example with ink. Then the moistened layer will be colored, the fresh backfill will be the color of dry sand, and the dried previously moistened layer will be light colored. The latter is possible when applying an aerosol manually to large models, for example, made of foam plastic, which are subject to firing.

При нанесенні рідинно-повітряної дисперсії на поверхню шару піщаної суміші, або створенні направленого потоку рідинно-повітряної дисперсії виконують переміщення джерела створення рідинно-повітряної дисперсії (наприклад, у вигляді форсунки) з застосуванням верстата або маніпулятора з ЧПК в поєднанні з таким керуванням будь-яких інших операцій цього способу формування, оскільки сучасні програмні комп'ютерні засоби все ширше застосовують не тільки для тримірного переміщення, наприклад, з метою рівномірного розпилення дисперсії по поверхні навколо крупної моделі, а й для дозування складу суміші, зокрема, з одночасним моніторингом веб-камерою (з достатньо високою роздільною здатністю в пікселях) кольору поверхні нарощуваних шарів, відповідно до заданих диференційованих характеристик отримуваного піщаного виробу. Це є прикладом суміщення автоматизації формувальної технології з новими рішеннями з проблем фізико-хімії процесів формування.When applying a liquid-air dispersion to the surface of a layer of sand mixture, or creating a directed flow of a liquid-air dispersion, move the source of creating a liquid-air dispersion (for example, in the form of a nozzle) with the use of a machine tool or manipulator with a CNC in combination with such control of any of other operations of this method of formation, since modern software computer tools are increasingly used not only for three-dimensional movement, for example, with the aim of evenly spraying the dispersion on the surface around a large model, but also for dosing the composition of the mixture, in particular, with simultaneous monitoring by a web camera (with a sufficiently high resolution in pixels) of the color of the surface of the built-up layers, in accordance with the given differentiated characteristics of the received sand product. This is an example of combining the automation of forming technology with new solutions to the problems of physico-chemistry of forming processes.

Адаптувати спосіб до різних умов формування нескладно будь-яким поєднанням наступних операцій. Рідинно-повітряну дисперсію створюють з нагрітої рідини, що розпилюють з бачка, в який вмонтовано нагрівач, аналогічно (9), оскільки з підвищенням температури поліпшується бо змочуваність водою поверхні мінералів (15). Нагрівання також дозволяє прискорити (частіше) чи сповільнити початок та швидкість тужавлення і тверднення ряду видів сполучних, що дозволяє температурою нагрівання зазначеної рідини регулювати процес формування.It is easy to adapt the method to different forming conditions by any combination of the following operations. A liquid-air dispersion is created from a heated liquid that is sprayed from a tank in which a heater is installed, similarly to (9), because the wettability of the surface of minerals with water improves as the temperature increases (15). Heating also allows you to speed up (more often) or slow down the onset and speed of hardening and hardening of a number of types of binders, which allows the temperature of heating of the specified liquid to regulate the forming process.

Створення направлених потоків рідинно-повітряної дисперсії з більш ніж одного джерела, наприклад, з чотирьох розпилювачів (форсунок), що опускають на трубках, наприклад, діаметром 4...10 мм по кутах порожнини опоки або рамної трубчатої конструкції з рядом встановлених на них розпилювачів, дозволить швидко заповнити простір аерозолем, зокрема, переважно в об'ємі навколо моделі. Регулювання величини міцності зв'язаної піщаної суміші отриманих форми чи стрижня можна досягти зміною ступеня зволоження шляхом зміни кількості сухої піщаної суміші для шарів, що насипаються, та/або зміни витрати рідини, з якої створюють рідинно-повітряну дисперсію, та/або зміни тривалості створення рідинно-повітряної дисперсії між нанесення окремих шарів піщаної суміші. Шари суміші, що ближче до моделі, нескладно виготовляти з більшим ступенем зволоження, а на ті, що ближче до контрладу, витрачати менше сполучного, що призведе до його економії.Creation of directed streams of liquid-air dispersion from more than one source, for example, from four sprayers (nozzles) lowered on tubes, for example, with a diameter of 4...10 mm at the corners of the cavity of the wall or frame tubular structure with a number of sprayers installed on them , will allow you to quickly fill the space with aerosol, in particular, mainly in the volume around the model. Regulation of the strength of the bound sand mixture of the obtained forms or rods can be achieved by changing the degree of hydration by changing the amount of dry sand mixture for the layers being poured and/or changing the flow rate of the liquid from which the liquid-air dispersion is created and/or changing the duration of creation liquid-air dispersion between the application of separate layers of sand mixture. It is easy to make the layers of the mixture closer to the model with a higher degree of hydration, and to spend less binder on those closer to the counterlade, which will lead to its saving.

