Изготовление модельной оснастки

Правильно изготовленная модельная оснастка для ЛГМ (литья по газифицируемым моделям) – решающий фактор не только получения детали надлежащего качества, но и ее минимальной себестоимости. Специфика данной технологии состоит, прежде всего, в ее высокой экономичности, когда себестоимость даже одиночной детали соизмерима с себестоимостью аналогичной крупносерийной, особенно если изготовление модельной оснастки ЛГМ ведется на станках с ЧПУ.

Из чего состоит модельная оснастка:

 

 

 

 

Рис.1 модельная оснастка для ЛГЗ

 

Под модельной оснасткой понимается комплекс приспособлений и необходимых инструментов, применяемых в ходе изготовления литейных форм. Для литья по газифицируемым моделям это:

• пресс-формы;
• элементы литниковой системы;
• различные шаблоны и кондукторы.

Производство модельной оснастки ЛГМ, в частности, сложных пресс-форм для последующего получения полистирольных моделей, требует привлечения к работе специалистов по автоматизированному проектированию, в совершенстве владеющих компьютерной техникой. В качестве необходимого расходного материала при ЛГМ используется противопригарное покрытие модели.

Одно из  преимуществ ЛГМ – возможность в кратчайшие сроки получить первую партию отливок. Ниже перечислены основные этапы работ от получения чертежа до годной отливки:

1. Получение технического задания от заказчика.

2. Построение трехмерной модели отливки в специализированной программе компьютерного моделирования и согласование ее с заказчиком.

3. Построение трехмерной модели пресс-формы для получения моделей из пенополистирола.

4. Разбивка модели пресс-формы на части для изготовления ее из алюминиевого проката.

5. Составление программы управления для фрезерного станка с ЧПУ для каждой части пресс-формы.

6. Фрезерование заготовок на фрезерных станках с ЧПУ.

7. При наличии в пресс-форме частей в форме тел вращения – токарные работы.

8. Финишная обработка заготовок пресс-формы, полирование формообразующих поверхностей.

9. Сборка пресс-формы.

10. Получение автоклавным методом пробных моделей для проверки геометрии.

11. Изготовление необходимого количества моделей из пенополистирола заданной плотности.

12. Покраска моделей противопригарным покрытием, сборка в блоки (кусты).

13. Формовка кустов моделей в вакуумируемых контейнерах с сухим кварцевым песком.

14. Заливка сплавом, охлаждение и выбивка контейнеров.

15. Проверка качества отливок, измерение их геометрии.

16. При удовлетворительных результатах – запуск серийного производства отливок.

Иногда бывает так, что заказчику необходима партия отливок (срок – неделя), а у него нет ни чертежа, ни трехмерной модели детали, в наличии только деталь и чаще всего уже механически обработанная. В таком случае самая ответственная часть – это точное снятие геометрических размеров детали, назначение припусков на механическую обработку и построение трехмерной модели отливки.

Рассмотрим такой вариант проектирования оснастки на примере деталей «Звездочка №1» и «Звездочка №2» (Рис. 2). Данные детали предназначены для импортной сельскохозяйственной техники, они подлежат периодической замене из-за износа рабочих поверхностей зубьев, техническая документация на данные изделия отсутствует по понятным причинам.

Рис. 2 – Звездочка №1 (слева) и Звездочка №2

 

Профиль зуба, количество зубьев, высота и внешний диаметр у звездочек №1 и №2 идентичны, единственное отличие – это диаметр внутреннего отверстия (№1 – 35 мм, №2 – 30 мм). Материал звездочек – чугун марки СЧ25, припуски на все обрабатываемые поверхности – 2,5 мм на сторону, шпоночный паз глушится.

Замеры геометрических размеров звездочек производились с помощью штангенциркуля с ценой деления 0,1 мм, профиль зуба строился согласно ГОСТ 591-69 - «Звездочки к приводным роликовым и втулочным цепям. Методы расчета и построения профиля зуба и инструмента. Допуски». Для расчетов были приняты следующие данные:

• шаг цепи по результатам измерений был выбран равным 44,45 мм согласно ГОСТ 13568-97;
• количество зубьев – 8;
• диаметр ролика цепи – 12,7 мм согласно ГОСТ 13568-97;
• ширина цепи – 25,4 мм согласно ГОСТ 13568-97;
• профиль зуба – со смещением центров дуг впадин.

