Литье металла по пенополистироловым моделям.

[Guest dorosh]

Инвестиции в новое производство дают прибыль, когда оно основано на новых технологиях. Металлургическая переработка металлов и литейное производство на постсоветском пространстве имеют давнюю традицию.

В литейном деле есть такая удобная технология, когда получение модели означает, что дело почти наполовину сделано. Модель отливки – пенополистироловая, такая, как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которых штампуют миллионами, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов.

Для серии отливок модели производят задуванием порошка полистирола в легкие алюминиевые пресс-формы (весьма простые в изготовлении) с последующим вспениванием гранул при нагреве пресс-форм. Для крупных и разовых отливок подходит «наколенное» производство моделей из плит полистирола при резке нагретой нихромовой проволокой, например по шаблонам.

При этом можно видеть, «пощупать» отливку в модели, промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных с несколькими стержнями отливок не так просто сделать. Отсутствует смещение стержней и форм при сборке, легко ставить прямо в модель внутренние холодильники. Затем модели красят быстросохнущей краской с огнеупором, собирают с литником, засыпают сухим песком в ящике-контейнере, которые и заливают металлом. При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает. А чтобы модель не дымила в цех при заливке, из контейнера отсасывают насосом воздух – разрежение поддерживают примерно пол-атмосферы.

Производственные участки: модельный, формовочный, плавильный, очистной имеют примерно одинаковые площади и оснащаются простым оборудованием. Вся формовка состоит из засыпки сухого при отсутствии массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств сборки форм. Акцент внимания перенесен на производство моделей – этих «легчайших игрушек» плотностью материала 25…27 кг/куб.м, которое обычно «доверяют» женским рукам, часто располагая на втором и выше этажах зданий. Для оборотного охлаждения песка используют пневмопоток. Для черных и цветных сплавов используется одинаковое оборудование, которое, благодаря своей простоте, без затруднений производят в Украине. Таким образом можно получать чугун и сталь всех видов, бронзу, латунь, алюминий всех марок. В ящике на «елке» можно лить десятки отливок, как в ювелирном производстве.

Цеха и участки с этой гибкой технологией множатся по всему миру - от Америки до Китая, на заводах General Motors, Fiat. Сегодня в мире по пенополистироловым моделям производят ~1,4% от всего количества литья (~1 млн. т/год), прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10…20% мирового литья. Институт ФТИМС, г. Киев спроектировал и запустил ряд участков в России, отправил такое оборудование в Польшу и Вьетнам, из последних объектов – цех на 400 т/месяц на ДЗТЛ в Днепропетровске.

Низкие затраты на материалы (всего 4 вида, не применяются связующие для песка) экономит не менее 100 дол./т литья, а размещение отливок по всему объему контейнера дает выход годного до 70…85%, экономию по шихте металла на 250…300 кг, электроэнергии 100…150 кВт.ч., массы литья на 10…20% по сравнению с традиционной опочной формовкой. Особенно крупная экономия при литье сложных отливок из износостойких сталей (шнеки для машин производства кирпича, била, молотки и детали дробилок), т. к. резко снижаются затраты на механообработку. А также льют без ограничений колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров, художественное литье. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2…2,5 раза, также как и сроки ввода производства в эксплуатацию.

Опыт запуска цехов до 50…150 т/месяц показал срок окупаемости 9…12 месяцев, притом, что набор оборудования для цехов 10…80 т/месяц отличается мало. Легко разместить такие участки при кузнях, термичках, ремонтных и других цехах. Технология литья по газифицируемым моделям – тот способ, которым свой металл своим оборудованием и рабочей силой можно переводить в высокотехнологичный наукоемкий товар.

В Киеве льют черные и цветные металлы развесом до 500 кг. Литейный цех производит отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов (латунь, бронза) до 40 т в месяц и принимает заказы на серийные и разовые детали для ремонта, шестерни, художественное литье и др. Инженерный центр разрабатывает технологию, изготавливает оснастку и проектирует цех или участок. Принимаются заказы для цеха-партнера до 400 т/месяц – точное литье деталей любой массы (0,3…2000 кг) с минимальной механобработкой практически без ограничений на форму отливки Цены от производителя. Выполняются работы по пуско-наладке и внедрению, обучается персонал.

Обзор составил Дорошенко Владимир Степанович, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

[Guest dorosh]

Краткое описание технологии есть в «Справочнике по чугунному литью» под. ред. Гиршовича Н.Г., 1978 г., стр. 465-473.

Есть мое интервью http://www.npp.ru/articles/lit/interview_325.html,

а также на иностранном видео: http://www.lostfoam.com/content/learning_c...oam_process.php

[Guest dorosh]

Инвестиции в новое производство дают прибыль, когда оно основано на новых технологиях, новаторских конструкторских и маркетинговых решениях. Металлургическая переработка металлов и литейное производство на постсоветском пространстве имеют давнюю традицию и солидный инженерный опыт. Россия и Украина в конце второго тысячелетия занимали лидирующие позиции в производстве металла и отливок на душу населения. Сейчас выпуск литья уменьшился в несколько раз. Однако оставшиеся научно-технические центры, в частности, в НАН Украины, где поддерживалось финансирование, сохранили инженерные наработки и опыт внедрения конкурентоспособных технологий. Они смогли организовать цикл от проектирования литейного цеха и оборудования до поставки этого оборудования отечественного производства заказчику «под ключ» с выполнением пуско-наладки, обучения персонала и отработки технологии в производственных условиях.

Среди созданных в последние десятилетия технологий в литейном деле набирает популярность удобная технология, когда получить модель отливки означает уже наполовину получить саму отливку. Модель отливки – пенополистироловая, такая, как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которых штампуют миллионами на автоматах, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов. Пенополистирол относится к твердым пенам (как хлеб, например), которые в физической химии определяются как дисперсия газа в твердом веществе, или точнее, ячеисто-пленочная дисперсная система. В нашем случае матрицей служит полистирол, а диспергируется («дробится» и «рассеивается») газ.

По схожей технологии (как при производстве упаковки) для серии отливок модели производят задуванием порошка полистирола в легкие алюминиевые пресс-формы (весьма простые в изготовлении и часто многоместные) с последующим вспениванием гранул при нагреве пресс-форм. Для разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) подходит вырезание моделей из плит пенополистирола нагретой нихромовой проволокой, которая, например, по шаблонам «как по маслу» режет блочный пенополистирол. Модель, затем полученная по ней отливка, имеют высокую точность (соответственно, низкую металлоемкость) и конкурентный товарный вид.

Свободно можно видеть, «пощупать» отливку в модели, промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных с несколькими стержнями отливок просто не сделать. Отсутствует смещение стержней и форм при сборке (так как отсутствуют сами стержни). Модели красят быстросохнущей краской с огнеупорным порошком, собирают с литником, засыпают сухим песком в ящике (контейнере) и заливают металлом.

При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает. В этой операции замены одного на другое - весь «фокус» или ноу-хау технологии литья по газифицируемым моделям, который определяет ее название по принятой терминологии в литейном производстве и делает ее уникальной. Во всех других способах формовки по модели присутствует предварительная операция ее удаления перед заливкой, а в таком отсутствии удаления модели из формы кроется и «секрет» точности получаемых отливок. Что заформовали, то и отлили в неподвижном окружающем песке. Снятие «копии» с модели происходит одновременно с «превращением» модели в отливку, что шутя можно сравнить с выполнением «фотографии» путем «убиения» оригинала, или как в шахматной партии с жертвой пешки (модели) для выигрыша туры (отливки).

Чтобы модель не дымила в цех при заливке, из контейнера обычно отсасывают насосом газы – разрежение поддерживают примерно пол-атмосферы. Для уникальных отливок (крупногабаритных штампов для кузовов автомобильного производства и т. п.) используют трубчатые газовыводные каналы с поджиганием выходящего их них газа от термодеструкции моделей, чем практически полностью переводят этот газ путем горения в двуокись углерода и пары воды.

Участки модельного производства обеспечиваются модернизированными автоклавным оборудованием с объемом камеры 100…400 л. Разработанные усовершенствования по сравнению с серийно выпускаемыми моделями позволяют сократить время спекания моделей до 1,5…2 мин. при температуре 115…1350 С и толщине стенки получаемой по моделям в последующем отливки 5..10 мм и выше. Таким оборудованием сейчас оснащается модельный участок Свесского насосного завода, Сумская обл. Для серийного производства поставляются полуавтоматы, цикл производства моделей на которых составляет около 2…3 мин. и которые пригодны также для производства фасонной упаковки, легкой тары, декоративных, шумо- и теплоизолирующих панелей с торцевым замком. Практика показывает, что указанное модельное оборудование в действующих литейных цехах нашей страны является наиболее загруженным и часто эксплуатируется в три смены.