Оскільки піщана частина форми складається зі зв'язаних шарів з можливим створенням слабкозв'язаних чи сипких шарів, то це дає можливість регулювати міцність всього об'єму суміші, що полегшує вибивальність суміші та підвищує газопроникність (сипкі шари, як правило, мають найбільшу пористість та газопроникність) як важливих технологічних характеристик форми, що зменшують витрати на виробництво та підвищують якість продукції. Вібрацію оснастки для ущільнення і усереднення вологості можуть застосовувати під час насипання суміші та/або після нього, зокрема навантажуючи контрлад форми вантажем, наприклад, як це показано для форм з разовими моделями (16), чи залишати прошарок поблизу контрладу без ущільнення для покращення газопроникності та вибивальності суміші (171.Since the sand part of the mold consists of bound layers with the possible creation of weakly bound or loose layers, this makes it possible to regulate the strength of the entire volume of the mixture, which facilitates the knocking out of the mixture and increases gas permeability (loose layers, as a rule, have the highest porosity and gas permeability) as important technological characteristics of the form that reduce production costs and increase product quality. Vibration of the compaction and moisture averaging equipment can be applied during and/or after pouring the mixture, in particular by loading the mold counter with a load, for example, as shown for molds with disposable models (16), or leaving a layer near the counter without compaction to improve gas permeability and knockout of the mixture (171.

Вакуумування піщаної суміші в оснастці виконують відомими способами під час контактування її з рідинно-повітряною дисперсією, що дозволяє вбирати (засмоктувати) рідинно-повітряну аерозоль в пори піску (можливе багаторазове на 2...5 с включення вакуумування одночасне чи почергове з операцією вібрації) для усереднення ступеня зволоження, та/або після насипання і заповнення порожнини формувальної оснастки і герметизації її синтетичною плівкою. Завдяки опору фільтрації в порах піску в товщі вакуумованої форми завжди наявний градієнт тиску в залежності від відстані до джерелаVacuuming of the sand mixture in the equipment is carried out by known methods during its contact with the liquid-air dispersion, which allows the liquid-air aerosol to be absorbed (sucked) into the pores of the sand (repeated activation of the vacuum for 2...5 s is possible simultaneously or alternately with the vibration operation) to average the degree of moistening, and/or after pouring and filling the cavity of the forming equipment and sealing it with a synthetic film. Due to the filtration resistance in the pores of the sand in the stratum of the evacuated form, there is always a pressure gradient depending on the distance to the source

Зо (фільтра) вакуумування суміші. Цей градієнт (перепад) тиску повітря в порах піску призводить до зміщення рідини (рідина тече і парує) в сторону більшого розрідження (рідина віджимається з зон більшої її концентрації разом з капілярно-сорбційним поширенням), що дозволяє застосовувати вакуумування суміші як ефективний засіб усереднення ступеню її зволоження при пошаровому заповненні оснастки чи нанесенні на моделі. Вакуумування піщаної суміші також часто виконує роль місцевої витяжної вентиляції, що поліпшує умови праці запобіганням поширення пилу за межі порожнини оснастки завдяки організації притоку повітря всередину форми.From (filter) vacuuming the mixture. This gradient (difference) of air pressure in the pores of the sand leads to the displacement of the liquid (the liquid flows and evaporates) in the direction of greater rarefaction (the liquid is squeezed out of the zones of higher concentration along with capillary sorption distribution), which allows the use of vacuuming the mixture as an effective means of degree averaging its moistening during layer-by-layer filling of the equipment or application to the model. Vacuuming of the sand mixture also often acts as a local exhaust ventilation, which improves working conditions by preventing the spread of dust outside the tool cavity due to the organization of air flow inside the mold.

