Литье по газифицируемым моделям — технология, преимущества

«Технологический процесс получения отливок методом литья по газифицируемым моделям (Lost Foam) любезно согласилась представить Людмила Петровна Вишнякова — специалист высокого уровня в данном направлении. Придя аспиранткой в Институт проблем литья НАН Украины, влилась в коллектив, возглавляемый д.т.н. Валентином Савовичем Шуляком — основоположником технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) в СССР и в дальнейшем  всю свою трудовую деятельность посвятила изучению, совершенствованию и развитию данного метода литья. Обладая глубокими теоретическими знаниями, Людмила Петровна умеет своими руками выполнять любые технологические операции ЛГМ, разрабатывает технологические процессы и участвует во внедрении их в производство непосредственно в литейных цехах как на территории стран СНГ, так и в дальнем зарубежье» — Админ.


Блок: 1/4 | Кол-во символов: 875
Источник: http://otlivka.info/articles/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91-%D0%BF%D0%BE-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC/

Преимущества

№ п.п. Показатель ПФ ХТС ВПФ ЛВМ ЛГМ
1 Точность (макс), класс по ГОСТ 26645-85 6…7 5…6 6…7 4…5 3…4
2 Шероховатость (min, Ra) по ГОСТ 26645-85 10…16 6,3…10,0 3,2…6,3 3,2…5,0 3,2…6,3
3 Расход формовочных материалов/энергоносителей 1/1 2…4 0,2…0,5 5…10 0,2…0,5
4 Трудоемкость 0,7…0,9 1,1…1,2 2,3…2,5 0,2…0,8
5 Стоимость модельной оснастки 2…5 2…5
6 Затраты на организацию производства 1,1…1,2 1,1…1,2 1,5…3,0 1,8…2,0

Затраты на организацию производства ЛГМ, включают в себя проектирование и изготовление пресс-форм. Технология ЛГМ позволяет получать отливки весом от 10 грамм до 2000 килограмм с чистотой поверхности Rz40, размерной и весовой точностью до 7 класса (ГОСТ Р 53464-2009).

Материалы отливок

  • практически все марки чугунов от СЧ15 до ВЧ50, износостойкие
  • стали, от простых углеродистых ст. 20-45 до высоколегированных, теплостойких и жаропрочных
  • практически все литейные марки бронз, латунь, алюминий

Технология ЛГМ продолжает активно развивается во всем мире, но многие российские компании продолжают использовать устаревшие методы литья — более дорогие, требующие больше усилий и времени. Внедрению современного способа литья по ЛГМ мешает недостаток информации и укоренившиеся стереотипы.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1224
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91_%D0%BF%D0%BE_%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC

Изготовление газифицируемых моделей


Процесс получения моделей в массовом и крупносерийном производстве состоит из двух стадий: предварительное вспенивание исходных гранул вспенивающегося полистирола в свободном состоянии и окончательное вспенивание гранул в замкнутой полости пресс-формы – получение модели.

Предварительная тепловая обработка вспенивающегося полистирола необходима для получения впоследствии газифицируемой модели с заданной объемной массой (плотностью), которая определяет прочность модели и качество поверхности. Вспенивающая способность гранул заданной дисперсности определяется температурой и временем тепловой обработки (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Увеличение объема гранул пенополистирола (V) в зависимости от температуры (цифры у кривых) и продолжительности подвспенивания (t): сплошные линии – начальный размер гранул 2,5 мм; пунктирные – 1,5 мм

С увеличением продолжительности тепловой обработки объем гранул увеличивается и, соответственно, уменьшается насыпная масса подвспененных гранул. Повышение температуры обработки приводит к сокращению времени, при котором гранулы достигают максимального объема. Но при температурах выше 95оС процесс становится нестабильным и передержка гранул приводит к потере их активности и усадке. Это связано с увеличением скорости деформации полистирольной оболочки гранул при повышении температуры, в результате чего стенки отдельных ячеек гранул разрушаются и происходит потеря порообразователя.

На предприятиях с небольшим объемом производства предварительное вспенивание целесообразно проводить в горячей воде. Для этого исходные гранулы полистирола помешают в воду при температуре 95 – 100оС и выдерживают в течение 1 – 10 мин при постоянном помешивании, чтобы обеспечить равномерность тепловой обработки и исключить слипание гранул. После выдержки, необходимой для подвспенивания гранул до заданной насыпной массы, их извлекают и засыпают на стеллажи с сетчатым дном для просушивания и выдержки на воздухе.

Для нагрева гранул при предварительном вспенивании применяют также обработку паром и токами высокой частоты. В условиях крупносерийного и массового производства чаще всего используют перегретый пар.