Производственные участки: модельный, формовочный, плавильный, очистной имеют примерно одинаковые площади и оснащаются простым оборудованием (наиболее сложным является упомянутое модельное). Вся формовка состоит из засыпки сухого песка с вибрацией контейнера до одной минуты без массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств сборки форм, свойственных традиционным видам формовки. Акцент внимания перенесен на производство моделей – этих «легчайших игрушек» с плотностью материала 25…27 кг/куб. м, которое обычно «доверяют» женским рукам, часто располагая на втором и выше этажах зданий. Качество выполнения модели в основном определяет качество отливки.

Оборотное охлаждение песка ведут в пневмопотоке с повторным использованием песка ~97%, потери этого оборота составляют просыпи и отсев мелкой фракции, который выполняют во избежание его запыления. Кроме того, применят осаждение в циклонах пыли при прохождении отсасываемых газов из формы. Для черных и цветных сплавов используется одинаковое оборудование, которое, благодаря своей несложности, без затруднений производят в Украине (для других видов формовки качественное оборудование надо везти с Запада). Таким способом можно получать отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех марок. В ящике на «елке» можно сразу лить десятки отливок, как в ювелирном производстве, что служит еще одним «козырем» для литья по пеномоделям.

Создание технологии литья по газифицируемой модели связано с научно-техническая революцией второй половины прошлого века наряду с такими процессами, как вакуумная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением, импульсная формовка и др. Все эти технологии на подъеме. А цеха и участки с гибкой технологией литья по пеномоделям сегодня множатся по всему миру - от Америки до Китая, на заводах General Motors, Ford Motors, Fiat. Успешно эксплуатируются полуавтоматические и автоматические линии. В наше время в мире по пенополистироловым моделям производят ~1,4% от всего количества литья - свыше 1 млн. т/год, прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10…20% мирового литья.

Институт ФТИМС, г. Киев, десятки лет совершенствуя в этом деле «фирменную» специализацию, как одну из граней своего инженерного бренда, спроектировал и запустил ряд участков в России, поставил и внедрил такое оборудование в Польше и Вьетнаме, из последних объектов – цех на 400 т/месяц на ДЗТЛ в Днепропетровске. Потенциал технологии таков, что она позволяет лить не только металлы и сплавы, но и композиты, которые обладают повышенными в несколько раз, например, триботехническими свойствами по сравнению с простыми сплавами.

Низкие затраты на материалы (всего 4 вида, не применяется в форме связующие) экономит не менее 100 дол./т литья, а размещение отливок по всему объему контейнера дает выход годного 70…85%, экономию по шихте металла на 250…300 кг, электроэнергии 100…150 кВт.ч., массы отливок на 10…20% по сравнению с традиционной опочной формовкой. Трудоемкость финишных операций сокращается на 10…20% при единичном и на 40…60% при серийном производстве. Особенно крупная экономия при литье сложных отливок из износостойких сталей (шнеки для машин производства кирпича, била, молотки и детали дробилок), т. к. резко снижаются затраты на их механообработку. Также льют без ограничений колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественные, парковые и другие отливки.

По данным General Motors при производстве блока цилиндров масса его уменьшилась на 15% и трудоемкость механической обработки на 50% по сравнению с традиционным литьем в стержнях. Освоение серийного литья чугунных блоков автомобильных двигателей объемом 1,2 и 1,3 л для компании «ДЭУ-Украина» технологи ФТИМС считают своим серьезным достижением, блок легче аналога на 5 кг. Сейчас на стадии проектирования оснастки в этом институте находятся еще два вида блоков цилиндров двигателей.

В Киеве льют черные и цветные металлы развесом до 500 кг. Литейный цех опытного производства производит отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов (латунь, бронза) до 40 т в месяц и выполняет заказы на серийные и разовые детали. Институт ФТИМС проектирует цеха и участки, разрабатывает технологию, поставляет оборудование и оснастку. Передает заказы цеху-партнеру на 400 т в месяц – точное литье деталей массы (0,2…2000 кг) с минимальной механообработкой без ограничений на форму отливки. Выполняется пуско-наладка всего комплекса поставленного оборудования и внедрение технологии, обучается персонал.

Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2…2,5 раза, также как и сроки ввода производства в эксплуатацию. Опыт запуска цехов до 50…150 т/месяц показал срок окупаемости 9…12 месяцев, притом, что набор оборудования для цехов 10…80 т/месяц отличается мало. Легко разместить такие участки при кузнях, термичках, ремонтных и других цехах. Если создавать или реконструировать литейную, то технология литья по газифицируемым моделям – тот бизнес, в котором металл своим оборудованием и рабочей силой переводится в высокотехнологичный наукоемкий товар.

К сожалению, крупные металлургические державы Россия и Украина продают за рубеж металл преимущественно в чушках, слябах и массивных заготовках, а также лом. Тогда как Германия в отдельные годы экспортирует 27% отливок, импортируя руду и металл. Не вечно же нам металлолом и чушки продавать за рубеж, имея здесь только сборку и торговлю, не только Китай может поднимать свое машиностроение. Чем быстрее мы станем до деталей и машин перерабатывать свой металл, тем раньше достигнем европейского уровня благосостояния.

Обзор составил Дорошенко Владимир, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

Краткое описание технологии есть: http://www.opoka.ru/content/index112.php, а также на иностранном видео: http://www.lostfoam.com/content/learning_c...oam_process.php

[Guest dorosh]

Рекомендации по организации цеха/участка для литья металлов по газифицируемым моделям (ЛГМ) по опыту создания институтом ФТИМС (г. Киев) цехов в Украине, России, Польше, Вьетнаме.

Максимальная масса отлитой детали ограничена лишь объемом печей и ковшей, толщина стенок не ограничена. Имеется опыт литья многотонных штампов. Качество поверхности обеспечивается огнеупорными красками из недефицитных материалов.

Масса необходимого жидкого металла, например, для получения 2500 т./год отливок считается как для традиционных технологий литья (по ЛГМ только выше выход годного на 10-20%) с учётом:

- коэффициент годных отливок - 0,96,

- масса литниковой системы, прибылей – 0,6÷0,8 G дет. (для цветного литья и чугуна меньше),

- остаток в печи, ковшах и др. потери - 0,1÷0,2,

- составит ≈ 5000 т/год; 416,7 т/мес.; 17,4 т/сутки(в т.ч. возвратные собственные отходы металла переплавляются повторно)..

Для деталей массой 0,2 ÷ 20 кг. рекомендуем использование печей ИСТ-0,5 двухтигельных при работе минимум в 2 смены в сутки. Сменная производительность печи в среднем составляет 3,5÷4,0 т/смену - 7÷8 т/сутки. Минимальное количество печей составит – 3 шт.

Технология ЛГМ предполагает наличие минимально 2-х участков/цехов:

- модельного (может бьть на втором этаже, т.к. плотность моделей около 26 кг/куб.м),

- формовочно-заливочного.

Модельный участок имеет площадки:

- предварительного подвспенивания и хранения пенополистирола;

- сборки и задувки пресс-форм;

- спекания пресс-форм;

- хранения и сборки моделей в «кусты»;

- покраски и сушки моделей и «кустов»;

- хранения готовых к заливке моделей.

Формовочно-заливочный участок имеет площадки:

- сборки и формовки моделей в контейнерах,

- заливки,

- охлаждения,

- удаления деталей из контейнеров и высыпки песка,

- хранения, подготовки и регенерации формовочного песка,

- нейтрализации газов и пыли,

- разделки, очистки и хранения отливок,

- подготовки и хранения шихты,

- площадки печей,

- системы водооборота (при необходимости),

- лаборатории (при необходимости).

Для работы выше перечисленных участков необходимо наличие электроэнергии, сжатого воздуха, воды, газа, цеховой вентиляции.

Целесообразно для сокращения потерь времени по технологической цепочке и на вспомогательных операциях разместить формовочно-заливочный участок (цех) в одном здании площадью около 2500 м2. В этом случае возможно использование разработанных и поставляемых ФТИМС НАН Украины транспортных систем (рольганги, монорельсы, вакуум-транспорт песка), связывающих технологическое оборудование в линию.

Ориентировочная стоимость всего комплекта оборудования (перечень и количество которых можем Вам предоставить с учетом Вашей программы литья) составит:

а) ≈ 250 ÷ 300 $/т литья в год без печей;

б) ≈ 500 $/ т литья в год с печами.

Например, при 2500т/год:

а) 250 (300) х 2500 = 625 000 (700 000) $;

б) 500 х 2500 = 1 250 000 $.

В указанные стоимости входит цена конструкторской документации. Сроки поставки оборудования (и монтаж) обычно меньше 1-1,5 года со дня заключения договора и авансирования. Стоимость проектирования цеха не учтена и обычно выполняется региональным институтом, имеющим лицензию на проектирование цехов. Обучение специалистов - по отдельному договору.

Исп. Дорошенко В.С., гл. конструктор Бердыев К.Х., Киев, т/ф 38(044)424-84-88, dorosh@inbox.ru,

Готовы ответить на другие Ваши вопросы.