Засоби та методи, за допомогою яких реалізується корисна модель як промислово придатна, перевірено на наступних прикладах її реалізації. Для утворенні двоводного гіпсу на 1 кг напівводного гіпсу потрібно 186 г води, а в двоводному гіпсі в зв'язаному вигляді буде 20,9 95 води. Для різних формувальних умов можлива широка гамма складів (рецептів) формувальних сумішей, зокрема, для економії сполучного та мінімізації вологості суміші застосовували суміші піску та цементу такого складу: гіпс напівводний - 10...40 95, решта - пісок. При формуванні додавали воду у вигляді аерозолю - 5...8 96 понад 100 95. Вологість суміші при вимірюванні в різних варіантах способу зазвичай не перевищувала 6 95.В ливарній лабораторії виконували формування вручну в рамкових опоках (розміром 150х200х60 мм) шляхом нанесення сипкої формувальної суміші на металеву модель барельєфа, покриту тонким шаром роздільного матеріалу і розташовану на модельній плиті. Установили опоку на модельну плиту навколо моделі і стали пошарово насипати з крупнопористого сита дозовані кількості сухої піщаної суміші. Між насипанням чи/та протягом нього створювали між ситом та моделлю рідинно- повітряну дисперсію (аерозоль) розпилюванням рідини з форсунки і крізь неї насипали суміш.The means and methods by means of which a useful model is implemented as industrially suitable are verified on the following examples of its implementation. For the formation of two-water gypsum, 186 g of water is required for 1 kg of semi-aqueous gypsum, and two-water gypsum will contain 20.9 95 of water in a bound form. For different molding conditions, a wide range of compositions (recipes) of molding mixtures is possible, in particular, to save the binder and minimize the humidity of the mixture, mixtures of sand and cement of the following composition were used: semi-aqueous gypsum - 10...40 95, the rest - sand. During molding, water was added in the form of an aerosol - 5...8 96 over 100 95. The moisture content of the mixture when measured in different variants of the method usually did not exceed 6 95. In the foundry laboratory, molding was performed manually in frame windows (size 150x200x60 mm) by applying a loose molding compound mixture on a metal model of the bas-relief, covered with a thin layer of separating material and located on the model plate. We installed a stove on the model plate around the model and began to pour dosed amounts of dry sand mixture from a large-pored sieve in layers. Between pouring and/or during it, a liquid-air dispersion (aerosol) was created between the sieve and the model by spraying the liquid from the nozzle and pouring the mixture through it.

Також випробували спосіб нанесення аерозолі на насипаний шар суміші до рівномірного її потемніння.We also tested the method of applying an aerosol to the poured layer of the mixture until it darkens evenly.

Товщина утворюваних піщаних шарів при пошаровому насипанні складала 0,2...1,5 мм і більше. При установленні модельного комплекту на вібростіл виконували вібрацію оснастки в момент нанесення шарів, і після заповнення опоки. Оптимальним для економії сполучного було пошарове створення загального зволоженого шару (пласта) сумарною товщиною 5...15 мм.The thickness of the formed sand layers during layer-by-layer filling was 0.2...1.5 mm or more. When installing the model kit on the vibrating table, the equipment was vibrated at the time of applying the layers and after filling the furnace. Optimal for saving the binder was layer-by-layer creation of a common moistened layer (layer) with a total thickness of 5...15 mm.

Решту до верху опоки засипали сухою сумішшю без додавання аерозолю, або сухим піском з розміщенням в них вакуумного фільтра, виготовленого з металорукава. Потім проводили бо герметизацію верха форми шляхом накривання її синтетичною плівкою і підключали до фільтра вакуум, підтримуючи тиск повітря в піщаному середовищі 30...80 кПа, що типово для вакуумного формування. Після тужавлення або початку тверднення суміші при гідратації гіпсу напівформу з моделлю кантували на 180", знявши їх з модельної плити, клали на рівну поверхню і вакуум відключали.The rest to the top of the furnace was covered with a dry mixture without adding an aerosol, or with dry sand with a vacuum filter made of a metal sleeve placed in them. Then the top of the mold was sealed by covering it with a synthetic film and a vacuum was connected to the filter, maintaining the air pressure in the sand medium at 30...80 kPa, which is typical for vacuum molding. After hardening or starting to harden the mixture during gypsum hydration, the half-form with the model was tilted 180", after removing them from the model plate, they were placed on a flat surface and the vacuum was turned off.

