Литье по газифицируемым моделям
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Северо-Казахстанский государственный университет
им. М. Козыбаева
Реферат
На тему: «Литье по газифицируемым моделям»
Петропавловск 2010 г.
Литье по газиицируемым моделям (ЛГМ)
Технология литья по газифицируемым моделям — способ литья, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю.
Литье по газифицируемым моделям позволяет:
- резко
уменьшить затраты на
- сократить
число технологических
- благодаря
использованию в качестве
- сократить операции финишной обработки отливок;
- резко уменьшить затраты на вспомогательные материалы;
- улучшить условия труда;
- снизить
до минимума количество
«Изготовление комплексов точного литья по газифицируемым моделям»
Этапы процесса ЛГМ:
1. Изготовление моделей
Для изготовления моделей используется литейный полистирол мелких фракций до 0,3 мм. до 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Полистирол предварительно подвспенивается на паровой ванне и просушивается.
В пресс — формы задувается подвспененный полистирол, их устанавливают в автоклав и выдерживают до спекания гранул полистирола. Затем охлаждают и достают готовые модели.
Другой способ изготовления моделей — на модельных автоматах, что повышает производительность в 2-4 раза.
2. Формирование куста
Модели собираются в блоки (кусты) склеиванием, либо припаиваются.
3. Окраска моделей
Окраска блоков моделей производится в 1 слой специальным антипригарным покрытием путем окунания в ванну, либо при сложной конфигурации отливок, обливом.
Сушка окрашенных блоков производится в камере при температуре 40-60С в течение 2-3 часов.
4. Формовка
Формовка блоков моделей производится в специальные опоки на вибростоле постепенной засыпкой песком, либо послойно.
5. Подача опок на заливочный участок
Заформованные опоки подаются на заливочный участок.
Опоки подсоединяются к вакуумной системе. Наверх формы укладывается полиэтиленовая пленка. После включения вакуумного насоса и системы очистки газов, формовочный песок приобретает необходимую прочность.
6. Заливка металла
Заливка металла производится прямо в полистирольные стояки. Горячий металл выжигает (газифицирует) полистирол и занимает его место. Выделяющиеся газы отсасываются через слой краски в песок вакуумной системой. Металл точно повторяет форму полистирольного блока с моделями.
7. Охлаждение отливок
Залитые блоки моделей остывают в песке от 5 минут до нескольких часов в зависимости от толщины, массы детали и технических условий, оговоренных технологическим процессом.
8. Отрезка и очистка деталей
После извлечения блоков из опоки и отрезки отливок от литниковой системы, они проходят очистку от остатков антипригарного покрытия.
Литье по газифицируемым моделям
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.
Суть технологии.
В песчаной форме одноразовая модель из пенополистирола 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.
Оборотное охлаждение
песка при ЛГМ ведут в
Нормы расхода.
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.
Цикл пескооборота, применяемый при ЛГМ показан на рисунке “Схема оборота песка при литье по ГМ в вакуумируемую форму”.
Литье металла по газифицируемым моделям - расширение сферы применения. Пути создания своего производства отливок.
Инвестиции в новое производство дают прибыль, когда оно основано на новых технологиях. В литейном деле набирает популярность удобная технология, когда получить модель отливки означает уже наполовину получить отливку. Модель отливки – пенопластовая, как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которых штампуют миллионами на автоматах, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов.
По схожей технологии 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 полистирола нагретой нихромовой проволокой, например, по шаблонам. Модель и полученная по ней отливка, имеют высокую точность 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). Наши литейщики к такому не привыкли, стереотипы заученные еще в институтах, не дают увидеть новых возможностей литья. Модели красят быстросохнущей краской с порошком-огнеупором, собирают с литником, засыпают сухим песком в ящике (контейнере) и заливают металлом. При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает. Чтобы модель не дымила в цех при заливке, из контейнера отсасывают насосом газы – 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 песка без массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств сборки форм. 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.
Оборотное охлаждение песка
ведут в пневмопотоке или в
проходных трубчатых
Цеха и участки с этой гибкой технологией множатся по всему миру - от Америки до Китая, на заводах General Motors, Ford Motors, Fiat. Сегодня в мире по пенопластовым моделям производят ~1,4% от всего количества литья (~1,5 млн. т/год), прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10-20% мирового литья. Институт ФТИМС, г. Киев, тридцать пять лет совершенствуя в этом деле «фирменную» специализацию, спроектировал оборудование и запустил ряд участков в России, поставил и внедрил такое оборудование в Польше и Вьетнаме, из последних объектов – цех на 400 т/месяц в Днепропетровске.
Низкие затраты на материалы (всего 4 вида, не применяется в форме связующие) экономят 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. 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. Льют без ограничений колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественное литье. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2-2,5 раза, также как и сроки ввода его в эксплуатацию.
Опыт запуска участков 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, термических, ремонтных и других цехах и участках. Если создавать или реконструировать литейную, то литье по газифицируемым моделям – тот бизнес, в котором металл своим оборудованием и рабочей силой переводится в высокотехнологичный наукоемкий товар. Обрабатывающая промышленность стимулирует переход от экспортирования металла как сырья к его переработке в высокоточные заготовки. Тем более это выгодно для немногих стран с замкнутым металлургическим циклом, к которым относятся Украина и Россия. Без возрождения отечественного машиностроения и перевода в детали и машины своего металла нам не достичь европейского уровня благосостояния.
В Киеве льют черные и цветные металлы развесом 0,1-500 кг. Опытный цех института 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 оборудование цехов и участков, разрабатывает технологию и оснастку для этих цехов и поставляет полный комплект литейного оборудования под ключ. Выполняется пуско-наладка всего комплекса поставленного оборудования и внедрение технологии. Изготовление пресс-форм для моделей (особенно художественных) часто выполняют точным литьем.
Рисунок 1 - Установка подвспенивания полистирола
Литье металла по газифицируемым моделям - конкурентоспособная технология машиностроения.
Среди созданных
в последние десятилетия
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
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 до 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)
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
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. Чем быстрее мы станем до деталей и машин перерабатывать свой металл, тем раньше достигнем европейского уровня благосостояния.
- Литьё под высоким давлением
- Литье под высоким и низким давлением. Литье с противодавлением
- Литьё под давлением и при низком давлении
- Лиутпранд Кремонский
- Лифтер
- Лихеноиндикация
- Лихеноиндикация качества воздуха
- Литье в разовые объемные песчаные формы
- Литье и механическая обработка резаньем
- Литье колоколов. Особенности технологии
- Литье металлов
- Литье по выплавляемым моделям
- Литье по выплавляемым моделям
- Литье по выплавляемым моделям
