3D-Технологии При Литье Металлов

Опубликованно: 01/12/2008 |Комментарии: 0 | Показы: 287 |

                   УДК 621.744.072.2



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. Государства намерены переориентировать отечественные экспортно-ориентированные отрасли на внутренний рынок, поставив задачу формирования эффективного 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. Наибольшую популярность имеют 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 является несомненным вызовом отечественным ученым и инженерам, достойный ответ на который позволит полнее реализовать то преимущество, что Украина относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд. В частности, в области литейного производства отечественная инженерная наука обладает технологиями, относящимися к наукоемким высоким технологиям, к которым вполне можно отнести современные разновидности литья по газифицируемым моделям (ЛГМ, в англоязычной версии Lost Foam Process) и которые вопреки сложившемуся стереотипу свидетельствуют, что высокие технологии - это не обязательно сложные малодоступные процессы.



В 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 вполне соответствует технология ЛГМ, что подтверждает мировая практика постоянного роста производства отливок этим способом, которое уже достигает 1,5 млн. т/год, в одной КНР работает до 1 тыс. таких участков при активном использовании этой технологии в авто- и двигателестроении.



В институте ФТИМС НАНУ на базе разработанных научных основ под руководством проф. Шинского О.И. постоянно совершенствуется процесс ЛГМ, что подтверждает непрекращающийся поток изобретений по технологии и оборудованию [1,2], мировая новизна которых подтверждена патентами различных стран, число которых приближается к сотне штук, и, безусловно, говорит о лидирующих позициях института по этой теме. ФТИМС поставляет «в металле» заказчикам технологическое оборудование литейных цехов и участков для единичного, серийного и массового производства отливок из черных и цветных сплавов способом ЛГМ производительностью 100 - 5000 т отливок в 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 в соответствии инвестиционными возможностями завода-заказчика выполняют расстановку оборудования и компоновку его в разных производственных вариантах: от единичного и ремонтного литья до серийного производства отливок. Часто производство легковесных моделей с плотностью до 25 кг/м3 выносят на второй этаж помещения цеха, а система оборотного транспортирования, подготовки и складирования сухого песка выносится на открытый воздух с внешней стороны литейного цеха (песок «не боится» мороза) и состоит преимущественно из проходного оборудования и системы бункеров-трубопроводов, изготовленных из листового металла, как это показано на рис. 1. 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 (устраняя шум и пылевыделения) и в целом способствует повышению культуры производства.  



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). Производственникам сегодня по ценам и широкому ассортименту стало доступно автоматизированное оборудование с числовым программным управлением. Системы ЧПУ вытесняют любые другие системы управления, как на крупных автоматизированных производствах, так и на совсем небольших, 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.



Указанная доступность компьютеризированных систем и систем с ЧПУ послужила толчком для появления целого класса 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.



Появился ряд программных комплексов компьютерного моделирования литейных процессов, позволяющих при выборе параметров технологического процесса разработать конструкцию блока  моделей [3]. Отработка конструкции литниково-питающей системы и температурно-временных параметров технологического процесса ведется не в цехе с металлом на реальных дорогостоящих плавках, а в виртуальном пространстве математической модели. Короткие сроки выполнения компьютерного эксперимента, а также большой объем и наглядность полученной информации о ходе технологического процесса и качестве будущей отливки делают компьютерное моделирование важнейшим инструментом опытного производства все большего числа заводов. По электронной модели литейного блока также изготавливают комплект модельной оснастки и для сборки модельных блоков.



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. На рис. 2 показана работа оператора в цехе ФТИМС, на столе станка с ЧПУ лежат вырезанные фрезой станка модели. 



Из пенополистироловой модели пресс-формы по ЛГМ-процессу часто 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. На рис. 3 показаны одновременно модель пресс-формы и модель художественной отливки, полученные на станке с ЧПУ из блока пенопласта. На рис. 4 показаны крупные модели желоба из двух частей, каждая с габаритами до 2м.