По результатам расчетов профиля зуба, делительного диаметра, диаметра впадин и вершин зубьев звездочки в специализированной программе твердотельного моделирования были построены трехмерные модели отливок звездочек (Рис. 3). Из трехмерной модели был создан чертеж отливки, который был направлен на согласование с заказчиком.

Рис. 3 – Трехмерная модель звездочки (отливка)

 

Для проектирования пресс-формы необходимы трехмерные модели моделей звездочек, которые получаются применением операции масштабирования с коэффициентом 1,01 для моделей отливок (усадочный коэффициент был принят 1% для чугуна СЧ 25). В одной пресс-форме будет изготавливаться сразу две модели звездочек (№1 и №2), т.е. пресс-форма двухместная. Линия разъема пресс-формы выбрана согласно рис. 4, на вертикальных стенках высотой более 20 мм был дан уклон 0,50. Материал пресс-формы - дюралюминий Д16 (листовой прокат), толщина стенок пресс-формы – 8 мм, центральное отверстие в моделях выполняется отдельным стержнем, изготовленным точением из заготовки.

Рис. 4 – Линия разъема пресс-формы

 

Спроектированная пресс-форма представляет собой две половинки габаритными размерами 270х150х40 мм каждая и два стержня, выполняющих внутреннее отверстие в модели (Рис. 5). При сборке половинки пресс-формы центрируются с помощью замка – бурт высотой 2,5 мм по периметру нижней части и соответственно углубление в верхней части. Соединение частей пресс-формы выполняется с помощью стержней, на одном конце которых нарезана резьба под гайку.

Рис. 5 – Трехмерная модель пресс-формы (верхняя часть и стержни прозрачны)

 

После окончательной проверки модели пресс-формы для каждой ее половинки была написана управляющая программа для фрезерного станка с ЧПУ и подобрана соответствующая заготовка. Каждая деталь обрабатывалась на фрезерном станке около четырех часов, стержни были изготовлены в течение часа точением. Финишная обработка деталей заняла смену, готовая пресс-форма показана на рис. 6. Для свободного прохождения воздуха при задувке вспененным полистиролом в пресс-форме установлены венты.

Рис.6 – Готовая пресс-форма

 

Пробная партия моделей была изготовлена автоклавным способом из пенополистирола плотностью 24 кг/м³ (Рис. 7). После проверки всех геометрических размеров пресс-форма была отправлена в белый цех на предприятие, которое изготавливает отливки.

 Время, затраченное на разработку и изготовление пресс-формы, составило три рабочих дня – день на проектирование отливки, ее согласование и проектирование пресс-формы; два дня – на ее изготовление, финишную доводку и проверку моделей. В тот же день, как пресс-форма попала на предприятие-изготовитель отливок, была изготовлена, окрашена противопригарным покрытием и склеена в блоки партия моделей, которые были залиты сплавом в ночную плавку.

Рис. 7– Готовые модели из пенополистирола

 

Итого общее время от получения образца детали до производства опытной партии отливок составило пять рабочих дней, что подтверждает эффективность применения метода литья по газифицируемым моделям.

При литье по газифицированным моделям используется однократно применяемая модель из пенополистирола. Модель заформовывается в песчаной неразъемной форме. При заливке формы модель газифицируется и замещается сплавом.

Модели изготовляются из пенополистироловых блоков механической обработкой, а для отливок сложных конфигураций из вспененного полистирола - в специальных пресс-формах. Специфика ЛГМ позволяет во многих случаях отказаться от отдельно изготавливаемых стержней, так как модель по конфигурации достаточно точно воспроизводит конфигурацию отливки. Процесс изготовления формы сводится к засыпке модели в опоке сухим песком при равномерном уплотнении его вибрацией.

При ЛГМ упрощаются требования к технологичности конструкции отливок. Неразъемность модели и отсутствие операции ее извлечения из формы обеспечивают допустимость на модели теневых участков, также отпадает необходимость в уклонах на стенках отливки. Отсутствие разъема формы и модели обеспечивает повышенную точность отливки и исключает образование облоев и дефектов, связанных со смещением полуформ.

Применение пенополистироловых моделей облегчает организацию питания отливок. Прибыли можно устанавливать в любом участке отливки и любой желательной конфигурации. Расход металла на прибыли снижается на 20-30 %.