После предварительного вспенивания гранулы выдерживают на воздухе от 6 ч до 2 суток. В этот период оболочка гранул, охлаждаясь, вновь переходит в стеклообразное твердое состояние, а пары изопентана конденсируются, что приводит к возникновению вакуума в гранулах. В процессе выдержки происходит диффузия воздуха внутрь гранул и давление выравнивается. Для сокращения времени выдерживания подвспененных гранул можно использовать выдержку их при повышенном до 0,2 – 0,3 МПа давлении.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 2663
Источник: https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/71/razdel71.php

Производство ЛГМ на международных рынках

Число цехов, работающих по новой технологии, стремительно увеличивается. Наибольшее число отливок, получаемых ЛГМ-процессом (как отмечалось на Конгрессе литейщиков в Дюссельдорфе в 1994 г.) потребляет автотранспортная промышленность  – 34%, сантехническая – 18%, судостроение -12%, электро машиностроение —  10%., общее машиностроение – 6%, железнодорожный транспорт – 6%, прочие потребители – остальное.

Фирма General Motors освоила производство таких сложных отливок, как блоки и головки из алюминиевых сплавов и картеров и коленчатых валов из чугуна. Фирма Ford Motors использует ЛГМ-процесс для изготовления отливок из серого чугуна и высокопрочного чугуна, алюминиевых сплавов широкой номенклатуры деталей автомобиля (коленвалы, зубчатые колеса, шатуны, коллекторы, головки и блоки цилиндров).

Фирмы Fata и Fiat Teksit построили в Италии несколько цехов по производству коллекторов автомобильных двигателей.

Фирма Moricawa Saudino (Япония) в короткое время освоила и стала лидером в производстве отливок ЛГМ-процессом (втулки подшипников для двигателя Honda, гильзы цилиндров из фосфористого чугуна, коробки дифференциала из высокопрочного чугуна, впускные коллекторы из алюминиевых сплавов).

Серийное производство отливок по газифицируемым моделям налажено на фирмах: HARTMAN (Германия), Ferrie Fonderie di Dongo (Италия), заводе MEZ  (Чехия), выпускающем чугунное литье; заводе Stenton PLC (Великобритания) – серый и высокопрочный чугун; завод Alexcon (Индия) – алюминий и чугун; завод Logink (Голландия) – чугун и др. Мощное производство отливок для автомобилестроения организовано на заводе компании BMW (Германия).

Различные варианты ЛГМ-процесса используются в цехах единичного крупного литья, мелкосерийного, серийного и массового производства отливок в США, Великобритании, Италии, Германии, Японии, Корее, Чехии Китае и других странах производительностью от 500 т до 10 000 т отливок в год. Используется оборудование с системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники с использованием роботов, позволяющее создать рентабельные гибкие производства, благодаря единой опоке, в которой используется весь объем; единому формовочному материалу – песку; простоте формовки и выбивки форм при неограниченном сроке хранения моделей.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 2299
Источник: http://otlivka.info/articles/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91-%D0%BF%D0%BE-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC/

Технологические аспекты

Суть процесса литья по газифицируемым моделям

Расславленный металл заливают в специальный вакуумируемый литейный контейнер, в котором находится модель из пенополистирола, заформованная в сухом песке без связующих материалов. Во время заливки металл замещает полость, занятую моделью, в результате чего образуется отливка, точно повторяющая геометрию модели.

Опыт изготовления отливок по газифицируемым моделям показал преимущества этого процесса:

  • исключаются из производственного процесса стержневое и смесеприготовительные отделения;
  • возможность комплексной автоматизации всего процесса;
  • использование недорогой и сравнительно простой оснастки;
  • значительное улучшение условий труда;
  • снижение требований к квалификации рабочего персонала;
  • выход годного повышается до 70-80%;
  • масса отливок снижается на 10-20%;
  • объем финишных операций снижается на 40-60%;
  • в 2-3 раза сокращаются производственные площади;
  • в 2,0-2,5 раза снижаются  капитальные затраты;
  • точность и чистота поверхности отливок приближается к литью по выплавляемым моделям.

Технологический процесс изготовления отливок включает следующие операции:

  1. Подготовка полистирола (предварительное вспенивание) — обеспечивает получение модели заданной плотности.
  2. Изготовление модели — в зависимости от величины, геометрии и серийности это может быть автоклавный способ, метод теплового удара или вырезка модели из блочного пенополистирола с помощью режущего инструмента (хорошая практика — использование для этих целей фрезерных станков с ЧПУ немецкой компании GEISS AG).
  3. Сборка моделей (если модель состоит из нескольких частей) и модельных блоков — моделей, собранных с литниковой системой.
  4. Приготовление, нанесение и сушка противопригарного покрытия, которое при ЛГМ-процессе наносится на поверхность модели.
  5. Формовка модельных блоков путём засыпки их кварцевым песком с последующим виброуплотнением.
  6. Подключение контейнеров к вакуумирующей системе и заливка жидкого металла (при этом продукты деструкции удаляются из формы, проходят через установку обезвреживания (степень очистки — 98%) и в атмосферу удаляются пары воды и СО2.
  7. Выбивка контейнеров (после отключения от вакуумирующей системы, песок высыпается из контейнера и подаётся на установку регенерации, где очищается от продуктов деструкции пенополистирола, а отливки подаются на финишные операции).

Технологический процесс изготовления отливок по газифицирумым моделям находится в развитии. Его возможности далеко не исчерпаны. Литейщики находят все новые решения технологических вопросов изготовления отливок, предлагают новые варианты этого процесса и области его применения, используют новые материалы для изготовления литейных форм и моделей, совершенствуют оборудование, используют новые решения в автоматизации процесса.