[Guest dorosh]

Создание технологии литья по газифицируемой модели связано с научно-техническая революцией второй половины прошлого века наряду с такими процессами, как вакуумная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением, импульсная формовка и др. Все эти технологии на сейчас подъеме, а цеха и участки с гибкой технологией литья по пеномоделям (Lost Foam Casting – такое ее название на английском) сегодня множатся по всему миру - от Америки до Китая. На заводах General Motors, Ford Motors, Fiat и др. успешно эксплуатируются полуавтоматические и автоматические линии.

К сожалению, крупные металлургические державы Россия и Украина продолжают продавать за рубеж много металла в чушках, слябах и массивных заготовках, а также лом. Тогда как Германия в 2004 г. экспортировала 31% отливок, полностью импортируя руду и металл. Однако статистика последних лет показывает опережающий рост (на уровне до 25% в год по Украине) обрабатывающей промышленности, что объективно стимулирует переход от продажи металла как сырья к углубленной его переработке, когда без высокоточных металлозаготовок не обойтись. Тем более это выгодно для немногочисленных стран с замкнутым металлургическим циклом, к которым относится Украина. Возрождение отечественного машиностроения базируется на понимании того, что, чем раньше мы станем в детали и машины переводить свой металл, тем быстрее достигнем европейского уровня благосостояния.

составил Дорошенко Владимир, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

Русскоязычные сайты:

Описание технологии на сайте www.opoka.ru/content/index_22.php

Рекомендации по организации участка http://www.oborudka.ru/p7/l9/index.html

А также на англоязычном видео: http://www.lostfoam.com/content/learning_c...oam_process.php

Посмотреть о технологии можно по этим англоязычным адресам: http://web.umr.edu/~foundry/

http://www.foamlinx.com/?gclid=CMqBspLjvIcCFSV1XgodVyRdIA

http://www.sfsa.org/tutorials/panel/float_08B.htm

http://www.vulcangroup.com/images/Lost_Foam_Iso-large.jpg

http://www.lostfoam.com/assets/content/lea...pe_castings.pdf

http://www.lostfoam.com/content/learning_c...ing_process.php

[Guest dorosh]

Создание технологии литья по газифицируемой модели

Дорошенко Владимир, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

Описание технологии на сайте www.opoka.ru/content/index_22.php

[Guest dorosh]

Институт ФТИМС, г. Киев спроектировал и запустил ряд участков в России, отправил такое оборудование в Польшу и Вьетнам, из последних объектов – цех на 400 т/месяц -Владимир Степанович, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

Выдержки из статьи в Литейном производстве 2002, №5, с. 19-20: Ребонен В.Н., Косилов А.А., Лисовой А.А. Прогрессивные способы литья в современных условиях.

................................................................................

.......................................

Восстановление устаревших технологических процессов требует значительных материальных затрат, но не позволяет обеспечить современный уровень производства. Поэтому большой интерес вызывают процессы литья в формы из холоднотвердеющих смесей (ХТС), в формы, изготовляемые вакуум-пленочным процессом (ВПФ), литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) и литье по газифицируемым моделям (ЛГМ). За исключением ЛВМ, эти техпроцессы не требуют привлечения высококвалифицированных рабочих, позволяют изготовлять отливки товарного вида при сравнительно небольших затратах. Они обладают определенной универсальностью и мобильностью, что очень важно при многономенклатурности и малосерийности продукции. Показатели (3...8) таблицы различных видов литья при производстве отливок массой до 1...5 кг даны в сравнении с показателями процесса в сухие песчаные формы (ПФ), принятыми за единицу.

Для производства наиболее привлекательны процессы литья ВПФ и ЛГМ, первый — при литье в разъемные, а второй — в неразъемные формы. Их применение позволяет получать качество поверхности отливок на уровне ЛВМ, а процесс ЛГМ обеспечивает высокую и стабильную точность отливок. Себестоимость отливок сокращается в 1,5-2 раза. Преимущество этих процессов — в отсутствии связующего и многократное использование формовочного песка.

Остановимся подробнее на процессе ЛГМ как на самом перспективном процессе при изготовлении отливок малой массы. Технологический цикл изготовления отливок по ЛГМ включает: - изготовление пенополистироловой модели вспениванием гранул в пресс-форме или механообработкой из блочного пенополистирола; - изготовление литниковой системы и склеивания модельного блока; - окраску модельного блока; - формовку блока сухим песком;

- заливку металла в форму без извлечения модели; - выбивку отливок и другие финишные операции.

№ п.п..............Показатель…………………………......ПФ…...ХТС……..ВПФ………ЛВМ…….ЛГМ

1.Точность (max), класс по ГОСТ26645-85….........6-7……5-6……..….6-7….……4-5………3-4

2.Шероховатость (min, Ra), ГОСТ26645-85…........10-16….6,3-10...….3,2-6,3… …3,2-5,0…..3,2-6,3

3.Расход формовочных материалов………………...1………2-4………0,2-0,5…….5-10…….0,2-0,5

4.Расход энергоносителей..……………………..…….1……..0,9-1,1……1,1-1,3……1,7-3...…..0,9-1,1

5.Трудоемкость производства………………………..1……..0,7-0,9……1,1-1,2……2,3-2,5…..0,9-1,1

6.Стоимость модельной оснастки…………………...1……………………..….....……….2-5……….2-9

7.Затраты на организацию произ-ва………....…......1……..1,1-1,2……1,1-1,2……1,5-3..…..0,8-1,0

8.Себестоимость отливок………………...…………....1……...1,1-1,2…....1,1-1,2……2,5-4..…..1,1-1,6

.

Технологическая целесообразность применения ЛГМ определяется следующими показателями. Стабильность размеров модели, отсутствие разъема формы и постоянство технологических параметров позволяют поднять точность отливок до уровня, превышающего точность отливок по ЛВМ. В полость формы, заполненную пенополистиролом, не могут попасть инородные включения, что обеспечивает уменьшение количества засоров. По шероховатости поверхности, определяемой во многом шероховатостью поверхности формы, отливки соответствуют отливкам по ЛВМ. Объясняется это тем, что в обоих случаях краска или покрытие наносят на модель, а не на поверхность формы.

Высокое качество отливок по ЛГМ допускает эффективное использование процесса при изготовлении отливок, которые традиционно изготовляют ЛВМ. Несомненное преимущество ЛГМ перед ЛВМ — простота его осуществления. Практически исключены или сведены к минимуму операции нанесения покрытия, формовки, прокаливания форм, выбивки и очистки отливок. Применение ЛГМ взамен ЛВМ позволяет сократить расход дорогостоящих формовочных материалов до 10 роз, электроэнергии — в 2 - 3 раза и трудоемкость — в 3 - 4 раза.

Литье по газифицируемым моделям — наиболее перспективный техпроцесс изготовления отливок массой, преимущественно до 5 кг, взамен ЛВМ. Особенно эффективно его применение при литье таких деталей, кок рабочие колеса, шнеки и другие из различных сплавов, в том числе из высокохромистого чугуна. Составил dorosh@inbox.ru, фото см. www.opoka.ru/content/index_22.php

[Р. Теодосиев]

Въпреки, че това ми изглежда на една хубава реклама...ми харесва...и е доста интересно

[Guest dorosh]

Пескооборот, вынесенный за территорию литейного цеха.

К. Х. Бердыев, В. С. Дорошенко, ФТИМС НАНУ, г. Киев, dorosh@inbox.ru

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) как некапиталоемкая гибкая, повышающая культуру производства технология показывает опережающую динамику и географию распространения в литейном производстве стран мира. Институт ФТИМС НАН Украины (отдел ФХПФ), десятки лет совершенствуя эту технологию как «фирменную» специализацию и одно из направлений своих научно-технических разработок, поставляет для литейных цехов типовые комплексы оборудования производительностью 150...5000 т отливок в год.

Расчеты показывают, что созданные институтом такие комплексы оборудования для ЛГМ только на заводах Минпромполитики Украины позволят при монтаже их на реконструируемых литейных предприятиях создать производственные мощности с суммарным выпуском литья свыше 150 тыс. тонн/год, в частности, отливок для авто – тракторной техники, техники для АПК, нефтегазовой промышленности, арматуро- насосостроения и военной техники.

ЛГМ можно отнести к высоким технологиям литейного производства. Эта технология вопреки стереотипам, которые сложились еще со студенческих лет, свидетельствует, что высокие технологии - это не обязатольно сложные малодоступные процессы. Примером может служить цикл оборудования пескооборота, применяемый при ЛГМ. Если в вузах на протяжении нескольких лет изучают для традиционных технологий десятки литейных связующих, множество составов формовочных и стержневых смесей, способов их уплотнения с соответствующим формовочным орудованием и оснасткой, планировки цехов, где смесеприготовление занимает до четверти (с регенерацией до трети) площади цеха, а выбивное оборудование часто напоминает чудо техники при том, что существенной проблемой литейного производства является утилизация твердых отходов, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси (1,5-2,0 т/т литья), относящиеся к 4-й категории опасности, то не удивительно, что может быть не понятно, как без этого можно получать отливки.