Другу напівформу виготовляли аналогічно, зробивши мітки для точного збирання в подальшому отриманих оболонкових форм. А також доцільне прокладання вказаної плівки по роз'єму. Твердіння зволоженого шару до міцності, достатньої для видалення з форми моделі тривало протягом 6...12 хвилин. Рознімали напівформи при вакуумуванні. При видаленні моделі навколо неї утворились дві тверді оболонки, суха сипка суміш з них обсипалась. Ці оболонки висушували, збирали по мітках і заливали металом в формі з опорним наповнювачем, чи без нього, згідно з відомим варіантом ливарних процесів. Отриманий виливок мав якість не гіршу, ніж притаманну виливкам при литті в відомі гіпсо-піщані форми. Оскільки було відсутнє трамбування суміші чи інші силові дії, широко застосовані в наш час при формуванні, насипання тонких шарів не пошкоджує модель і дозволяє знімати копії з крихких чи тонких художніх виробів, чеканок по жесті, археологічних зразків тощо. На відміну від вакуумно-плівкового формування, яке нерідко застосовують для лиття художніх виробів, відсутня потреба на моделі виконувати венти для облицювання її плівкою, що зберігає суцільність виробу, з якого знімають копію.The second half-form was made in the same way, making marks for accurate assembly of the resulting shell forms in the future. It is also advisable to lay the indicated film on the connector. Hardening of the moistened layer to a strength sufficient for removal from the model mold lasted for 6...12 minutes. The half-forms were separated during vacuuming. When the model was removed, two hard shells formed around it, and a dry, loose mixture fell from them. These shells were dried, collected by marks and filled with metal in a mold with or without a supporting filler, according to a known variant of foundry processes. The resulting casting had a quality no worse than that inherent in castings when cast in known gypsum-sand molds. Since there was no tamping of the mixture or other force actions widely used in modern times in molding, the pouring of thin layers does not damage the model and allows you to remove copies from fragile or thin works of art, gestural engravings, archaeological specimens, etc. Unlike vacuum-film forming, which is often used for casting art products, there is no need to make vents on the model to cover it with a film, which preserves the integrity of the product from which the copy is removed.

Вище наведено один з найпростіших варіантів цього пошарового способу формування в виконанні вручну. Він відображає суть способу - створення з двох двофазних однієї трифазної дисперсної системи в процесі насипання формувальної суміші до і під час контактування з формувальною оснасткою. Зазначені в цьому патенті додаткові операції відомі по механізму їх виконання; але, оскільки взаємодія двофазних дисперсних систем надто швидкоплинна на відміну від аналога |8)Ї, ці операції сприяють фізико-хімічним процесам пришвидшення і усереднення зволоження суміші. Не менш важливе використання в способі капілярного поширення (фільтрації) вологи в порах (з моменту їх утворення) насипаних шарів суміші завдяки гідрофільності, властивій кварцовому піску та іншим мінералам. Зазначене дозволяє рівномірно зволожити суміш одночасно з ущільненням вібрацією до моменту її тужавлення.Above is one of the simplest versions of this layered method of forming by hand. It reflects the essence of the method - the creation of two two-phase one three-phase dispersed system in the process of pouring the molding mixture before and during contact with the molding equipment. The additional operations specified in this patent are known by the mechanism of their execution; but, since the interaction of two-phase dispersed systems is too rapid, in contrast to the analog |8), these operations contribute to the physico-chemical processes of accelerating and averaging the mixture's hydration. Equally important is the use in the method of capillary distribution (filtration) of moisture in the pores (from the moment of their formation) of the poured layers of the mixture due to the hydrophilicity characteristic of quartz sand and other minerals. This allows the mixture to be evenly moistened at the same time as it is compacted by vibration until it hardens.

Силова дія на пісок вібрації і вакууму дозволяє витіснити вологу з зон надмірного її скупчення.The force of vibration and vacuum on the sand allows you to displace moisture from areas of excessive moisture accumulation.

Зо Другий приклад цього способу формування розширює область формування за разовими моделями, зокрема крижаними, на відміну від способу (14). Перед нанесенням на модель сипкої піщаної суміші за складом аналогічної вказаній в попередньому прикладі нами частина гіпсу була замінена цементом. Зволоження цієї суміші продуктами розплавлення моделі спричиняло зв'язування (сполучення) суміші до монолітного стану, що в результаті призводило до створення міцної піщаної форми. Зокрема, при формуванні таким чином крижаної моделі молотка дробарки стельові частини оболонкової форми слабко зволожувались водою від талої моделі шляхом просочення крізь піщане середовище форми, бо модель при таненні просідала, утворювала зазор зі стінкою форми і її контакт в цих місцях з формою припинявся. В результаті в верхніх стінках порожнини форми утворювалась кірка товщиною 0,3...1,2 мм, що часто призводило до її порушення при подальших операціях на шляху до заливання металом, а в нижніх частинах порожнини форми утворювалась достатньо міцна оболонка товщиною 18...25The second example of this method of formation expands the area of formation by one-time models, in particular ice models, in contrast to method (14). Before applying to the model a loose sand mixture with a composition similar to that specified in the previous example, we replaced part of the plaster with cement. Moistening of this mixture with the melting products of the model caused binding (combination) of the mixture to a monolithic state, which ultimately led to the creation of a strong sand mold. In particular, during the formation of the ice model of the crusher hammer in this way, the ceiling parts of the shell mold were slightly moistened with water from the melted model by impregnation through the sand medium of the mold, because the model sagged during melting, formed a gap with the wall of the mold, and its contact with the mold ceased in these places. As a result, a crust with a thickness of 0.3...1.2 mm was formed in the upper walls of the mold cavity, which often led to its violation during further operations on the way to filling with metal, and in the lower parts of the mold cavity, a sufficiently strong shell with a thickness of 18 mm was formed. .25

ММ.MM.