Для более глубокого ознакомления с процессом предлагаем просмотреть фильм:

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2944
Источник: http://otlivka.info/articles/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91-%D0%BF%D0%BE-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC/

Влияние на экологию

Отходы Традиционный метод ЛГМ-процесс
Пыль 50 кг 16
Окись углерода 250 кг
Окись серы 1,5-2 кг 0,2-0,3 кг
Твердые отходы 1200-1500 кг 0,05 — 0,1
Отработанная вода 0,3-0,5 м3

Применение технологий литья по газифицируемым моделям — важный шаг в области охраны окружающей среды. ЛГМ-технологии активно применяются во всем мире.

В традиционном литейном производстве основной источник токсичных веществ, выделяемых в атмосферу, — это связующие материалы и синтетические смолы, используемые при изготовлении стержней и форм. При заливке, вредные вещества выделяются в воздух производственного помещения, и его очистка представляется довольно сложным мероприятием. При ЛГМ-процессе модель для отливки создается из пенополистирола. В процессе выжигания полистирол полностью разлагается на газообразные составляющие. Опоки с моделями для заливки подключены к вакуумной системе, поэтому все вредные газы поступают сразу в систему очистки, практически не попадая в помещения.

Литьё по газифицируемым моделям относится к малоотходному производству. Формованный песок тщательно просевается, подается элеваторами в охладитель, после чего возвращается на формовку. При этом удаляются вредные газы и пыль. Антиприграрные покрытия на водных связующих практически не загрязняют песок и легко отделяются при просеивании и в системе охлаждения. Один-два раза в год песок очищают методом терморегенерации. Для удаления пыли на производствах используются аспирационные установки и циклоны с высокой степенью очистки. Многократное использование песка позволяет добиться минимальных потерь — всего 0,5-1 % (пыль кварцевого песка, остатки краски). На комплексах литья по газифицируемым моделям используется оборотное водоснабжение плавильных печей. Используемое тепло не утилизируется. Оно используется для обогрева производственных помещений, а также подается в помещения для сушки и хранения полистирольных моделей. Это позволяет значительно снизить внешнее водопотребление и слив отработанной воды в канализацию, а также минимизировать потребление электрической или тепловой энергии, требуемой для обогрева. Это скорее относится к косвенной защите окружающей среды. Водоснабжение не сильно влияет на экологичность производства, но снижение потребления энергии от внешних источников снижает вред, наносимый природе котельными или электростанциями.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 2350
Источник: https://wiki2.org/ru/%D0%9B%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91_%D0%BF%D0%BE_%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC

Изготовление моделей в пресс-формах


Процесс заключается в повторном нагреве подвспененных и активированных гранул полистирола, помещенных в пресс-форму, в результате которого они окончательно вспениваются и спекаются между собой, образуя пенополистирольную модель отливки.

Подготовленные гранулы засыпают или задувают сжатым воздухом в смазанную специальной смазкой рабочую полость пресс-формы так, чтобы они полностью заполнили ее объем. Смазками служат: раствор синтетического термостойкого каучука, силиконовая жидкость, глицерин.

Нагрев гранул в крупносерийном и массовом производстве целесообразно проводить способом так называемого «теплового удара»: перегретый пар с температурой 125 – 135оС под давлением 0,2 – 0,35 МПа подают непосредственно в пресс-форму, заполненную гранулами полистирола. Проходя между гранулами, турбулентный поток пара интенсивно вытесняет воздух, находящийся в порах засыпки, и равномерно по всему объему нагревает полимерный материал, который окончательно вспенивается. Образующийся конденсат под действием расширяющихся гранул отжимается к стенкам пресс-формы и удаляется через специальные дренажные отверстия.

При небольших объемах производства чаще используют более простые, но менее производительные способы:

  • ванный, когда пресс-форма с подвспененными гранулами помещается в ванну с водой, нагретой до кипения. По окончанию процесса пресс-форму охлаждают в проточной воде;
  • автоклавный, когда перфорированная пресс-форма, заполненная гранулами, помещается в автоклав, куда подается «острый» пар под давлении 0,13 – 0,145 МПа при температуре 105 – 115оС. Перфорация пресс-формы в виде отверстий в стенках диаметром 0,35 – 1,5 мм, а лучше щелей шириной 0,25 – 0,5 мм служит для подачи пара внутрь пресс-формы, а также для удаления воздуха и конденсата во время расширения и спекания гранул.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1832
Источник: https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/71/razdel71.php

Кол-во блоков: 11 | Общее кол-во символов: 14187
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91_%D0%BF%D0%BE_%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC: использовано 1 блоков из 7, кол-во символов 1224 (9%)
  2. http://otlivka.info/articles/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91-%D0%BF%D0%BE-%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC/: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 6118 (43%)
  3. https://wiki2.org/ru/%D0%9B%D0%B8%D1%82%D1%8C%D1%91_%D0%BF%D0%BE_%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%BC_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC: использовано 1 блоков из 7, кол-во символов 2350 (17%)
  4. https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/71/razdel71.php: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 4495 (32%)



Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий