Повышение Культуры Производства И Возможностей Литья При Использовании Технологии Лгм. Поставка Оборудования

Дорошенко В.С., к.т.н., ФТИМС НАНУ, г. Киев

Лучшие технологии конца 20-го века, совершенствуясь, прочно стают на промышленную основу, дают прибыль и привлекают инвестиции в новое производство, определяя его конкурентоспособность. Структурные изменения в экономике при переходе на рыночные отношения жесткой конкуренции сняли потребность в массовом производстве и подняли спрос на мелкие и средние серии отливок с повышенной размерно-весовой точностью, а также улучшенными эксплуатационными свойствами. В этих условиях  развитие отечественного литейного производства идет по пути создания самостоятельных некрупных цехов с гибкими технологиями получения отливок высокой точности и сложности, когда метод литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) оказался наиболее подходящим вместо литья в песчано-глинистые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль или других способов.

В этом способе литья получить модель отливки означает уже наполовину получить саму отливку из металла. Модель отливки – пенополистироловая (обиходное название - 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 из порошка полистирола в легких алюминиевых пресс-формах при их нагреве до 130 град. С. Для разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) подходит вырезание моделей из плит пенопласта. Модель и полученная по ней отливка имеют высокую точность и конкурентный товарный вид, чему способствует окраска модели быстросохнущей краской с порошком-огнеупором.

Свободно можно видеть 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). Обычно литейщики не привыкли к таким возможностям технологии ЛГМ и качеству литья, стереотипы заученные еще в институтах ограничивают понимание потенциала этой технологии. Кажется, что как бы «исчезла» в традиционном понимании разъемная литейная форма, ее заменила форма в виде засыпки модели сухим песком в ящике (контейнере), которую 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. Такое удаление газов из формы на порядок снижает показатели загрязнений атмосферы рабочей зоны цеха (по сравнению с формовкой «в землю») и с учетом последующего дожигания газов и весьма чистым модельным производством дает возможность создать экологически чистые цеха высокой культуры производства. Посмотрите на фото модельного цеха, он похож на консервный или фармацевтический завод, формовочный участок на фото тоже мало похож на «литейку как маленькую шахту».

Гибкость и многовариантность всего процесса литья, размещения моделей в объеме контейнерной формы легко компьютеризировать, а для изготовления модельной оснастки все чаще применяют станки с ЧПУ. Созданы и проектируются десятки роторно-конвейерных, оснащенных манипуляторами и непрерывного действия линии, которые хорошо зарекомендовали себя в авто-тракторном двигателестроении. Наряду с этим, производственные небольшие цеха и участки: модельный, формовочный, плавильный, очистной оснащаются также и простым оборудованием (одинаковым для черных и цветных сплавов), производство которого налажено в Украине (для других видов формовки качественное оборудование чаще всего надо импортировать).

Если вся формовка состоит из засыпки сухого песка, то отпадает потребность в высокоточных машинах прессования, встряхивания, устройствах 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. Для серийного производства отливок поставляются полуавтоматы, цикл производства пенопластовых моделей на которых составляет около 2…3 мин. и которые «взяты» из упаковочной отрасли, где их используют для производства фасонной упаковки, легкой тары, а также декоративных, шумо- и теплоизолирующих панелей, элементов фасада.

Оборотное охлаждение песка ведут в проходных закрытых охладителях. Способом ЛГМ получают отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех литейных марок. В ящике на «елке или кусте» часто сразу льют десятки отливок, как в ювелирном производстве, обычно с почти «ювелирной» точностью, до 90% отливок можно применять без механической обработки.

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 отливок свыше 1,5 млн. т/год, прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10-20% мирового литья. Институт ФТИМС НАН Украины, г. Киев, свыше тридцати лет совершенствуя в этом деле «фирменную» специализацию, спроектировал оборудование и запустил ряд участков в России, поставил и внедрил такое оборудование в Польше и Вьетнаме, последний крупный объект – цех на 400 т/месяц в Днепропетровске. Поставляется заводам базовое оборудование для литья 100 - 5000 тонн/год с различной степенью механизации. Расчеты показывают, что литейные комплексы на этом оборудовании 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.

На опытном производстве ФТИМС в Киеве льют черные и цветные металлы развесом 0,1-1500 кг, отрабатывают технологию и оснастку для новых цехов, проектируют оборудование, которое поставляют литейным предприятиям под ключ. Выполняется пуско-наладка всего комплекса поставленного оборудования и внедрение технологии в цехе заказчика. Изготовление пресс-форм для моделей часто выполняют точным литьем.

Особенно крупная экономия получается 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 по конфигурации конструкций колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественное литье и др. Капзатраты на организацию производства сокращаются в 2-2,5 раза, также как и сроки ввода его в эксплуатацию. Легко разместить такие участки при кузнях, термических, ремонтных и др. цехах.

Производственный потенциал технологии ЛГМ далеко не исчерпан и настолько значителен, что она позволяет лить не только металлы и сплавы развесом отливок от 100г до нескольких тонн, но и получать композиты и армированные конструкции, которые обладают повышенными в несколько раз служебными свойствами, например, триботехническими, по сравнению с простыми сплавами. В модель, замещаемую основным расплавом, предварительно вставляют различные детали или материалы, которые формируют композит или армо-конструкцию, а наложение избыточного давления на жидкий металл или применение разряжения в форме, содержащей вставки, увеличивает надежность пропитки таких изделий на длину свыше 1м.

Еще одно подтверждение значительных возможностей ЛГМ дают работы, проведенные в Германии по изготовлению стальной пены с открытыми порами. Ячеистые материалы расширяют существующий спектр свойств, поскольку они на ~50-90% легче монолитных материалов, а стальная пена обладает минимальной пористостью 80%. Во ФТИМС ранее получали образцы медной пены методом нанесения меди на гранулы полистирола с последующим их выжиганием, однако литье сотовых и ячеистых материалов более перспективно. Например, объемную пенопластовую модель в виде пространственной решетки (из повторяющихся элементов, получаемых на пластавтомате), напоминающей изображение кристаллических решеток в кристаллографии, можно засыпать песком в форме и залить, также как модель, состоящую из неупорядоченно размещенных многогранников, напоминающую аморфные структуры. Такими решетчатыми отливками могут быть армирующие бетон конструкции, а также применяемые для заземления, катализаторов, теплопередачи, ограждения и т.п. пористо-ячеистые металлоизделия, которые все чаще называют материалами будущего.

Также и ЛГМ следует отнести к технологиям будущего, особенно полезным для Украины как крупной металлургической державы, относящейся к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом. Если сейчас в отечественном экспорте металла велика доля его в чушках, слябах, массивных заготовках и ломе, то, например, Германия в 2004 г. экспортировала 31% отливок, полностью импортируя руду и металл. Отсюда, чем раньше мы станем в детали и машины переводить свой металл, тем быстрее достигнем европейского уровня благосостояния.

Для предпринимателей, желающих создавать или реконструировать литейный цех, подчеркнем, что технология ЛГМ может стать тем бизнесом, в котором металл своим оборудованием и рабочей силой переводится в высокотехнологичный товар. Качество продукции и условия производства заслуженно относят способ ЛГМ к высоким литейным технологииям, которые с одной стороны ломают стереотип, что высокие технологии - это обязательно сложные малодоступные производства, а с другой стороны при их освоении и совершенствовании позволяют опередить на шаг конкурентов в направлении укрепления, как собственного машиностроения, так и экспортного потенциала.

Рады ответить на вопросы по адресу: dorosh@inbox.ru, тел./ф. (044) 4248488. Схема технологии, фото цеха, отливок и моделей показаны на сайте: www.opoka.ru/content/index_22.php.