Для стабілізації якості форм застосували спосіб, що патентується. Зокрема, при засипанні сухої суміші в контейнерну опоку з блоком із двох вказаних крижаних моделей молотка (з наявними на них технологічними надливами і нанесеним протипригарним покриттям) на верхні частини моделей (не менше 72 по висоті моделі) пошарово насипали дозовані об'єми сухої піщаної суміші на модель почергово при контактуванні її з рідинно-повітряною дисперсією за наступними трьома варіантами: шляхом проникнення піщин цієї суміші крізь рідинно-повітряну дисперсію, що створювали між моделлю та дозатором, з якого виконують насипання, та/або шляхом нанесення рідинно-повітряної дисперсії на поверхню шару цієї піщаної суміші, або шляхом створення направленого потоку рідинно-повітряної дисперсії, в який подають суху піщану суміш з утворенням спільного потоку цих дисперсії і суміші.To stabilize the quality of the forms, a patented method was used. In particular, when the dry mixture was poured into a container furnace with a block of the two indicated ice models of the hammer (with technological overfills and an applied non-stick coating) on the upper parts of the models (at least 72 cm in height of the model), dosed volumes of dry sand mixture were poured layer by layer on the model alternately when it comes into contact with the liquid-air dispersion according to the following three options: by penetrating the sands of this mixture through the liquid-air dispersion created between the model and the dispenser from which the filling is performed, and/or by applying the liquid-air dispersion to the surface layer of this sand mixture, or by creating a directed flow of liquid-air dispersion, into which a dry sand mixture is fed with the formation of a joint flow of these dispersions and the mixture.

Після створення зволоженого шару над моделлю з кількох зволожених аерозолем прошарків загальною товщиною 5...15 мм решту до верху опоки засипали сухою сумішшю без додавання аерозолю. Виконано опробування переважної більшості зазначених в формулі додаткових операцій, прийнятних для різних серійності та умов ливарного цеху. В процесі танення крижаної моделі відбувалось самовільне через капілярне транспортування чи переважно примусове з застосуванням вакууму зволоження суміші навколо моделі. Зволожений шар суміші твердів, зменшуючи свою водопроникність, при наявності надлишку рідини в бо порожнині форми його видаляли. Потім через отвір у нижній частині контейнера поволі висипали суху суміш, що сипалась самопливом і була придатна для повторного використання, бо не контактувала з водою і не затверділа. Діставши оболонкову форму з майже порожнього контейнера, її відправили на сушіння, завершуючи ливарний процес відомими операціями.After creating a moistened layer over the model from several aerosol-moistened interlayers with a total thickness of 5...15 mm, the rest to the top of the furnace was covered with a dry mixture without adding aerosol. Testing of the vast majority of the additional operations indicated in the formula, acceptable for different series and conditions of the foundry, has been carried out. In the process of melting the ice model, the mixture around the model was moistened spontaneously through capillary transport or mainly forced with the use of a vacuum. The moistened layer of the mixture hardened, reducing its water permeability, if there was an excess of liquid in the cavity of the mold, it was removed. Then through the hole in the lower part of the container, a dry mixture was slowly poured, which was poured by gravity and was suitable for repeated use, because it did not come into contact with water and did not harden. Having removed the shell mold from the almost empty container, it was sent to dry, completing the casting process with known operations.

Також випробували варіант способу зі створенням направленого потоку рідинно-повітряної дисперсії, в який подавали суху піщану суміш з утворенням спільного потоку цих дисперсії і суміші, а потім насипали утворену суміш на модель та/чи в формоутворюючу оснастку. Для цього, крім застосування відомого обладнання безповітряного розпилення рідини (91, застосовували пристрій, аналогічний задувному для завантаження гранул пінополістиролу в прес-форму і подальшої обробки в автоклаві. Креслення цього пристрою наведені в книзі |181.A variant of the method with the creation of a directed flow of liquid-air dispersion was also tested, in which a dry sand mixture was fed to form a joint flow of these dispersions and the mixture, and then the resulting mixture was poured onto the model and/or into the mold-forming equipment. For this, in addition to the use of known equipment for airless spraying of liquid (91), a device similar to the blowing one was used for loading polystyrene foam granules into a mold and further processing in an autoclave. The drawings of this device are given in the book |181.