Оборотное охлаждение песка при ЛГМ ведут в пневмопотоке или с применением простейших конвейеров, эти металлоконструкции для экономии помещений часто монтируют с внешней стороны стены цеха, где сухой песок в силосе сохраняется «не боясь» мороза. Такая линия оборудования установлена на опытном производстве ФТИМС производительностью 50 т в месяц. На формовочном участке в цехе стоит две еденицы несложного оборудования: вибростол для формовки с трубопроводом засыпки песка в форму и приемное устройство с решеткой для высыпки из контейных опок отработанного песка, подключенное трубопроводом к вакуумному насосу. Расход на 1 тонну годного литья состоит из четырех модельно-формовочных материалов: кварцевый песок - 50 кг, противопригарные покрытия - 25 кг, пенополистирол - 6 кг и пленка полиэтиленовая - 10 кв.м., не применяется для песка связующее.

Постоянно совершенствуя оборудование, особенно для механизированных линий, и «обкатывая» его в цехе, в института только за последние 1,5 года разработана КД и изготовлено (или в плане изготовления) следующее оборудование: 1) осушитель подвспененного пенополистирола в бункере вылеживания, 2) эжекторный транспортер пенополистирола для питания пресс-автоматов, 3) регенератор песка без применения псевдожиженного слоя, 4)осушитель газов от водокольцевого насоса, 5) установка каталитического дожигания газов без контакта с пламенем горелки, 6) поворотный стол 1200х1200 с механической загрузкой-выгрузкой, 7) приводной секционный рольганг 1200х4000, 8) водяной осадитель пыли для предохранения водокольцевых насосов от абразивного износа, 9) силос с осадителем пыли/песка для пневмотранспорта всасывающего типа, 10) объемный дозатор 0,5 куб.м. песка для засыпки в контейнерные опоки, 11) вибростол 600х900 с подъемником (h=25 мм) для использования в линиях формовки, 12) вибростол 1200х1200 для создания виброколебаний в 2-х плоскостях (горизонтальной и вертикальной).

Интеграция отечественной экономики в мировое экономическое пространство, о чем свидетельствует недавнее вступление Украины в ВТО, стимулирует развитие конкурентоспособных технологий в нашей стране. Применение технологии ЛГМ, производящей качественные металлозаготовки на отечественном оборудовании, способствует более полному использованию того отечественного преимущества, что Украина относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд и может успешно конкурировать, производя наукоемкую металлопродукцию.

[Guest dorosh]

Инвестиции в новое производство дают прибыль, когда оно основано на новых технологиях. Дорошенко Владимир, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488.

Литье по газифицируемым моделям повышает культуру производства и позволяет вынести пескооборот за территорию литейного цеха.

К. Х. Бердыев, В. С. Дорошенко, ФТИМС НАНУ, г. Киев, dorosh@inbox.ru, т. 38-066-1457832, ф.38(044)4248488. Фото см. www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651

Среди некапиталоемких гибких, повышающих культуру производства технологий, литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) показывает опережающую динамику и географию распространения в литейном производстве стран мира. Институт ФТИМС НАН Украины (отдел ФХПФ), десятки лет совершенствуя эту технологию как научно-техническую «фирменную» специализацию, поставляет для литейных цехов типовые комплексы оборудования производительностью 150...5000 т отливок в год, проектируя участки под площади заказчика.

Расчеты показывают, что созданные институтом такие комплексы оборудования для ЛГМ только на заводах Минпромполитики Украины позволят при монтаже их на реконструируемых литейных предприятиях создать производственные мощности с суммарным выпуском литья свыше 150 тыс. тонн/год, в частности, отливок для авто – тракторной техники, техники для АПК, нефтегазовой промышленности, арматуро- и насосостроения, военной техники.

ЛГМ можно отнести к высоким технологиям литейного производства. Эта технология вопреки стереотипам, которые сложились еще со студенческих лет, свидетельствует, что высокие технологии - это не обязатольно сложные малодоступные процессы. Примером может служить цикл оборудования пескооборота, применяемый при ЛГМ. Если в вузах на протяжении нескольких лет изучают для традиционных технологий десятки литейных связующих, множество составов формовочных и стержневых смесей, способов их уплотнения с соответствующим формовочным орудованием и оснасткой, планировки цехов, где смесеприготовление занимает до четверти (с регенерацией до трети) площади цеха, а выбивное оборудование часто напоминает чудо техники при том, что существенной проблемой литейного производства является утилизация твердых отходов, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси (1,5-2,0 т/т литья), относящиеся к 4-й категории опасности, то не удивительно, что может быть не понятно, как без этого можно получать отливки.

Оборотное охлаждение песка при ЛГМ ведут в пневмопотоке или с применением простейших конвейеров, эти металлоконструкции для экономии помещений часто монтируют с внешней стороны стены цеха, где сухой песок в силосе сохраняется «не боясь» мороза. Такая линия установлена в литейном цехе ФТИМС производительностью 50 т отливок в месяц. От нее на формовочном участке в цехе стоит две еденицы оборудования: вибростол для формовки с трубопроводом засыпки песка в форму и приемное устройство с решеткой для высыпки из контейных опок отработанного песка. Расход на 1 тонну годного литья состоит из четырех модельно-формовочных материалов: кварцевый песок - 50 кг, противопригарные покрытия - 25 кг, пенополистирол - 6 кг и пленка полиэтиленовая - 10 кв.м., не применяется для песка связующее.

Совершенствуя оборудование, особенно для механизированных линий, и «обкатывая» его в цехе института за последние 1,5 года разработана КД и изготовлено (или в стадии изготовления) следующее оборудование: осушитель подвспененного пенополистирола в бункере вылеживания, эжекторный транспортер пенополистирола для питания пресс-автоматов, регенератор песка без псевдожижения, осушитель газов от водокольцевого насоса, установка каталитического дожигания газов без контакта с пламенем горелки, поворотный стол 1200х1200 с механической загрузкой-выгрузкой, приводной секционный рольганг 1200х4000, водяной осадитель пыли для предохранения водокольцевых насосов от абразивного износа, силос с осадителем пыли/песка для пневмотранспорта всасывающего типа, объемный дозатор 0,5 куб.м. песка для засыпки в контейнерные опоки, вибростолы 600х900 с подъемником (h=25 мм) для линий формовки и 1200х1200 с виброколебаниями в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

ЛГМ относятся к отечественным технологиям, которые позволяют шире использовать то наше преимущество, что наша держава относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд и может успешно конкурировать в сфере производства наукоемкой металлопродукции.

[Guest dorosh]

Литье металла по газифицируемым моделям и оснащение оборудованием литейных цехов. По качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства сегодня нет альтернативы литью по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта.

В последние годы все шире используется в литейных цехах технология ЛГМ. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одном КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где все больше льют отливок без ограничений по форме и размерах. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка.

На 1 тонну годного литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов: кварцевого песка -50 кг, противопригарного покрытия -25 кг, пенополистирола - 6 кг, пленки полиэтиленовой -10 кв.м. Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком.

Разработчиком и поставщиком оборудования литья по пенопластовым моделям является институт ФТИМС (г. Киев), который поставил оборудование и запустил ряд участков ЛГМ в России, Польше и Вьетнаме, из последних объектов 2006 г. – первая очередь литейного цеха в Днепропетровске на 5000 т/год.

В литейном производстве России и Украины все больше создается таких цехов. Оборудование для ЛГМ, которое поставляет с чертежами ФТИМС недорогое и простое в эксплуатации при литье черных и цветных металлов с весом отливки 0,1-2500 кг. Литейный цех ФТИМС (Киев) опытного производства производит такие отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов до 50т в месяц, серийные и разовые детали, проектирует и изготавливает пресс-формы для моделей. В.Дорошенко, dorosh@inbox.ru, т. 38-066-1457832, т/ф.38(044)424-84-88, фото: www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651

[Guest dorosh]

Литье металла по газифицируемым моделям и оснащение оборудованием литейных цехов. фото: www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651

3D-технологии в литейном производстве.

В.С. Дорошенко, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

Сегодня именно в науке усматривают путь спасения национальной экономики от последствий глобального кризиса. Президент Украины В. Ющенко на международном инвестиционном саммите в октябре 2008 в Донецке заявил, что государство намерено переориентировать отечественные экспортно-ориентированные отрасли на внутренний рынок, поставив задачу формирования еффективного спроса на внутреннем рынке на продукцию металлургии. Строительство и машиностроение как потребители металла – это сейчас те две отрасли, которые определяют развитие страны и которые остро нуждаются во внедрении наукоемких, металлоемких, энергосберегающих технологий. На саммите наибольшую популярность имели именно такие проекты в области инновационных технологий.