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, обогащенная накопленным опытом ее использования, наряду с другими инновационными технологиями углубленной переработке металла, в частности, рассмотренными 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 экономики Украины.



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 литье металлов?   



1. Дорошенко В. С. Способы получения каркасных и ячеистых литых материалов и деталей по газифицируемым моделям. - Литейное производство. - 2008. - №9. – С. 28-32.



2. Дорошенко В. С., Шинский И. О., Бердыев К. Х. Оборудование непрерывного действия для литья по газифицируемым моделям.- Процессы литья.-2009.– № 3.



3. Монастырский В.П. и др. Разработка технологии литья крупногабаритных лопаток ГТД для энергетических установок с применением систем «Полигон» и ProCAST.- Литейное производство.- 2007.- № 9.- С. 29-34.



Подрисуночные надписи.



Рис.1. Комплекс оборудования пескооборота в цехе ФТИМС.



Рис.2.Станок с ЧПУ с моделями на столе.



Рис.3. Модели художественной отливки и пресс-формы*.



Рис.4. Модели отливок желоба.


Источник статьи: http://www.rusarticles.com/texnologii-statya/3d-texnologii-pri-lite-metallov-666409.html

Метки:

литье

,

технология

,

отливка

Технологию и оборудование ЛГМ, начиная с 70-х годов прошлого века, успешно совершенствует научно-техническая школа под руководством проф. О. И. Шинского, создавшая ряд способов-разновидностей ЛГМ, новизна которых защищена десятками патентов на изобретения. Поставляется полный комплект оборудования (собственной разработки) для литейных цехов производительностью 500 – 20 000 тонн отливок в год, производится в своем опытно-промышленном цехе около 120 тонн в месяц высокоточных отливок.

От: Игорь О. Шинскийl Промышленностьl 28/11/2009 lПоказы: 859

Глава взята из рукописи ТЕХНОЛОГИЯ ДЕКОРАТИВНО-ПРИКЛАДНОГО ИСКУССТВА. Учебное пособие для средних профессионально-технических учебных заведений. (В рамках специальности 0308 – «Профессиональное обучение (дизайн), квалификация «Мастер производственного обучения»). ОСНОВЫ ДИЗАЙНА. ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ЛИТЬЕ МЕТАЛЛА.

От: Михаилl Промышленность> Технологииl 09/01/2011 lПоказы: 3,292

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 производят из пенополистирола, в обиходе чаще называемого пенопластом. Она получается такая, как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которые прочно вошли в наш быт, их штампуют миллионами на автоматах, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов.

От: Игорь О. Шинскийl Промышленность> Оборудованиеl 28/11/2009 lПоказы: 328
dorosh

Литье металла по газифицируемым моделям и поставка оборудования 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 модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается точная отливка. На 1 тонну литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов песок 50 кг, краска, пенопласт, пленка.

От: doroshl Промышленность> Оборудованиеl 02/07/2008 lПоказы: 12,630

Восстановление устаревших технологических процессов, оборудования и коммуникаций требует значительных материальных затрат, но не позволяет обеспечить современный уровень производства. Поэтому большой интерес вызывают современные процессы литья в формы из холоднотвердеющих смесей (ХТС), в формы, изготовляемые вакуум-пленочной формовки (ВПФ), литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) и литье по газифицируемым моделям (ЛГМ). За исключением ЛВМ, эти техпроцессы не требуют привлечения высококвалифицирова

От: Игорь О. Шинскийl Промышленность> Технологииl 28/11/2009 lПоказы: 141

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.

