Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ)

Литье по газифицируемым моделям ЛГМ

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) 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.

Но прежде чем ЛГМ стало промышленной технологией, был проделан значительный объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в результате которых были созданы специальные модельные материалы и противопригарные покрытия, технология и оборудование для изготовления моделей, инженерная методика проектирования технологического процесса, оборудование для изготовления форм и т. д.

Одно  из  главных  направлений  развития  литейного производства – снижение металлоемкости отливок  для  изделий  машиностроения с учетом  роста их  эксплуатационного ресурса. Наиболее точные сберегающие металл отливки получают специальными способами литья, в  частности, в  неразъемных песчаных  формах  по  разовым  моделям. Малая  металлоемкость литых  деталей  по  разовым  моделям  достигается  благодаря минимизации припусков и уклонов при их производстве, а также отсутствием сборки песчаных форм с присущими ей перекосами. Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) обладает наиболее широким  охватом  размерных и  массовых характеристик  отливок, получаемых по разовым моделям. Отсутствие  разъема формы, свойственное  традиционным  способам  литья,  размещение моделей и отливок во всем объеме контейнера с песком при ЛГМ повышает выход годного по стальным и чугунным отливкам до 70…90%. Применение  ЛГМ повышает размерную точность мелких и средних отливок до 6…7 кл. по ГОСТ Р 53464-2009 (26645-85) против 9…11 кл. для литья равноценных деталей, полученных традиционными видами  формовки, что  часто позволяет снизить массу отливок не менее, чем  на 15%, а в случае замены литья по выплавляемым  моделям  равнозначной точности  обеспечит  снижение энергетических, материальных затрат и трудоемкости в 2–4 раза.

литье по газифицируемым моделям

Преимущества технологии ЛГМ:

  • нет необходимости в добавках, связующих веществах или сердечниках;
  • объемы отходов  сведены к минимуму;
  • занимаемая площадь оборудования невелика;
  • снижены потребности в энергии и рабочей силе, а также страховые взносы;
  • снижен объем механической обработки;
  • улучшение условий труда;
  • снижение требований к квалификации персонала;
  • возможность автоматизации производственного процесса;
  • высокая точность и чистота поверхности отливок;
  •  модель из пенопласта обеспечивает гибкость конструкции отливки и является экологически чистой.

В последние годы произошли изменения не только в сырье, используемом для литья по газифицируемым моделям, но и в различных аспектах усовершенствования оборудования.

Технологический процесс литья по газифицируемым моделям (ЛГМ)

лгм технология В серийном производстве модели изготавливаются из вспененного полистирола в две стадии. На первой стадии гранулы исходного полистирола вспениваются до заданной насыпной массы и выдерживаются в течение определенного времени для созревания. На второй стадии осуществляется нагрев вспененных гранул в замкнутом объеме пресс-формы, в результате которого происходит формирование модели с заданными технологическими и механическими свойствами.

Технологический процесс изготовления моделей состоит из следующих операций: подготовка гранул пенополистирола, подготовка пресс-формы, заполнение пресс-формы гранулами пенополистирола, тепловая обработка пресс-формы, охлаждение пресс-формы, извлечение модели из пресс-формы, сушка модели, выдержка модели после сушки и контроль качества модели.

ЛГМ в серийном и массовом производствах применяется для получения отливок III-V классов сложности, которые характеризуются наличием плоских криволинейных наружных поверхностей, бабышек, фланцев с отверстиями, углублениями сложной конфигурации, внутренними полостями закрытого или полузакрытого типа с криволинейными поверхностями. Традиционными методами литья такие сложные отливки получают с применением одного или нескольких стержней. Получить цельную модель из пенополистирола для производства таких отливок на модельных автоматах, имеющих, как правило, один разъем, не представляется возможным. Поэтому сложные модели изготавливают из нескольких частей в пресс-формах с одним разъемом, а затем из них собирают цельную модель при помощи клея или сварки в кондукторе.