Отечественные металлообработка и машиностроение в условиях системной интеграции в мировую экономику нашей страны, как полноправного члена ВТО, с появлением избытка недорогого металла получают дополнительный стимул перехода от неглубокой переработки и экспорта изделий металлургии к выпуску наукоемкой продукции (машин, механизмов, станков, приборов и инструмента). Это позволит реализовать то преимущество, что Украина относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд. Отечественные ученые, в частности в области литейного производства, обладают технологиями, относящимися к наукоемким высоким технологиям, которые вопреки сложившемуся стереотипу свидетельствуют, что высокие технологии - это не обязательно сложные малодоступные процессы. Одна из таких технологий описана в этой статье.

В современном машиностроении Украины при появлении за годы независимости на месте крупных производств множества некрупных самостоятельных предприятий при характерных для них малосерийностью и многономенклатурностью продукции гибкость технологии литейного производства в сочетании с невысокими капитальными затратами на внедрение и высокой точностью выпускаемых заготовок является решающим фактором. Этим параметрам наиболее соответствует технология литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенополистирола. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое достигло 1,5 млн. т/год, в одном КНР работает до 1,5 тыс. таких участков.

В институте ФТИМС НАНУ под руководством проф. Шинского О.И. на базе разработанных научных основ производится совершенствование технологии ЛГМ, новизна технических решений в содержании которой подтверждена более 50 патентами, что говорит о лидирующих позициях института по этой позиции. ФТИМС поставляет заказчикам технологическое оборудование литейных цехов для единичного, серийного и массового производства отливок из черных и цветных сплавов способом ЛГМ мощностью 100 - 5000 т/год.

На действующем опытно-промышленном литейном цехе института, базирующемся на ЛГМ-процессе и служащим демонстрационной базой, где это оборудование проходит отладку и модернизацию до уровня лучших зарубежных аналогов, выпускается до 50 т в месяц отливок из черных и цветных металлов. При проектировании литейных участков и цехов конструкторы института на планировке помещений и в соответствии инвестиционными возможностями завода-заказчика выполняют расстановку оборудование и компоновку его в разных производственных вариантах: от единичного и ремонтного - до серийного производства отливок. Часто модельное производство (поскольку модели очень легковесные с плотностью 25 кг/м3) выносится на второй этаж помещения цеха, а система оборотного транспортирования, подготовки и складирования сухого песка выносится на открытый воздух с внешней стороны литейного цеха и состоит преимущественно из проходного оборудования и системы бункеров-трубопроводов, изготовленных из листового металла. Такое вынесение оборудования пескооборота экономит площадь цеха, а в сочетании с отсосом газов из форм, подключаемых к вакуумному насосу на период заливки-затвердевания отливки, улучшает санитарно-гигиенические условия труда и в целом способствует повышению культуры производства.

Технологическая целесообразность применения ЛГМ, взамен устаревших технологических процессов, бесспорна и описана исчерпывающе [1,2]. Коротко остановимся лишь на некоторых характерных показателях. Стабильность размеров модели, отсутствие разъема формы и постоянство технологических параметров позволяют поднять точность отливок до уровня, равного точности отливок по выплавляемым моделям (ЛВМ). В полость формы, заполненную пенополистиролом, не могут попасть инородные включения, что обеспечивает уменьшение количества засоров. По шероховатости поверхности, определяемой во многом шероховатостью поверхности формы, отливки соответствуют отливкам по ЛВМ. Объясняется это тем, что в обоих случаях противопригарную краску или покрытие наносят на модель, а не на поверхность формы, исключается применение стержней и сборки формы. Развес полученных отливок по ЛГМ-процессу говорит сам за себя: от 0,1 кг до отливок весом в несколько тонн практически без ограничений по маркам сплавов и геометрии отливок.

В ЛГМ-процессе получить модель отливки означает уже наполовину получить отливку, остановимся на этом подробнее с учетом современных тенденций. Сегодня производства высокоточных пространственных (трехмерных) изделий, моделей, форм, мастер-моделей из алюминия, дерева, МДФ, макетных пластиков и пр. связаны со стремительным развитием компьютерной техники, программного обеспечения, цифровой передачи данных, а также усовершенствованием систем приводов обрабатывающих станков (применение серводвигателей с обратной связью). Это сделало доступным для производственников автоматизированное оборудование с числовым программным управлением. Системы ЧПУ вытесняют любые другие системы управления, как на крупных автоматизированных производствах, так и на совсем небольших, очень гибких универсальных производствах (макетно-модельное, инструментальное, сувенирно-рекламное, ремонтное). Таким оборудованием все чаще пользуются как частные предприниматели, так и обслуживающие широкой круг заказчиков специализированные участки. Для оперативного просчета и изготовления форм, матриц, моделей необходимо лишь прислать им на электронный адрес трехмерное изображение изделия.

Значительное снижение стоимости компьютеризированных систем и систем с ЧПУ послужило толчком для использования их в более простом недорогом классе станков. Появился целый класс сравнительно общедоступного оборудования, позволяющего с чертежа детали на компьютере получить с фрезерного станка с ЧПУ готовую пресс-форму в металле или ее модель из пенополистирола, когда программа такого изготовления «сама учитывает» литейную усадку, а также припуски литейные и на механообработку. При этом применяют программы, которые помогают максимально использовать потенциал этих станков с поддержкой 3D-моделей и токарной обработки.

Производственный цикл изготовления детали в институте ФТИМС от разработки конструкторской документации до готовой детали состоит в следующем. После получения технического задания конструктор разрабатывает документацию (КД), обычно используя следующие программы: AutoCAD, CADMECH, Inventor. Готовая КД сдается в электронный конструкторский архив, который находится на общем сервере организации. При получении задания на изготовление той или иной детали в производственный отдел технолог-программист берет чертеж и 3D-модель, разрабатывает техпроцесс, программу управления и помещает ее на сервер. Затем после установки заготовки на стол станка оператор станков с ЧПУ вызывает эту программу с сервера и после ее проверки и наладки станка приступает к обработке заготовки, получая литейную модель детали или ее пресс-формы.

Из пенополистироловой модели пресс-формы по ЛГМ-процессу обычно отливают алюминиевую пресс-форму, а затем, если необходимо, доводят ее до требуемой чистоты поверхности на том же станке с ЧПУ. Это упрощает всю технологию перевода изделия с чертежа до пеномодели и отливки, ускоряет получение пресс-форм (до нескольких часов) для производства моделей от стадии проектирования до их изготовления, в то же время требуя компьютерной грамотности занятого этим трудом персонала.

По принципу действия система ЧПУ с серводвигателем является системой с обратной связью, сигнал позиции подается от оптического датчика (инкодера), который закреплен на двигателе и снабжает контролер информацией о реальном повороте вала двигателя. Эта информация используется для постоянной коррекции отклонений между величиной заданного и реального перемещения режущего инструмента. Для получения объемной копии с детали без чертежа в этих станках используется сканирование с цифровой записью информации. Управление станком осуществляется через USB порт с обычного персонального компьютера в среде Windows, с помощью модема возможна функция удаленного доступа к ЧПУ, включающая диагностику и модернизация программного обеспечения.

На рынке Украины широко представлены станки с ЧПУ фирмы Obrusn (Польша) десяти моделей для объемной обработи цветных металлов и сплавов, полимеров, дерева с точностью позиционирования от ±0.05 до ±0.1 мм, разрешающей способностью ЧПУ ±0.01 мм и весом станка от 60 до 1450 кг, более крупные станки фирмы Bermaq (Испания) с точностью позиционирования ±0.03 мм, повторяемостью позиции ±0.015 мм и весом 1,5 – 3 т, а также немецких фирм.

Описанная отечественная литейная технология, накопленный опыт ее использования, а также ряд инновационных технологий по углубленной переработке металла, в том числе, представленных на вышеуказанном международном инвестиционном саммите, служат примерами наличия значительного научно-технического потенциала украинской технической науки. Растущее понимание этого и очевидную согласованность позиций верховной власти и крупного капитала следует приветствовать как первый шаг в направлении перехода на инновационно-инвестиционную модель экономического роста.

С учетом современных кризисных явлений, которые воочию демонстрирует системное несовершенство глобальной экономической конструкции, становится все более спорной идеология так называемой «доганяльной» модернизации, которая на протяжении всех лет нашей независимости служила одним из определяющих неоспоримых ориентиров нашего трансформационного процесса. Имеет ли смысл продолжать имплементацию того, что демонстрирует свою недееспособность, дублировать и далее шаг за шагом путь, пройденный западным обществом к современным реалиям? Не стоит ли прежде всего задействовать инновационный потенциал отечественной науки, особенно в тех отраслях, где она имеет лидирующие, защищенные патентами бесспорные приоритеты, в частности, в науке о металле?

Контакт для вопросов и предложений: dorosh@inbox.ru , Дорошенко В., 38-066-1457832

[Guest dorosh]

Литье металла по газифицируемым моделям и оснащение оборудованием литейных цехов. фото: www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651

Получение крупных стальных отливок по газифицируемым моделям с использованием наливной формовки.

В.С. Дорошенко, кандидат техн. наук,

(Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины) .