От: Игорь О. Шинскийl Промышленность> Оборудованиеl 28/11/2009 lПоказы: 159

На основе изучения закономерностей тепло – массообменных, газо -гидродинамических процессов, кристаллизации при взаимодействии жидкого и твердеющего металла с продуктами термодеструкции пенополистирола созданы и совершенствуются разновидности ЛГМ. Создан комплекс базового технологического оборудования для организации литейных цехов серийного и массового литья мощностью 500 – 20 000 т/год с использованием вакуумирования кварцевого песка формы в период заливки и кристаллизации металла, которое об

От: Игорь О. Шинскийl Промышленностьl 28/11/2009 lПоказы: 102
dorosh

Предприниматели мало знают об экологически чистой технологии получения металлических отливок высокой точности и сложности – литье по моделях из пенопласта, называемой литьем по газифицируемым моделям (ЛГМ), англоязычное название ЛГМ - Lost Foam Casting Process дословно означает процесс литья при потере пены, подразумевая использование пенопластовой модели. Между тем, за 50 лет со времени своего возникновения годовой объем производства отливок в мире этим способом достиг 1,5 млн. тонн.

От: doroshl Промышленность> Оборудованиеl 02/01/2011 lПоказы: 98

Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси изготавливает ресурсосберегающее высокотехнологичное оборудование для литья черных и цветных металлов; отливки с улучшенными физико-механическими свойствами: отливки из бронзы и алюминия, отливки из чугуна и стали, биметаллические отливки и др. РАЗРАБОТКИ ИНСТИТУТА :: ПРОЦЕСС НЕПРЕРЫВНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ РАЗРАБОТКИ ИНСТИТУТА :: НЕПРЕРЫВНО-ЦИКЛИЧЕСКОЕ ЛИТЬЁ НАМОРАЖИВАНИЕМ

От: lusorusl Промышленность> Оборудованиеl 15/09/2010 lПоказы: 87

Известно, что форсирование дизелей сопровождается повышением температуры нагрева топлива в системе питания. На режимах полной мощности топливо в форсунках нагревается до 150...200 ° С. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя топливо после нагревания либо полностью распыляется и сгорает, либо часть его возвращается в топливный бак.

От: ООО "Легион"l Промышленность> Технологииl 10/04/2013
03geo

На сегодня железнодорожный транспорт выступает первоочередным звеном для развития и успешного функционирования государственного товарного рынка, также предназначен для удовлетворения потребностей населения в передвижении. Его по праву можно считать главным элементом транспортной системы РФ и большинства стран бывшего Союза.

От: 03geol Промышленность> Технологииl 09/04/2013
03geo

Железнодорожная электрификация – отдельный комплекс мероприятий, что проходит железнодорожный транспорт и прочее оборудования для возможности использовать электроподвижные составы, электросекции, электровозы, электропоезда. Для тяги поездов на электрифицированных участках железнодорожная техника использует специальные электровозы. В виде пригородного транспорта используют, в свою очередь, электропоезда и электросекции.

От: 03geol Промышленность> Технологииl 09/04/2013
03geo

Согласно официальным данным, железнодорожный транспорт и ж/д перевозки в целом, могут предусматривать различные нарушения текущей безопасности, куда относится авария, крушение, брак или затруднения в работе, особые случаи и прочее.

От: 03geol Промышленность> Технологииl 08/04/2013
03geo

Современная железнодорожная техника и ж/д перевозки имеют свою продолжительную историю и предпосылки к развитию. К 60-80-ым годам 18 столетия в Англии, а позже и в других странах, постепенно начинается промышленный подъем. Ручной труд замещает машинное производство, а вместо ремесленных мануфактур и мастерских формируются крупные промышленные предприятия.

От: 03geol Промышленность> Технологииl 08/04/2013
03geo

Человечество уже давно освоило ж/д перевозки, но далеко не все в курсе, как появилась на свет железнодорожная техника. А ведь начало было положено еще в 16 века, когда в шахтах Германии появились деревянные вагонетки, двигавшиеся по деревянным же рельсам. Именно их можно считать прародителями современного подвижного состава. Ну а первый аналог локомотива был придуман

От: 03geol Промышленность> Технологииl 08/04/2013

Аббревиатура СКС - распространенное понятие среди компьютерных специалистов. Структурированная кабельная система (СКС) представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий (кампуса), разделенную на структурные подсистемы.