В материал пенополистироловой модели можно вводить порошки легирующих или модифицирующих материалов для обеспечения легирования и модифицирования сплава в литейной форме.

Существует несколько вариантов литья по газифицируемым моделям. Выбор варианта зависит от массы и размеров отливки, требований к ней, а также характера производства.

При индивидуальном и мелкосерийном производстве крупных отливок применяют цельные, не извлекаемые из формы пенополистироловые модели, разъемные газифицируемые модели, извлекаемые из формы модели из пенополистирола, частично извлекаемые и комбинированные, состоящие из деревянной извлекаемой модели с отъемными частями из пенополистирола.

Формовка может осуществляться в одной, двух или более опоках или в кессоне. Для формовки применяют песчано-глинистые, самотвердеющие и жидкие самотвердеющие смеси. Для крупных форм используют облицовочные и наполнительные смеси. При применении специальных опок для вакуумирования форм вместо песчано-глинистых смесей целесообразно использовать сухой песок, уплотняемый вибрацией. При вакуумировании обеспечивается достаточно высокая прочность формы, как при вакуум пленочной формовке.

При серийном производстве применяют формы из кварцевого песка марок 061-063 и (1-3)К,-К3 с зернистостью 016 и 02 (ГОСТ 2138-91). Для обеспечения повышенной прочности после вибрационного уплотнения используют смешанные пески фракций 03 и 016 в соотношении 1:1. Для повышения скорости охлаждения сплава добавляют металлическую дробь марок ДСК-03 и ДЧК-03. При формовке применяют модельные блоки, включающие в себя соединенные друг с другом модели отливок и литниковой системы.

Стояк в блоке может выполняться из керамики, стержневой смеси или оформляться пенополистироловой моделью.

       При формовке и изготовлении отливок применяют различные варианты литья по газифицируемым моделям.

Основным материалом для изготовления моделей является пенополистирол. В нашей стране применяют пенополистирол марок ПСВ-Л, ПСВ-ГМ 409, ПСВ-ГМ 406, ПСВ-ГМ 404 и др. Исходным продуктом для получения пенополистирола является стирол С6Н5СН-СН2. Молярная масса стирола 104,15, а плотность - 0,906 г/см3. Пенополистирол получают при суспензионной полимеризации стирола. Формула пенополистирола (C8Hg), где х - число мономерных молекул стирола в полимерной цепи полистирола. Гранулы пенополистирола подвергают тепловой обработке в присутствии порообразователя. При этом объем гранул увеличивается в 30- 40 раз, а плотность падает с 600 до 18-25 кг/м3. Вспененные гранулы прессуются в плиты, которые и поступают на производство. Выпускаемые промышленностью пенополистироловые плиты имеют толщину от 10 до 300 мм, ширину от 800 до 1000 мм и длину от 900 до 3000 мм.

Литейный пенополистирол имеет низкую плотность - 15-30 кг/м3. Прочность пенополистирола на изгиб должна быть не менее 1,8-2,5 МП а.

Теплофизические свойства пенополистирола приведены ниже:

Плотность твердого пенополистирола, кг/м315-30

Плотность жидкого пенополистирола, кг/м31000

Теплопроводность пенополистирола, Вт/м К0,035-0,045

Теплоемкость пенополистирола, Дж/кг-К1500

Удельная теплота плавления, Дж/кг 150000

В процессе нагрева при температуре выше 80 °С пенополистирол переходит из стеклообразного состояния в эластичное, а при температуре выше 239 °С - в вязкотекучее. Температуру, равную 239 °С, считают температурой плавления пенополистирола Тм. При температуре 340 °С пенополистирол начинает интенсивно испаряться. Поэтому эту температуру считают температурой кипения пенополистирола. До температуры 500 °С парогазовая фаза в основном состоит из паров стирола. При дальнейшем нагреве формируются 4 вида продуктов деструкции пенополистирола: жидкая фаза, пары, газообразные продукты и твердый остаток. В газообразных продуктах содержится угарный газ, водород, газообразные углеводороды и активные группы, являющиеся продуктами радикально-цепных реакций. При высоких температурах конечными продуктами деструкции являются водород и углерод. Количественное соотношение различных видов продуктов деструкции зависит от температуры. С повышением температуры в парогазовой смеси увеличивается доля газов и уменьшается доля парообразной фазы. При этом значительно возрастает количество твердых выделений. Количество газообразных продуктов изменяется незначительно (увеличивается до 15 %). Твердая фаза представляет собой выделение углерода и сажи. Их наличие при литье стали может приводить к нежелательному поверхностному и объемному науглероживанию отливки.