Ливарники ще називають цей пристрій пістолетом для задування. В його корпусі повітря надходить в камеру змішування, куди замість гранул подавали піщану суміш, кількість якої дозували регулюванням відстані між вихідним соплом і соплом подавання повітря.Foundries also call this device a blow gun. In its housing, air enters the mixing chamber, where instead of granules, a sand mixture was fed, the amount of which was dosed by adjusting the distance between the outlet nozzle and the air supply nozzle.

Замість повітряного потоку застосовували потік аерозолю з дозуванням піщаної суміші в камері змішування. Можлива інтенсифікація подачі суміші, наприклад, подаванням її зверху в камеру при дії на піщинки сили гравітації. В умовах серійного і масового виробництва піщаних форм чи стрижнів на напівавтоматичних і автоматичних установках при нанесенні рідинно- повітряної дисперсії на поверхню шару піщаної суміші, або створенні направленого потоку дисперсії доцільно встановлювати пристрої - інжектори, аналогічні до вказаних (18), на верстатах або маніпуляторах з числовим програмним керуванням. Сучасні комп'ютерні технології дозволяють поєднувати ЗО-позиціювання і переміщення таких інжекторів відносно формоутворюючої оснастки з програмним керуванням таких операцій цього способу формування як дозування, подача компонентів, контроль процесу за даними з веб-камери тощо.Instead of the air flow, an aerosol flow was used with dosing of the sand mixture in the mixing chamber. It is possible to intensify the supply of the mixture, for example, by feeding it from above into the chamber under the action of the force of gravity on the grains of sand. In the conditions of serial and mass production of sand molds or rods on semi-automatic and automatic installations, when applying a liquid-air dispersion to the surface of a layer of sand mixture, or creating a directed flow of dispersion, it is advisable to install devices - injectors, similar to those indicated in (18), on machines or manipulators with numerical software control. Modern computer technologies make it possible to combine ZO-positioning and movement of such injectors relative to the forming equipment with software control of such operations of this method of forming as dosing, feeding of components, process control based on data from a web camera, etc.

Для лиття за моделями з традиційних органічних матеріалів типу парафіну чи пінопласту, що виплавляються чи випалюються, створення оболонкової форми є довготривалим процесом з висушуванням кожного прошарку форми у міру його нарощування. Описаним способом досягається практично безперервне пошарове нанесення суміші на модель, що економить тривалість приготування суміші та формування. Дозуванням компонентів нескладно досягти таких складів суміші, що утримуються на стінках моделі шляхом налипання та/чи швидкого тверднення.For model casting from traditional organic materials such as paraffin or styrofoam, which are melted or fired, creating a shell mold is a lengthy process, drying each layer of the mold as it builds up. The described method achieves an almost continuous layer-by-layer application of the mixture on the model, which saves time for preparing the mixture and forming. By dosing the components, it is easy to achieve such compositions of the mixture, which are held on the walls of the model by sticking and/or rapid hardening.

Патент |8В| описує нанесення плівки сполучного на піщинки за допомогою газового дисперсійного середовища зі значною економією сполучного в суміші. В нашому патенті на піщинки наноситься волога, яка є складовою багатьох формувальних сумішей. Але принцип формування шляхом створення з дво- двофазних однієї трифазної дисперсної системи в процесі насипання формувальної суміші з наступним її твердінням в контакті з оснасткою придатний для застосування суміші з будь-яких компонентів. Вода в нашому способі може служити аналогом будь-якого рідкого компонента чи носієм будь-якого сполучного чи затверджувача порошкового сполучного. Наприклад, вода з аерозолю може призводити до твердіння змішаних зернистих компонентів, які не реагують між собою сухому стані і можуть тривалий час зберігатись, але швидко твердіти в контакті з водою (19). Крім того, дисперсійне газове середовище може створюватись не лише з повітря, але й з газів-реагентів, наприклад, вуглекислого газу, що застосовують для твердіння піщаних сумішей з рідким склом. Це означає, що спосіб може служити методичним прикладом застосування зазначеного принципу збільшення кількості дисперсних фаз в кінцевій дисперсній системі шляхом додавання фаз з більш простих дисперсних систем з метою маловитратного формування сумішами з різних компонентів, що твердіють в контакті з оснасткою.Patent |8B| describes the application of a binder film to sand grains using a gaseous dispersion medium with significant savings in the binder in the mixture. In our patent, moisture is applied to the grains of sand, which is a component of many molding compounds. But the principle of forming by creating a three-phase dispersion system from two-two-phase in the process of pouring the forming mixture followed by its hardening in contact with the equipment is suitable for using a mixture of any components. Water in our method can serve as an analogue of any liquid component or a carrier of any binder or hardener of a powder binder. For example, water from an aerosol can lead to the hardening of mixed granular components that do not react with each other in the dry state and can be stored for a long time, but harden quickly in contact with water (19). In addition, the dispersion gas medium can be created not only from air, but also from reagent gases, for example, carbon dioxide, which are used to harden sand mixtures with liquid glass. This means that the method can serve as a methodological example of the application of the specified principle of increasing the number of dispersed phases in the final dispersed system by adding phases from simpler dispersed systems for the purpose of low-cost formation with mixtures of various components that harden in contact with the equipment.