От: Александр Невскийl Промышленность> Технологииl 05/04/2013

Изготовление пружин, цена производства пружины - из чего складывается, основные сложности. Предлагаем разместить заказ на производство пружин в нашей компании.

От: Алексейl Промышленность> Технологииl 04/04/2013
dorosh

Предприниматели мало знают об экологически чистой технологии получения металлических отливок высокой точности и сложности – литье по моделях из пенопласта, называемой литьем по газифицируемым моделям (ЛГМ), англоязычное название ЛГМ - Lost Foam Casting Process дословно означает процесс литья при потере пены, подразумевая использование пенопластовой модели. Между тем, за 50 лет со времени своего возникновения годовой объем производства отливок в мире этим способом достиг 1,5 млн. тонн.

От: doroshl Промышленность> Оборудованиеl 02/01/2011 lПоказы: 98
dorosh

Способ литья металлоизделий по ледяным моделям (ЛЛМ), которые перед заливкой металла тают в полости вакуумируемой формы и впитываются в сухой песок, освобождая эту полость, разрабатывается во ФТИМС НАНУ, г. Киев. Применены фильтровальный способ нанесения на поверхность полости вакуумируемой формы герметизирующей пленки из продуктов плавления модели и связывание ими оболочкового слоя литейной формы пропиткой под вакуумом, что относится к новым способам формовки.

От: doroshl Образование> Изобретенияl 04/02/2009 lПоказы: 107
dorosh

Конструирование пространственных каркасно–ячеистых отливок и блоков отливок для ЛГМ при разработке способов литья двухслойных армированных и биметаллических контейнеров для транспортировки и захоронения радиоактивных отходов, включая выполнение их стенок из композитов с оксидами различных металлов, в т.ч. тяжелых бетонов из шлаков, как наполнителей.

От: doroshl Образование> Научные исследованияl 02/02/2009 lПоказы: 97
dorosh

ЛГМ-процесс обладает саморегулирующими свойствами в момент заливки металла, когда перепад давлений уплотняет песок формы и удерживает его от осыпания.

От: doroshl Промышленность> Технологииl 02/02/2009 lПоказы: 121
dorosh

Литье металла по газифицируемым моделям и поставка оборудования 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 модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается точная отливка. На 1 тонну литья расходуется 4 вида модельно-формовочных (неметаллических) материалов песок 50 кг, краска, пенопласт, пленка.

От: doroshl Промышленность> Оборудованиеl 02/07/2008 lПоказы: 12,630
dorosh

Получены характеристики изменений объемов компонентов для технологии рециклинга отходов пенополистирола путем растворения их в живичном скипидаре и последующего их использования (как клеющие вещества), которые показывают весьма замечательные возможности его компактирования. В 1 единице (46·10-3 м3) объема 40% раствора помещается 19,14 объемных единиц (880,5·10-3 м3) отходов пенополистирола, а по отношению к исходным 30·10-3 м3 растворителя этот объем отходов больше в 30 раз.

От: doroshl Промышленность> Технологииl 02/07/2008 lПоказы: 2,725
dorosh

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.

От: doroshl Промышленность> Технологииl 02/07/2008 lПоказы: 11,573
dorosh

В песчаных формах со связующим получают около 75 % выпуска отливок, а среди многих видов связующих материалов для приготовления формовочных и стержневых смесей жидкое стекло наряду с огнеупорными глинами является наиболее применяемым, его вводят в смеси в количестве до 6-7 %. Предлагается состав песчаной смеси, который легко высыпается после затвердевания отливки. dorosh@inbox.ru

От: doroshl Промышленность> Оборудованиеl 03/06/2008 lПоказы: 466

Обсудить статью

Блок автора
Категории статей
Quantcast