Выбор способа изготовления форм зависит от характера производства, вида сплава, массы и размеров отливки и предъявляемых к ней требований.

При серийном производстве и массе отливок из железоуглеродистых сплавов до 500 кг, а из алюминиевых сплавов - до 100 кг отливки изготовляют в формах из песка, который уплотняют вибрацией. Для отливок сложных конфигураций песчаные формы вакуумируют с целью их упрочнения. Для получения ответственных отливок с повышенными требованиями к их механическим свойствам применяют формовку металлической дробью с упрочнением магнитным полем.

В индивидуальном производстве при ЛГМ получают отливки 1~3-й групп сложности массой до 5 т, а иногда и более при серийности несколько штук в год. Формы изготовляют с применением облицовочной и наполнительной смеси, а для отливок массой более 500 кг - с применением холодно твердеющих и жидких самотвердеющих смесей, а в качестве наполнительной смеси используют сырую песчано-глинистую смесь.

Выбор способа изготовления модели определяется серийностью производства и сложностью модели. Ванный способ при промышленном производстве отливок не применяется. Автоклавный способ используется при изготовлении плит из пенополистирола. Его можно применять для изготовления тонкостенных отливок в мелкосерийном производстве. Наиболее универсальны способы теплового удара. Они обеспечивают высокое качество модели при высокой производительности с применением автоматизированного оборудования.

Эти способы применимы как при мелкосерийном, так и при массовом производстве. Конструкции пресс-форм для изготовления моделей зависят от принятой технологии.

При ЛГМ применяют различные модельные блоки

 

 

3. Современные тенденции конструирования опочной оснастки для литья по газифицируемым моделям.

 

Литье по газифицируемым моделям или ЛГМ-процесс достиг высокой гибкости технологии изготовления моделей из, пожалуй, наиболее легко обрабатываемого среди современных твердых промышленных материалов – пенополистирола (ППС), которая включает в себя:

• на 3D-фрезерах,
• прессованные и волоченные профили,
• в пресс-формах на полуавтоматах или в автоклавах,
• на столах с нагретой струной.

 

Короткая продолжительность формовки, состоящая в засыпке сухим песком моделей в контейнерных опоках с виброуплотнением до двух минут, соответствует этой тенденции гибкости независимо от того, индивидуальное это производство отливок или крупносерийное. Тому же способствует ускоряющая технологическую подготовку практика использования программного проектирования и производства литой алюминиевой модельной оснастки способом ЛГМ для серийного производства отливок этим же способом.

Слабое внедрение ЛГМ в производство можно объяснить недостаточной осведомленностью литейщиков и промышленников о несложных принципах регулирования газового давления на границе металл-форма по законам газодинамики и гидравлики, о наличии достаточно простого преимущественно отечественного оборудования для модельного и формовочного производства. Недопонимание физики пока еще малопопулярного в производстве процесса ЛГМ, включая принцип "работы" вакуумируемой опочной оснастки, дает предпочтение знакомой традиционной формовке со связующим при выборе технологических процессов для модернизации цехов, тем более при обильной рекламе импортеров оборудования для ХТС, даже при том, что в последующем при эксплуатации выясняется, что стоимость смоляной связующей композиции доходит до $500 на тонну литья. Применение смесей со связующим сопровождается неблагоприятной экологией литейного цеха и малопривлекательностью труда в нем, если его не переводят на качественно новый уровень экологической культуры.

Применению вакуума в форме при ЛГМ предшествовало то, что газы от деструкции ППС модели отводились через перфорации опок и проколы в песчаном наполнителе в атмосферу цеха, что по сегодняшним меркам просто недопустимо. Дальнейшие исследования физико-химии технологии ЛГМ, гидродинамики процесса с подвижным фронтом газификации модели как химического и фазового источника газовыделения, теории фильтрации песка при применении вакуума дали новые положительные результаты для получения качественных отливок и повышения экологии производства

При ЛГМ технологические операции, определяющие получение отливок с наименьшими трудовыми и материальными затратами обычно выполняют в такой последовательности:

• на 3D-фрезерах,
• проектирование технологии литья с выбором положения модели в форме, вида и размеров литниково-питающей системы (ЛПС),
• получение моделей,
• формовка,
• плавка металла нужной марки и заливка им формы.