Описаним способом досягається зменшення економічних витрат при формуванні на операціях насипання, змішування та ущільнені суміші, що протікають майже одночасно, від зменшення витрат сполучного і можливого його диференційного введення в товщу піщаної форми, скорочення сушіння форми, а також розширення області формування за разовими крижаними моделями.The described method achieves a reduction in economic costs during molding operations of pouring, mixing and compacted mixtures, which flow almost simultaneously, from reducing the costs of the binder and its possible differential introduction into the thickness of the sand mold, reducing the drying of the mold, as well as expanding the area of molding according to one-time ice models.

Джерела інформації: 1. Репях С.И. Технологические основьї литья по вбьіплавляемь!м моделям. - Днепропетровск:Sources of information: 1. S.I. Repyakh. Technological basics of casting on die-cast models. - Dnipropetrovsk:

Лира, 2006. - 1056 с. 2. Патент Росії на винахід Мо 2484916, В22С 1/00, бюл. 17/2013.Lyra, 2006. - 1056 p. 2. Russian patent for the invention No. 2484916, В22С 1/00, bull. 17/2013.

З. Дорошенко С.П., Ващенко К.И. Наливная формовка. - К.: Вища школа, 1980. - 176 с. 4. Ветишка А. и др. Теоретическиє основьі литейной технологии. - К.: Вища школа, 1981. - 320 б. 5. Жуковский С.С., Ромашкин В.Н. О "шаровой" модели формовочной смеси // Литейное 60 производство, 1986. - Мо 3. - С. 12-13.Z. Doroshenko S.P., Vashchenko K.I. Bulk molding. - K.: Higher School, 1980. - 176 p. 4. Vetyshka A. et al. Theoretical foundations of foundry technology. - K.: Higher School, 1981. - 320 p. 5. Zhukovsky S.S., Romashkin V.N. About the "layer" model of the molding mixture // Foundry 60 production, 1986. - Mo 3. - P. 12-13.

б. Формовочнье материальй и смеси / С.П. Дорошенко, В.П. Авдокушин, К. Русин, И.b. Forming materials and mixtures / S.P. Doroshenko, V.P. Avdokushin, K. Rusyn, I.

Мацашек. - К.: Вища школа, 1990. - 415 с. 7. Болдин А.Н., Давьідов Н.И., Жуковский С.С. МИ др. Литейнье формовочнье материальі.Matsashek - K.: Higher School, 1990. - 415 p. 7. Boldyn A.N., Davydov N.I., Zhukovsky S.S. WE Dr. Foundry molding materials.

Формовочньве, стержневье смеси и покрьітия. - М: Машиностроение, 2006. - 507 с. 8. Патент Росії на винахід Мо 2484916, В22С 1/00, бюл. 24/2010. 9. Патент Росії на винахід Мо 2020029, В22С 9/02, бюл. 18/1994. 10. Андерсон В.А., Котович А.В. Опьт внедрения инновационньїх технологий и оборудования на основе оптимальной технологичности и зкономической зффективности //Molding, core mixtures and coatings. - M: Mashinostroenie, 2006. - 507 p. 8. Russian patent for the invention No. 2484916, В22С 1/00, bull. 24/2010. 9. Russian patent for the invention No. 2020029, В22С 9/02, bull. 18/1994. 10. Anderson V.A., Kotovych A.V. Implementation of innovative technologies and equipment on the basis of optimal technology and economic efficiency //

