Литьё по газифицируемым моделям - простыми словами о литейном производстве
До сих пор на многих заводах она воспринимается как нечто необычное, хотя существует уже с середины прошлого века.
ЛГМ находит широкое применение в изготовлении деталей из различных металлов и сплавов, особенно в мелкосерийном и единичном производстве. Этот метод позволяет создавать сложные формы и получать самые разные отливки без стержней. ЛГМ используется при производстве деталей для машиностроения, энергетического и авиационного комплексов, а также для различных промышленных задач.
Суть метода ЛГМ
Метод ЛГМ основан на использовании моделей, изготовленных из пенополистирола. При заполнении формы расплавленным металлом модель газифицируется, то есть испаряется, оставляя в форме полость, которая практически одновременно при этом заполняется металлом. Технология позволяет сократить или исключить многие этапы, характерные для традиционного литья, например, применение стержней или уплотнение формовочной смеси. Детали при этом получаются высокой точности при значительной экономии затрат по сравнению, например, с оборудованием для литья по выплавляемым моделям (ЛВМ).
Основные этапы получения формы
Процесс ЛГМ можно разделить на несколько последовательных этапов:
- Изготовление газифицируемой модели — создаётся модель детали из пенополистирола с заданной геометрией. Модель изготавливается (формируется из пенополистирола) и/или обрабатывается на станках для точного соответствия конечному изделию.
- Сборка модели и нанесение покрытия — если деталь сложная, модель может состоять из нескольких частей, которые склеиваются, а затем покрываются специальной огнеупорной краской. Она обеспечивает прочность и предотвращает разрушение формы.
- Формовка — модель помещается в литейную опоку и засыпается кварцевым песком или другим наполнителем, после чего виброуплотнением достигается равномерное заполнение всех полостей. После этого обеспечивается вакуумирование формы.
- Заливка металлом — при заливке расплава модель испаряется, а её место занимает металл, полностью повторяя форму. Определяющим в процессе получения качественной отливки методом ЛГМ является скорость заливки. Необходимо соблюсти баланс между скоростью поступления металла в форму и скоростью сгорания пенополистирольной модели.
- Охлаждение и извлечение отливки — после заливки изделие охлаждается, а затем извлекается из формы. На этом этапе остаются минимальные следы литейного процесса, требующие лишь небольшой обработки
Применяемое оборудование
Оборудование для ЛГМ подразделяется на оборудование для получения моделей («белый» цех) и оборудование для получения отливок ("черный цех").
В «белом» цехе обычно находится следующее оборудование:
- автоматические предвспениватели пенополистирола – необходимы для предварительной подготовки модельного материала
- модельный автомат с пресс-формой, в которой происходит непосредственная формовка модели
- парогенераторы, предусмотренные технологическим процессом
- краскомешалка – устройство для приготовления противопригарных покрытий для моделей
Основное оборудование «чёрного» цеха – это:
- вибростол, на который устанавливается опока с моделями литниковой системой, засыпается песок и происходит его равномерное распределение за счёт вибрации
- вакуумные опоки – их устройство обеспечивает соединение с вакуумной системой для удаления воздуха из формы
- вакуумная система, включающая в себя вакуумные насосы для создания нужной степени разряжения
Кроме того, применяется масса дополнительного оборудования, необходимого для транспортировки опок, очищения песка после заливки, а также очистки воздуха.
Преимущества ЛГМ
Метод литья по газифицируемым моделям обладает рядом неоспоримых преимуществ:
- Упрощение производственного процесса — за счёт исключения этапа смесеприготовления и участка изготовления стержней, а также необходимости мощных уплотняющих механизмов, как, например, в случае с ПГС.
- Точность — отливки имеют минимальные отклонения от заданных размеров, что снижает потребность в дополнительной механической обработке. Модель отливки может быть идентичной размерам детали.
- Возможность разместить производство на малых площадях и сокращение затрат на материалы и рабочую силу — нет необходимости в планировании площадей под дополнительные громоздкие производственные участки, не нужны складские помещения под материалы, а также под песчаные отвалы – как, например, в других технологических процессах.
- Гибкость в номенклатуре и экономия в себестоимости — технология позволяет быстро создавать детали любой сложности, что невозможно для многих традиционных методов литья. Так как детали получаются точными и мехобработка может вообще отсутствовать, снижается себестоимость продукции.
- Экологичность — при ЛГМ образуется меньше отходов за счёт полного сгорания пенополистирольной модели в процессе испарения, это возможно, конечно, с использованием соответствующего современного оборудования газоочистки. Кроме того, в технологии отсутствуют токсичные связующие, а соотношение металл/химия в традиционных способах формообразования (ПГС, ХТС) больше в 25 раз.
Интересный факт: ЛГМ используется не только для получения отливок из чёрных и цветных металлов и сплавов. С помощью технологии можно изготавливать армированные конструкции. Для этого армируют сначала пенополистирольную модель, которая в процессе заливки заменяется расплавом, а армирующие элементы остаются.
Недостатки и ограничения ЛГМ
Несмотря на многочисленные плюсы, у метода ЛГМ есть и ограничения:
- Мелкосерийность производства – метод отлично работает в мелкосерийном и единичном производстве, когда использование классических способов литья – песчано-глинистые смеси (ПГС) и холоднотвердеющие смеси (ХТС) будут требовать слишком больших вложений. При крупных сериях отливок одноразовые модели становятся не выгодными с экономической точки зрения.
- Высокая стоимость оборудования — специализированные машины и устройства требуют значительных вложений, что делает технологию менее доступной для небольших предприятий.
- Сложность контроля газификации — при заливке могут возникать дефекты в отливке, если испарение модели происходит неравномерно.
- Ограниченные размеры отливок — для слишком крупных деталей этот метод применить сложно, так как точность может снижаться.
- Пенополистирол — несмотря на экологичность процесса в целом, пенополистирол остаётся токсичным материалом, требующим правильной утилизации.
Современные достижения и перспективы
В последние годы метод ЛГМ совершенствуется с учётом требований промышленности. Улучшаются материалы для изготовления моделей, разрабатываются новые составы покрытий для повышения прочности формовочной оболочки и точности отливок. Современные подходы к автоматизации и роботизации процесса позволяют сократить сроки изготовления и повысить стабильность качества продукции.
Литье по газифицируемым моделям — эффективная и высокоточная технология, востребованная в литейной промышленности. Возможность создания сложных форм с минимальными затратами и высокой точностью делают ЛГМ одним из перспективных методов для проектирования и производства широкого спектра изделий.
Компания СЛТ поставляет оборудование для получения отливок методом ЛГМ. Вы можете связаться с нашими специалистами и уточнить все интересующие вопросы.