 

Анализ работы цехов и участков ЛГМ показывает, что качество отливок обычно зависит:

• до ~50% - от качества модели, собранного модельного блока, его покрытия специальной краской (т.е. от соблюдения технологии изготовления модели),
• до ~25% - от положения модельного блока/куста в литейных контейнерах, качества формовочного материала (песка), степени его виброуплотнения и герметизации (т.е. от режима формовки),
• до ~25% - от работы вакуумной системы при отсосе газов деструкции ППС во время заливки, температуры и качества жидкого металла, от поддержания заданной скорости заливки в правильно подобранной ЛПС.

Две последние группы факторов касаются правильного выбора для каждого типажа моделей контейнерной опочной оснастки и ее функционирования.

Затраты на изготовление модели в среднем составляет до 20% и более при единичном изготовлении, от всей стоимости отливки. Подробнее рассмотрим цикл формовки, который при ЛГМ включает следующие технологические операции:

• подача очищенного и обеспыленного формовочного материала – кварцевого песка в контейнер (с содержанием пылевидных частиц до 8% и с температурой ниже 40 ^оС),
• создание песчаной "постели" в литейном контейнере,
• контроль формовщиком модели/модельного блока (куста) с ЛПС на отсутствие отслоений противопригарного покрытия, щелей в местах склейки частей модели, стояка, питателей, прибылей и др.,
• установка модели/блока на "постель" в контейнере,
• послойная засыпка контейнера с виброуплотнением для заполнения песком полостей модели (которые в традиционных формах со связующим, изготовленных по постоянным моделям, выполняют стержнями),
• герметизация контейнера с установкой литейной чаши, а также засыпки защитного слоя песка на герметизирующую пленку от прожога каплями жидкого металла при заливке,
• транспортирование контейнерной формы на заливочный плац и подключение ее к рукаву вакуумной системы, с последующим включением вакуумного насоса лишь на период заливки с выдержкой 0,5-5 мин. после нее для затвердевания отливки.

 

При литье деталей мелкого развеса на кусте могут быть десятки моделей. При неправильном составлении куста часть моделей могут сдеформироваться от тепла ранее залившихся отливок на этом кусте. Кроме этого, нарушение равномерности откачки газов - продуктов деструкции моделей приводит к таким видам брака, как недолив, газовые раковины, ужимины, пригар и т.д.

Поддерживать заданный режим вакуумирования на границе металл-форма, а также быть емкостью для удобного засыпания-высыпания, удержания и уплотнения песка литейной формы, фиксирующего фасонную поверхность отливки и служащего опорой для жидкого металла, твердеющего в отливку, есть функции опочной оснастки. Ее еще можно рассматривать как продолжение вакуумной системы литейного участка в виде герметичной ячейки. Очевидно, что вместе оснастка, уплотненный песок и модель составляют литейную форму. Задачей конструирования такой оснастки является обеспечение указанных функций с минимальными затратами.

    За время внедрения ЛГМ-процесса в литейном цехе ФТИМС НАН Украины и других предприятиях созданы вакуумируемые литейные контейнеры (ЛК) различных форм и конструкций.

Первые конструкции ЛК были без средств вакуумирования, для чего использовали традиционные опоки, либо герметично сваренные ящики. Спустя два десятилетия для форм из песка без связующего в 80-х годах прошлого века стали применять вакуумирование, что стабилизировало прочность формы, стало обязательным фактором для получения высококачественных отливок, а также кардинально улучшило экологию литья.

 

 

 

 

Рис.8. Контейнер с вентилируемыми стенками без вакуумирования: 1 - корпус с перфорацией; 2 - сетка; 3 - рамка прижимная.

 

Рис.9 ЛК с фигурной системой вентилирования; 1 – корпус; 2-стойка;и3 - сетка; 4 – узел вакуумирования.