Литье Украйинь. - 2014. - Мо 5. - С. 14-22. 11. Андерсон В.А., Котович А.В. Опьїт освоения инновационньх технологий и оборудования // Литейное производство. - 2014. - Мо 6. - С. 32-36. 12. Дорошенко В.С., Шинский И.О. З3О-технологии при литьє по газифицируеємь!м моделям //Casting of Ukraine. - 2014. - Mo. 5. - P. 14-22. 11. Anderson V.A., Kotovych A.V. Opiet osvoeniya innovative technologies and equipment // Литейное производство. - 2014. - Mo. 6. - P. 32-36. 12. Doroshenko V.S., Shinsky I.O. Z3O-technologies when casting on gasified models //

Металл и литье Украйинь!. - 2009. - Мо 4-5. - С. 30-33. 13. Міка Вобр. Везеєагспег иве гобої апт юю рііпі ЗО запа 5іисіштез // РНУБЗОГО.сот. 6 Аца. 2012. Р. 1/2. пиру//рпув.ога/пемв/2012-08-горої-апт-З3а-запа.піті (дата звернення: 01.09.2014). 14. Патент України на винахід Мо 83891, В22С 9/04, В22С 7/00, бюл. 16/2008. 15. Муравьев В.М., Середа Н.Г. Спутник нефтяника. - М.: Недра, 1971. - 240 с. 16. Патент України на корисну модель Мо 82837, В22С 9/02, бюл. 15/2013. 17. Патент Росії на винахід Мо 2020027, В22С 9/02, бюл. 18/1994. 18. Шуляк В.С. Литье по газифицируемьм моделям. - СПб.: Профессионал, 2007. - 408 с. 19. Патент України на корисну модель Мо 85830, В22С 99/02, бюл. 23/2013.Metal and cast Ukraine!. - 2009. - Mo 4-5. - P. 30-33. 13. Mika Vobr. Vezeeagspeg ive oboe appt yuyu riip ZO zapa 5iysishtez // RNUBZOGO.sot. 6 Atsa. 2012. R. 1/2. pyru//rpuv.oga/pemv/2012-08-goroi-apt-Z3a-zapa.piti (date of application: 09/01/2014). 14. Patent of Ukraine for the invention No. 83891, B22S 9/04, B22S 7/00, bull. 16/2008. 15. Muravyov V.M., Sereda N.G. Oilman's satellite. - M.: Nedra, 1971. - 240 p. 16. Patent of Ukraine for a utility model Mo 82837, В22С 9/02, bull. 15/2013. 17. Russian patent for the invention No. 2020027, В22С 9/02, bull. 18/1994. 18. Shulyak V.S. Casting according to gasified models. - St. Petersburg: Professional, 2007. - 408 p. 19. Patent of Ukraine for utility model Mo 85830, В22С 99/02, bull. 23/2013.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The forming method, which includes layer-by-layer pouring of a dry sand mixture onto a model or into the working cavity of a core box, moistening the dry sand mixture by contacting it with a liquid-air dispersion, as a result of this moistening, the mixture binds to a monolithic state, which ultimately leads to to the creation of a sand mold or rod, which is characterized by the fact that the layer-by-layer pouring of the dry sand mixture is performed at least 3 times by pouring a dosed amount of this mixture in contact with the liquid-air dispersion by penetrating the sands of this mixture through the liquid-air dispersion, which create between the model and with a dispenser from which filling is performed, and/or by applying a liquid-air dispersion to the surface of a layer of this sand mixture, or by creating a directed flow of a liquid-air dispersion into which a dry sand mixture is fed to form a joint flow of these dispersions and the mixture.

2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the dosing of the amount of this sand mixture and/or applied liquid-air dispersion on the surface of this sand mixture is carried out simultaneously with the control of the quality of the surface wetting of at least one layer of this sand mixture by changing the color of this surface by visual observation or by using a web camera complete with a software-controlled electronic information processing device.

C. The method according to claim 1, which differs in that the following operations are performed at least once in any combination: the liquid-air dispersion is created from a heated liquid and/or the directed flows of the liquid-air dispersion are created from more than one source, and/or the model or core box during pouring and/or after it is subjected to vibration, and/or change the strength of the bound dry sand mixture of the resulting forms or core by changing the degree of hydration by changing the amount of dry sand mixture for the layers being poured and/or changing the flow rate of the liquid from which the liquid-air dispersion is created, and/or changes in the duration of the creation of the liquid-air dispersion between the application of separate layers of the sand mixture, and/or vacuuming the sand mixture during its contact with the liquid-air dispersion, and/or after pouring and filling the cavity of the forming equipment, and when applying a liquid-air dispersion to the surface of a layer of sand mixture or creating a directed pot in the eye of the liquid-air dispersion, the source of creation of the liquid-air dispersion is moved using a machine tool or a manipulator with numerical software control in combination with such control of any other operations of this method of formation.