Качество модели определяется шероховатостью ее поверхности, размерной точностью, равномерностью структуры пенополистирола, ее объемной плотностью и механической прочностью. Шероховатость поверхности модели зависит от качества рабочей поверхности пресс-формы, активности вспененных гранул полистирола и термовременных параметров формирования модели в пресс-форме.

Заключительной операцией перед формовкой модели или модельного блока является нанесение противопригарного покрытия, к которому при ЛГМ предъявляются особые требования, вытекающие из технологии производства отливок и процессов, происходящих в формах при заливке их металлом.

При формовке модели и уплотнении формы формовочный материал непосредственно воздействует на противопригарное покрытие, поэтому оно должно обладать высокой стойкостью к истиранию и достаточной когезионной прочностью. При заливке формы металлом модель дестругирует с образованием парогазовой фазы, которая должна свободно транспортироваться из зоны взаимодействия модели с металлом через противопригарное покрытие, поэтому покрытие должно обладать достаточной газопроницаемостью.

 

Формирование поверхности отливки, ее геометрии и физико-механических свойств при ЛГМ происходит в результате сложных процессов массо- и теплопереноса в системе модель—металл— форма. Наличие модели в форме, которая газифицируется под действием расплавленного металла, меняет сложившиеся теоретические и технологические представления о процессах формирования отливки. Как ни в одном из ранее существующих технологических способов производства отливок, продукты термической деструкции модели предопределяют качество отливки. Очевидно, что главная роль в процессах формирования отливки при данном способе литья принадлежит газовому режиму литейной формы.
Газовый режим литейной формы – это количественное и качественное изменение во времени продуктов термической деструкции модели в полости формы, на границе металл—форма и в стенках формы во время заливки металла, его кристаллизации, охлаждения и взаимодействие этих продуктов с металлом на всех стадиях формирования отливки.

Для изготовления литейной формы при ЛГМ используются как традиционные формовочные смеси (сырые песчано-глинистые, само- и холоднотвердеющие, жидкие самотвердеющие), так и несвязанные сухие сыпучие материалы (кварцевый песок, металлическая дробь). Технологический процесс изготовления литейной формы из формовочных смесей во многом подобен процессу формовки по извлекаемым моделям и отличается некоторыми технологическими приемами; это обусловлено применением неизвлекаемой, легко деформируемой и газифицируемой модели.
Изготовление литейной формы из несвязанных огнеупорных сыпучих материалов стало возможным только благодаря применению газифицируемой модели и является принципиально новым технологическим процессом формообразования.

Литье по газифицируемым моделям – основные этапы

  1. Вспенивание полистирола.
  2. Задувание вспененного полистирола в пресс-формы будущей детали.
  3. Спекание в автоклаве или в формовочных машинах.
  4. Остужение пресс-форм после спекания.
  5. Извлечение полистирольных моделей из пресс-форм.
  6. Сушка полистирольных моделей в сушильной камере (убрать остатки влаги).
  7. Склейка деталей полистирольных моделей в модель будущей отливки (если это требуется) и склейка модельных блоков для заливки (формирование литниковой системы).
  8. Покраска модельных блоков антипригарным покрытием.
  9. Сушка модельных блоков после покраски.
  10. Формовка модельных блоков в опоке на вибростоле (используется кварцевый песок).
  11. Заливка формованных опок на заливочных постах с использованием системы вакуумирования.
  12. Остывание залитых деталей в опоке.
  13. Выбивка остывших деталей из опоки.
  14. Обрезка деталей от литниковой ситемы.
  15. Очистка деталей.

Литье по газифицируемым моделям является уникальным, и при правильном выборе отливок не имеет конкурентов. Во многих случаях имеет смысл перепроектировать отливку,  добавить к ней элементы (например, кронштейны) или объединить несколько частей в одну отливку, чтобы использовать преимущества литья по газифицируемым моделям. Процесс обеспечивает максимальную гибкость для конструкций, которые в большинстве случаев невозможны при использовании других технологий литья.

 

Call Now Button