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенополистирола по точности и качеству отливок, условиям труда и экологической безопасности может быть отнесено к высоким технологиям литейного производства. Эта технология хоть и перешагнула свой 50-ти летний «стаж» с даты первого изобретения Г. Шроера [1], сохраняет динамичные показатели по распространению в литейном производстве стран мира. Изобретение А. Чудновского [2] положило начало работ по ЛГМ в СССР, позволив считать отечественных литейщиков одними из соавторов этого технологического процесса, причем заметный вклад и активные работы до настоящего времени по его совершенствованию связаны с научным коллективом ФТИМС НАНУ, г. Киев, Украина.

Сегодня наиболее широко ЛГМ–процесс применим с вакуумированием формы из сухого песка без связующего, когда одноразовую пенополистироловую модель газифицируют (замещают) заливаемым металлом, а внутриформенное разрежение (на уровне 50 кПа) создает направленный газоотвод. Однако также в виде одного из первых вариантов этой технологии для производства крупных и тяжелых отливок по таким моделям все шире используют формовочные песчаные смеси со связующим («Full Mold Process»). Среди таких смесей наиболее подходящими оказались жидкоподвижные самотвердеющие смеси (ЖСС), не требующие динамического уплотнения, что важно по причине невысокой прочности материала и легкой деформируемости модели (плотностью 25 кг/м3) под действием внешних нагрузок, которые во время формовки обычно не должны превышать 1 кг/см2.

Такие методы формовки, как встряхивание, прессование, формовка пескометом и др., неприемлемы для производства отливок по моделям из пенополистирола. Даже формовку ручными простыми и пневматическими трамбовками нужно выполнять очень осторожно, чтобы не повредить модель, что делает такие методы нежелательными для серийного производства. Лучше всего применимы сыпучие или жидкоподвижные самотвердеющие смеси, не требующие дополнительного уплотнения, или для уплотнения которых достаточно вибрации. Песчано-глинистая формовочная смесь не обладает всеми указанными свойствами, поэтому ее редко применяют для данного метода литья.

ЖСС впервые были получены одновременно российскими и украинскими литейщиками [3]. Технологии ЖСС и ЛГМ почти «ровесники», обе по яркости неординарных технических решений заслуживают на вхождение в первую пятерку рейтинга замечательных литейных технологий прошлого века, если такой будет составлен. Мы вправе гордиться значительным вкладом отечественных ученых в создание ряда разновидностей этих технологий.

Совместное применение ЖСС и ЛГМ усложняет процесс литья путем «наложения» факторов, свойственных обеим технологиям, создавая ряд особенных обстоятельств, которые, в частности, газовый режим литейной формы, предполагают выяснение технологом-литейщиком закономерностей многофакторных взаимозависимых составляющих физико-химических, газо- и гидродинамических процессов с целью обеспечения стабильного качества получаемых отливок. При изготовлении отливок в формах со связующим собственный газовый режим литейной формы (будь она полой) дополняется мощным источником газовыделения (с подвижным фронтом) в виде продуктов газификации пенополистирола модели теплом заливаемого металла. Причем этот дополнительный источник газов может многократно превышать поток газов от формовочного материала.

В этой связи весьма важное качественное решение проблемы создания направленного вывода газов из полости формы во время деструкции модели в форме со связующим при одновременном дожигании этих газов до экологически безопасного уровня выполнено в соответствии с изобретением [4], позволяющим сообщить газовыводные каналы, выходящие на контрлад литейной формы, с пространством между моделью и зеркалом заливаемого металла. Рассмотрим c точки зрения оптимизации газового режима литейной формы предпосылки и результаты начального этапа работ по совместному использованию указанных технологий в производственных условиях Киевского завода «Большевик», являющимся одним из первых заводов, на которых применены ЖСС [3].

К началу проведения работ техническое обследование уровня состояния технологии формовки из ЖСС в сталелитейном цехе завода показало, что литейные формы подвергаются подсушке в сушиле или переносной горелкой, которая изначально не предусмотрена технологической инструкцией и понижает эффективность технологии ЖСС, внося дополнительные энерго- и трудозатраты. Причина подсушки – повышенные влажность и газотворность в сочетании с пониженной газопроницаемостью затвердевшей смеси, повышающие вероятность «кипения» литейных форм при заливке металлом, а также низкая прочность смеси. В свою очередь повышение влажности вызвано передозировкой жидкой композиции для увеличения текучести и прочности смеси на выходе смесителя, а неполное химическое отверждение смеси из мелкого песка с долей фракции 016 до 20% понижает прочность и газопроницаемость. Дозирование вручную большинства компонентов при приготовлении смеси вызвано изношенностью оборудования (эксплуатируется свыше 40 лет), в частности системы автоматического дозирования смесителя, в результате чего пониженная живучесть формовочной смеси составляет 3,5-4 мин., что с учетом ее доставки бадьей, перемещаемой краном, не позволяет свободно залить смесью опоку, так как смесь теряет жидкоподвижность и частично «зависает» на стенках бадьи.

С учетом указанных отклонений от типового процесса ЖСС в условиях указанного завода решили первую опытную заливку при получении отливки желоба из углеродистой стали Ст35 массой около 2 т выполнить в форму, изготовленную по СО2-процессу, поскольку такие смеси имеют невысокую влажность на уровне 4-5%. Процесс заливки и изготовленная отливка убедительно показали возможность получения таких отливок в песчаных формах с жидкостекольным связующим. На рис. 1 показаны пенополистроловые модели желоба, а на рис. 2 – вариант отливки желоба в форме по СО2-процессу. Полученная отливка сразу после извлечения из формы практически не имеет пригара и нуждается лишь в зачистке абразивным кругом, а контактирующие слои смеси не требуют значительных усилий для их отслоения, и их остатки легко удаляются особенно после термообработки отливки.

Затем из этой же стали получили экспериментальную отливку массой свыше 200 кг типа вала мешалки смесителя (рис. 3), заформовав ее модель из пенополистирола по технологии ЖСС по действующей на заводе технологической инструкцией для процесса формовки. Отливка также, как и первая, получилась удовлетворительного качества по поверхности, а также без признаков «кипения» при заливке и без наличия усадочных дефектов, наблюдаемых после отрезки прибыли. Лишь вблизи питателя имелись места повышенной шероховатости поверхности и наплывы толщиной до 1мм на участке размерами не более 40х60 мм, что легко устраняется очистными операциями, а в дальнейшем их предотвращение требует двойной окраски этих мест на модели или применением краски с компонентами повышенной огнеупорности.

Процесс заливки (рис. 4) формы при получении по способу [4] отливки (рис. 3) показал, что газы от модели, выходя по каналам через выпор на контрлад формы, сразу воспламеняются и полностью сгорают без образования дыма, формируя факел, который при выполнении каналов направляют под углом в сторону от литниковой воронки. На рис. 4 видно, горение такого факела под заливочным ковшом и отсутствие дыма, в отличие от ранее применяемого вывода газов через боковые стенки формы по традиционной технологии с типичным обильным выделением дыма, что недопустимо по санитарным нормам и часто служило основным препятствием широкому внедрению ЛГМ в формы из ЖСС. Подобное выделением дыма без горения газов один из авторов наблюдал на Горьковском автозаводе в 80-х годах при литье крупных кузовных штампов способом ЛГМ, когда после заливки цех в течение часа проветривали, прервав работу. Форма отливки вала мешалки в пяти опоках сразу после заливки показана на рис. 5.

Получение двух указанных отливок показало возможность дальнейшего расширения номенклатуры и объемов крупного литья, а также необходимость восстановления технологии ЖСС без подсушки форм, которая нежелательна при ЛГМ–процессе по причине коробления модели и образования «смолистых» остатков на стенках полости формы от местной деструкции модели. В связи с этим после решения проблемы удаления газообразных продуктов деструкции модели из полости формы для достижения стабильного качества отливок без наиболее характерных в этом случае «вскипов» формы необходимо обеспечение требуемого газового режима самой формы из ЖСС, состоящего в достижении своеобразного оптимального газодинамического баланса, когда ее газопроницаемости достаточно для нивелирования влияния газотворности. При этом следует учесть вероятность попадания продуктов деструкции одноразовых пенополистироловых моделей в поры формовочной смеси качестве дополнительного источника газов. С целью уяснения механизмов и обстоятельств достижения позитивного газового баланса формы рассмотрим основные технологические принципы получения ЖСС и взаимозависимые характеристики смеси, используя данные монографии [3].

Физическую модель ЖСС можно представить в идеальном случае как зерна песчинок, окруженные пеной, которая раздвигает их до объемной массы смеси (1,1-1,3)•103 кг/м3 и служит такой своеобразной смазкой, что песчаная смесь приобретает жидкоподвижность. По истечении 10-15 мин. после замешивания формовочной смеси пена опадает, формовочная смесь теряет текучесть. Регулируют указанную устойчивость пены свойствами пенообразователя - промышленного ПАВ, специально подобранного и введенного в жидкую композицию при замешивании формовочной смеси.