 

Первые контейнеры цилиндрической или прямоугольной формы имели каналы различной формы или перфорированные профили с закрывающими их сетками для защиты от проникновения песка. Использовали сетки с мелкими ячейками или более крупные в несколько слоев. Мелкие частицы песка, уносимые газами деструкции, попадая в каналы вместе с конденсацией газообразных продуктов ППС, со временем резко уменьшают проходное сечение. Конструкция первых контейнеров с сетчатыми стенками приведена на рис. 8.

Для предотвращения ухудшения условий откачки регулярно разбирали и очищали каналы, сетки. По этой причине также типы ЛК хотя просты конструктивно и недороги при изготовлении, но в эксплуатации более трудозатратны. Основным недостатком ЛК такой конструкции является разноудаленность различных частей модели от сетчатого фильтра, что приводит к неравномерности эвакуации газов деструкции модели. Особенно очень сложно осуществить оптимальный вывод газов, когда отливка крупная, сложной конфигурации и с отверстием и полостями в середине. С целью устранения этого недостатка в середину ЛК установили перфорированную обтянутую сеткой прямоугольную трубу (рис. 9). В ЛК такой конструкции условия получения отливок при ЛГМ более приближены к требуемым.

Работы по усовершенствования конструкций ЛК, проведенные конструкторами и технологами С, привели к использованию стандартных гибких спиральных труб, имеющих перфорацию или межвитковые щели. Они укладываются по высоте в несколько слоев по бортам ЛК в специальные перфорированные профили, а их концы соединены в общий короб с патрубком, к которому подсоединяется вакуумная система. Расстояние между слоями спиральных труб не превышает 80,0 мм. Используемые ЛК такой конструкции оказались более эффективными. Дальнейшая модификация привела к отказу укладки гибкого трубопровода в перфорированные угольники, трубы, гнутые П-образные профили, а навеска его на специальные крюки из круга или листа. Это позволяет легко снимать гибкие трубы и укладывать их вокруг и внутри модели на требуемых расстояниях. Увеличивается откачиваемость газов, что определяет выход качественных отливок (брак 2-3%) без науглероживания и газовых раковин. Эти ЛК можно использовать для получения отливок различного развеса со сложными формами. Основание (дно) контейнера из толстого листа обеспечивает равномерный контакт с плитой вибростола, а также использование рольгангов, приводных и бесприводных, для перемещения между технологическими площадками формовочно-заливочного участка.

Последние модели ЛК имеют донную разгрузку при помощи рычажного механизма. Их удобно перемещать, они высокоэффективны для литья с вакуумированием, в процессе выполнения технологических операций легко перемещаются по замкнутой конвейерной рольганговой системе (с приводом или без) литейного цеха в количестве до нескольких десятков штук, быстро высыпаются без опрокидывания, что улучшает санитарно-гигиенические условия из-за устранения запыленности воздуха на участке выбивки. Такая конструкция ЛК приведена на рис. 10. Опыт эксплуатации этих ЛК в цехе ЛГМ производительностью до 5000 т отливок/год показал их высокую универсальность и надежность.

 

 

Рис.10. ЛК с донной разгрузкой: а) вид сбоку: 1 – дно; 2 – донная часть; 3 – узел выгрузки; 4 – стойки; 5 – боковые стенки; 6 – гибкие рукава; 7 – защитные профили; 8 – усилительные ребра; 9 – узел вакуумирования, б) фото сверху ЛК с 4-мя рядами гибких рукавов

 

Для серийного получения крупногабаритных, пространственных отливок, например боковых рам тележек вагонов, валков прокатных станов, трубчатых элементов скважинной запорной арматуры, корпусов ("улиток") насосов часто делают специальные литейные контейнеры, а для разовых отливок могут применять различные металлические ящики, навесив на их стенки гибкие трубчатые фильтры и загерметизировав пленкой возможные щели на стенках (например, челюстных контейнеров). В этих случаях делать элементы донной разгрузки не всегда возможно и не целесообразно. Элементы вакуумной системы, гибкие спиральные трубы и соединения, рассчитываются исходя из объема газов деструкции. Они должны обеспечивать равномерность откачки, быть равноудаленными от стенок модели/отливки. Конструкция ЛК должна быть жесткой, т. к. в отличие от традиционного способа литья в песчано-глинистые формы, ЛГМ-процесс позволяет разделение технологических площадок (участков) – формовки, заливки, выбивки, очистки и др, при перемещении формы в ЛК между которыми (например, с плаца формовки на заливочный плац) модели из ППС, особенно ажурные и тонкостенные, при деформации стенок ЛК могут повредиться, а ЛПС отломаться.