Явление разрушения пен, которое определяет продолжительность текучести (живучести) смеси, в основном вызвано истечением междупленочной жидкости из так называемых каналов Плато-Гиббса (по именам двух первых исследователей пен), разделяющих воздушные оболочки пузырьков и носит название синерезиса. В пене происходит также диффузионный перенос газа за счет разности давлений в пузырьках разных размеров, т.к. пузырьки в пене имеют разную дисперсность. Этот процесс способствует увеличению или уменьшению размеров воздушных пузырьков, изменяя гранулометрический состав пены (обычно в пределах 0,2-0,4 мм). Также в пене происходит коалесценция из-за разрушения разделяющих пузырьки пленок жидкости при достижении ими некоторой критической толщины, чему способствуют истечение жидкости из пены и диффузия газа. При наличии пены газопроницаемость смеси близка к нулю, поэтому важно обеспечить не только достаточную продолжительность устойчивости пены для поддержания текучести смеси, но и указанный срок опадения пены.

Наилучшие технологические свойства дает применение песков групп К0315 и К020. С увеличением дисперсности песка снижается текучесть и газопроницаемость, хорошие результаты получены для речного песка с округлой формой зерен, хуже для угловатого, содержащего пыль и рассредоточенную структуру. Глинистая составляющая рекомендуется до 2%, что позволяет достичь ЖСС с технологически допустимой влажностью не более 4,5-5,5%, определяющей допустимый уровень газотворности. При содержании влаги в смеси более 5% и отношении обливаемой металлом поверхности стержня (или аналогичного участка формы без стержней, что свойственно ЛГМ-процессу) к площади его поперечного сечения больше 9, смесь при заливке металлом утрачивает газопроницаемость. В этом случае повышение газового давления часто приводит к «кипению» металла, которое предотвращают мерами дополнительной вентиляции таких участков формы, в частности, выполнением газоотводящих каналов (наколов).

Количество феррохромового шлака - отвердителя жидкого стекла (связующего формовочной смеси) подбирается таким (обычно 3-5%), чтобы твердение смеси происходило за 50-60 мин. Для ЛГМ-процесса допустим несколько больший срок твердения смеси, чем для литья по деревянных многоразовых моделях (поскольку отсутствует операция извлечения модели), что позволяет экономить до 20% этого материала. Такое уменьшение доли шлака как высокодисперсной составляющей повышает пенообразующую способность жидкой композиции и газопроницаемость смеси.

Признаком оптимального результата твердения смеси является равномерная высокая прочность и хрупкость смеси в объеме, что можно определить даже по раздавливанию пальцами комочка смеси. Этому виду смеси характерна повышенная хрупкость из-за недостаточной ударной вязкости. Но когда комок смеси имеет хрупкую корку (подсушенную на воздухе) и более податливую сердцевину, это первый признак неполного завершения химического твердения, что даст негативный газовый баланс свойств смеси. Последнее объясняется тем, что при твердении в результате гелеобразования жидкое стекло усаживается до 5% и выше. Его пленки между песчинками натягиваются и утоняются, вызывая рост газопроницаемости смеси в 2-3 раза параллельно с прочностью в течение 1-24 часов, чему способствует проникновение углекислоты из воздуха (как отвердителя жидкого стекла) в расширяющиеся поры смеси. Усадке смеси способствует возрастание количества шлака, а снижение температуры песка до 3-5°С в холодное время года резко снижает скорость восстановления газопроницаемости параллельно с твердением, что часто требует применения тепловой подсушки форм.

Подчеркнем также ряд других важных технологических мер применения ЖСС. Чтобы избежать ухудшения выбиваемости из-за высокой прочности и снижения газопроницаемости формы, содержание жидкого стекла в смеси не должно быть выше 6%. Поэтому иногда на практике применяемый вариант повышения текучести смеси путем увеличения дозировки жидкой композиции без уменьшения в ней доли жидкого стекла неприемлем. Также снижает прочность смеси уменьшение зерен песка благодаря увеличению водопоглощения, но еще большее снижение прочности дает добавка глины.

Важным вопросом при формовке является фиксирование пенополистирольной модели в ЖСС, поскольку модель очень легкая и смесь выталкивает ее на поверхность (модель всплывает). Во избежание этого рекомендуется сначала заливать смесь на 20-25% высоты опоки, а затем погружать в нее модель, формируя отпечаток низа модели, и выдерживать ее 15-20 мин. В этот период можно подготовить или установить литниковую систему, после чего опоку полностью заливают смесью. За указанное время смесь теряет жидкоподвижность и фиксирует модель. Нужно иметь в виду, что для крупных склеенных моделей при закреплении их низа архимедова сила в верхних текучих слоях формы может быть столь значительна, что может покоробить или по склейке разорвать модель, и после заполнения наливной смесью до верха опоки разрыв или трещину можно не заметить. Во избежание этого следует оклеивать тонкие места пластиковой лентой, применять крепления деталей модели повышенной надежности, вводить дополнительные рамки или стяжки.

Применение газифицируемых моделей в формах с ЖСС открывает большие возможности повышения точности отливок, устраняя разъем формы со свойственными ему зазорами, уклонами и перекосами. Так как ЖСС наливается на модель и уплотняется под действием собственной массы, исключается опасность деформации и повреждения пенопластовой модели. Значительно сокращаются при этом затраты на оснастку. А применение модельно-макетных станков с ЧПУ для вырезания моделей из блочного пенополистирола позволяет свести изготовление моделей до нескольких часов без какой-либо оснастки. Управление такими станками, количество типов и моделей которых сегодня постоянно растет при снижении их стоимости, обычно осуществляется через USB порт с обычного персонального компьютера в среде Windows.

Таким образом, рассмотрены перспективные возможности применения ЛГМ-процесса в формах из ЖСС при получении крупных отливок, основное препятствие распространения которого составляет с технологической точки зрения напряженный газовый режим формы. Показано на основе новых технических решений и на примерах получения стальных отливок возможность его регулирования с обеспечением требуемого качества литейной продукции и безопасных условий труда. Также выявлена потребность в модернизации установок ЖСС на современном техническом уровне, в частности, выпущенных отечественным литейным машиностроением в 60-80-х годах прошлого века, что позволит расширить совместное применение указанных отечественных технологий литья.

1.Shroyer H.F. Gibverfahren unter verwendung eines ohne merliche Ruckstande verbrennbaren Models. Патент ФРГ, кл 31.с, 8/07 (В 22d). № 1108861, заявл. 1958 , опубл. 1962.

2. Авторское свидетельство 136014, СССР, МПК В22С 9/04, заявл. 1960, опубл. 1961.

3. Дорошенко С. П., Ващенко К.И. Наливная формовка. К: Вища школа. 1980. 176 с.

4. Патент Украины 67906 В22С 9/04, заявл. 2003, опубл. 2004.

[NAta4]

Я думаю, что стоит обратиться к производителям упаковочного оборудования.

[Геннадий Воля]

а у нас на www.promlit.com

вакуумно-плёночная формовка Heinrih-Wagner-Sinto крупного стального литья от 400 до 1000 кк, опока 3000х1800 мм. (в одной опоке до 2т). стержни делают на Laempe.

[VladMega]

Привет чуваки!!!

[dorosh]

Давайте лить отливки по ледяным моделям! Просто добавь воды.

dorosh@inbox.ru

, 21, 22, 23, 24, 25, 26, , 28, 29, 30, 30, 31

Редактирано Март 13, 2011 от dorosh

[dorosh]

Давайте лить отливки по ледяным моделям! Просто добавь воды.

dorosh@inbox.ru

Крио-вакуумные технологии получения металлоотливок в песчаных формах

Дорошенко В. С. (г. Киев, ФТИМС НАН Украины)

Крио-вакуумные технологии получения металлоотливок в песчаных формах являются одним из направлений инновационного процесса в литейном производстве. Они относятся к малоотходным и безотходным технологиям, обеспечивающим охрану природы на более высоком качественном уровне путем предупреждения нарушения экологического равновесия за счет рационального природопользования. Высокие нормы ресурсосбережения достигаются многократным использованием формовочных материалов.

В действующих литейных цехах при производстве 1 т отливок из чугуна и стали вывозят в отвал до 5 т твердых песчаных отходов [1]. Особенно экологически небезопасны процессы с использованием синтетических смол и других органических связующих, которые дают до 70% загрязнений природной среды от литейных цехов [1], по оценкам экспертов будущее - за связующими неорганического происхождения.

С каждым годом в мире неуклонно возрастает производство отливок литьем по разовым моделям, поскольку эти способы точного литья способствуют уменьшению металлоемкости отливок и повышению их качества. Разновидности таких технологий часто связаны с вакуумированием песчаной формы, в частности ЛГМ-процесса. А вакуумно-пленочная формовка (ВПФ), пожалуй, служащая образцом экологичности среди способов песчаной формовки, за рубежом за последние годы перешла из разряда спецвидов литья в основные способы производства отливок в разовые песчаные формы [1].