На предприятиях, где отливки цилиндрической формы составляют значительную часть производственной программы, обычно применяют ЛК цилиндрической формы, высота которых должна превышать максимальную длину детали. Получение крупногабаритных отливок со сквозными или глухими полостями в теле представляют определенную трудность из-за опасности обрушения песка при заливке или искривления модели при формовке или перемещении контейнера вдоль плаца. В таких случаях усиливают жесткость ППС модели установкой металлических стержней в песке рядом или в полости модели, заполненной песком.

Как указано выше, получение качественных отливок методом ЛГМ, аналогично всем литейным технологиям, зависит от многих технологических факторов. Поскольку фактор качества модели при ЛГМ является определяющим, а стоимость модели, особенно при индивидуальном литье, может существенно влиять на стоимость отливки, следует тщательно выполнять операции формовки и заливки, чтобы зря не испортить модель. Это часто зависит от конструкции применяемого оборудования и оснастки. С учетом вышеприведенной аргументации конструкция ЛК должна удовлетворять следующим требованиям:

• жесткость,
• герметичность,
• равномерность вакуумирования по поверхности модели или по объему песка (подробнее см. [4]),
• удобство эксплуатации, включая требования безопасности труда и экологии,
• ремонтопригодность,
• долговечность при эксплуатации и вибровоздействии, а также невысокая стоимость.

Модернизация литейных цехов с традиционной формовкой со связующим неизбежно востребует их при переходе на качественно новую ступень технологического использования науки и экологической культуры, чем является ЛГМ в вакуумируемые формы из песка без связующего, а приведенная информация будет полезна технологам и конструкторам, желающим воспользоваться отечественными техническими достижениями.

 

Заключение

 

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) является одним из новейших способов производства отливок, появившихся в результате научно-технической революции во второй половине XX в. наряду с такими технологическими процессами, как вакуум-пленочная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением, импульсная формовка и др. Однако наибольший интерес у литейщиков вызвало сообщение о способе литья по моделям, которые не удаляются из формы, а остаются в ней и газифицируются под действием тепловой энергии металла, заливаемого в, форму. Такая технология, названная литьем по газифицируемым моделям, решала важнейшую задачу литейного производства - повышение точности отливок до уровня литья по выплавляемым моделям при издержках производства литья в песчано-глинистые формы.

Преимущества технологии литья по газифицируемым моделям(ЛГМ):

- возможность выпуска отливок сложной конфигурации;

- высокая точность получаемых отливок даже при сложной конфигурации;

- возможность получения тонкостенных стальных отливок;

- качество и плотность металла в отливке обеспечивается за счет частичного вакуумирования в процессе литья;

- высокое качество поверхности отливок, (Rz40), позволяет в некоторых случаях совсем отказаться от механической обработки, которая была бы необходима при другом способе изготовления;

- минимальный припуск на механическую обработку, если она всё же необходима;

- полная идентичность деталей в серии;

- литье производится из углеродистых и высоколегированных сталей, чугуна, а также цветных сплавов согласно чертежей заказчика.

К недостаткам литья по газифицируемым моделям можно отнести безвозвратные потери материала разовой модели и выделение токсичных продуктов ее термодеструкции, что требует проведения соответствующих защитных мероприятий. В варианте процесса с вакуумированием формы во время ее заливки продукты термодеструкции модели могут поступать непосредственно из формы в установку для каталитического их дожигания до диоксида углерода и паров воды.

 

                                 Литература

 

 

1. Специальные способы литья: учебник / Б.С. Чуркин [и др.]; под редакцией Б.С. Чуркина Екатеринбург : Издательство Рос. гос. проф.-пед. ун-та.

 

2. Дорошенко В. С., Шейко Н. И. Критерии выбора конструкций опок для вакуумно-пленочной формовки // Литейное производство. –1988. - №7.

 

3. Н.Д.Титов, Ю.А.Степанов “Технология литейного производства”, Москва, “Машиностроение”, 2004г.

 

4. Союз-литье. Информационный ресурс по литейному производству .

5. Инет-ресурс