Привлечение криотехнологии в формовочные процессы, в частности для получения песчаных форм по ледяным моделям, вызвано возможностью минимизации применения неорганических материалов (в т. ч. связующих) путем получения оболочковых форм. Применение при этом агрегатных переходов воды (из жидкого в твердое - модель, опять в жидкое – таяние модели при освобождении полости формы, а затем испарение при сушке увлажненной формы) в какой-то мере подобно кругообороту воды в природе. Эта вода для ледяных моделей на 30-90% и сухой песок формы на 80-90% (за вычетом песка участвующего в образовании оболочки путем пропитки – увлажнения), может использоваться многократно. Разработана разновидность ВПФ по ледяным моделям (упакованным в пенку), при которой вода не попадает в песок формы, и может полностью использоваться повторно наряду с многократным использованием песка

В настоящее время ФТИМС НАН Украины патентует три разновидности способа изготовления по разовым ледяным моделям песчаных оболочковых форм из сыпучего формовочного материала [2]. При этом оболочка образуется путем затвердевания в ней самотвердеющей композиции при введении в контакт отвердителя со связующим. 1-й вариант: ледяная модель служит носителем отвердителя, а облицовочный слой песка — связующего. Во 2-м - ледяная модель служит носителем связующего, а сухая песчаная облицовочная смесь содержит отвердитель. Наиболее экологически благоприятный 3-й вариант: модель замораживается из чистой воды, которая не вступает в реакции отверждения формовочной смеси с добавками реагентов отвердителя и связующего, но без воды эти реакции не идут. Во всех трех способах подбирали составы связующих композиций с максимальной скоростью твердения, зачастую выискивая в технической литературе отвергнутые составы холоднотвердеющих песчаных смесей (ХТС) по причине их малой «живучести».

При изготовлении оболочковой формы путем засыпки песка в контейнер с ледяной моделью, виброуплотнения, таяния модели и пропитки песка получали песчаную корку толщиной 4…8 мм и более. При этом в составе оболочки находится не более 0,3...0,4% связующего от массы песка в контейнере, что на порядок меньше, чем в традиционных формах из ХТС. В исследованиях упор делали на применение неорганических связующих.

Составы ледяных моделей, в которых один реагент связующей композиции находится в модели, а другой - в окружающей ее песчаной смеси, показали достаточно хорошую технологичность получения оболочковых форм путем пропитки водным составом от тающей модели. Например, для ледяных моделей из водного раствора жидкого стекла плотностью 1,08 г/см3 использовали песчаную смесь с добавлением быстротвердеющего цемента, в процессе пропитки которой твердение получаемой оболочки (толщиной на глубину пропитки) от начала таяния модели (модельного блока) массой 0,2…0,5 кг составляло 6...10 минут. После расплавления остаток модельной композиции, не пропитавший окружающий песок, выливали из затвердевшей оболочки, а оболочковую форму направляли на подсушку, либо отрабатывали заливку металлом в сухом наполнителе с вакуумированием формы.

Создание и отработка способов получения оболочковых форм с противопригарной и мелкозернистой облицовкой (покрытием) вокруг разовой ледяной модели закладывает основу новой крио- (крио-вакумной) технологии литья мелких и средних металлозаготовок. Она исключает или сводит к минимуму использование органических полимеров: связующего для песка оболочковой литейной формы, заменяет пенопластовые или парафино-стеариновые модели на ледяные. Такая криотехнология литья по разовым моделям соответствует экологически чистым безотходным технологиям с использованием принципа "просто добавь воды".

Поскольку в описанной технологии отсутствуют дорогостоящие материалы и оборудование, то это позволяет рекомендовать ее (еще на стадии отработки до промышленного уровня) в качестве приемлемой методической тематики в учебных институтах для выполнения студентами-литейщиками НИР, курсовых и дипломных работ. Замораживают модели при температурах не ниже минус 15...18 град. С (для ускорения последующего таяния их в форме), для чего достаточно бытовой морозильной камеры. Наблюдение образования поликристаллической структуры прозрачной модели, формовка в сухом песке, удаление модели, извлечение из сухого наполнителя и сушка оболочки охватывают почти все процессы модельно-формовочной тематики (с рядом фазовых переходов), с физико-химическим подбором модельно-связующих композиций, процессами тепло-массопереноса и поверхностными явлениями. А ознакомление с инновационными крио- вакуумными технологиями, оценка их экологичности, энерго- и ресурсосберегаемости даст преимущества молодым специалистам для применения их на производстве.

1. Ткаченко С. С., Кривицкий В. С. Станкостроение и модернизация лит. пр-ва//Лит. пр-во сегодня и завтра: труды 8-й Всерос. н/пр. конф. – Спб.: Изд-во Политехн. ун-та. 2010. С. 3-17.

2. Дорошенко В. С. Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы // Металл и литье Украины. – 2010.- №12. – С. 17 – 26.

[dorosh]

76 7 8 79 80

[dorosh]

Расширяется область применения ЛГМ-процесса.

Все больше желающих реконструировать свой литейный цех под этот экономичный процесс, а также расширяются наши литейные мощности в Киеве, поскольку растет число заказов.

Ведь альтернативы этой технологии нет. Пишите dorosh@inbox.ru

Смотрите новые примеры:

[dorosh]

Инновационные
решения на основе достижения отечественной
науки - литье металла по газифицируемым
моделям. Целесообразно
реконструировать литейный цех под этот
экономичный процесс или расширить
литейные мощности для роста числа
заказов.

Ведь
альтернативы этой технологии нет.
Пишите
dorosh@inbox.ru

Смотрите
новые примеры:

5




10

15
16



20





25

Редактирано Ноември 1, 2013 от dorosh

[dorosh]

Литье металла по пенопластовым моделям - примеры из литейного цеха

Рост машиностроения пропорционально увеличивает потребление отливок, объем мирового производства которых в 2012 г. достиг 100,8 млн. т. До 80% литья получают в песчаные формы (включая спецвиды литья), что сохраняет актуальность развития технологии литейной формы с учетом растущих требований экологии. В литейном цехе наиболее точные отливки можно получать по разовым моделям. Если при литье в песчаные формы применяют разовые формы, то теперь льют по разовым моделям из пенопласта.

Инновационные решения на основе достижения науки - литье металла по газифицируемым моделям и оснащение оборудованием литейных цехов. По качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства сегодня нет альтернативы литью по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенопласта.

В песчаной форме одноразовая модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, что дает отливку любой самой сложной геометрии из черных и цветных сплавов. При формовке мелкие модели собирают в блоки или кусты и размещают в объеме формы, а не в плоскости как в обычной форме. Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком.

На 1 тонну литья расходуют всего 4 вида модельно-формовочных материалов: кварцевого песка -50 кг, пенополистирола - 6 кг, противопригарного покрытия -25 кг, пленки полиэтилен. – 10 кв.м.

В последние годы все шире используется в литейных цехах технология ЛГМ. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одном КНР работает с 2006г. более 200 таких цехов, выпуская до 1 млн. т отливок в год). Разработчиком и поставщиком оборудования литья по пенопластовым моделям является институт ФТИМС (г. Киев), который поставил оборудование и запустил ряд участков ЛГМ в Украине, России, Польше и Вьетнаме.

В литейном производстве России и Украины все больше создается таких цехов. Оборудование для ЛГМ, которое поставляет ФТИМС недорогое и простое в эксплуатации при литье черных и цветных металлов с весом отливки 0,1-2500 кг. Литейный цех ФТИМС (Киев) опытного производства производит такие отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов до 50т в месяц, серийные и разовые детали, проектирует и изготавливает пресс-формы для моделей. В.Дорошенко

Прилагаю статьи об ЛГМ и о литье по ледяным моделям, которые можно свободно скачать

Также можно скачать книгу Шуляк В.С. Литье по газифицируемым моделям

Давайте лить Стройметалл.pdf

Фантастика Строй.pdf

Экология и отливки_ЛГМ.pdf

Экология и культура.pdf

Экология компрессоры.pdf

Сравнение способов.pdf

Пробл простран отливок 3.pdf

Предпосылки Что 6.pdf

Порошковые краски.pdf

Полуавтомат.pdf

Оснастка для лгм.pdf

модели Оборуд.pdf

Многовариантность.pdf

кристаллогидраты.pdf

Крио арматура.pdf

ЛГМ и ЖСС.pdf

Вак системы лит участков.pdf

Автоклав.pdf

5 модели ЛГМ.pdf

3 Проект цеха.pdf

7 Непрерыв для песка.pdf

Shulyak_-_Lite_po_gazificiruemim_modelyam.djvu

[Joro-01]

Ничего не сказал о сплавящий 3D принтер (вы называете ето еще фаббер)

[Joro-01]

Въпреки, че това ми изглежда на една хубава реклама...ми харесва...и е доста интересно

То да са такива рекламите... Виж колко неща се научават

[dorosh]

Литье металла по газифицируемым моделям - производство в Киеве (Украина) doro55v@gmail.com - пишите = Влад

Lost Foam Casting

Можно посмотреть статьи

Автомат ПЕНОМОДЕЛЕЙ конф ЛМ 2014.pdf

Давайте лить ДГМА.pdf