Специальное предложение

Почему песчаная форма без связующего не обваливается при литье по газифицируемым моделям?


9 Августа 2011

Рассмотрены основные положения технологии ЛГМ, касающиеся поддержания газодинамического баланса в форме из несвязанного песка при замещении модели расплавленным металлом. Показаны роль литниковой системы, литейной краски, вакуумирования и др. факторов. В цехах ЛГМ техпроцесс литья доводят до уровня брака не выше 2%. Распространяется понимания инновационных возможностей ЛГМ для развития литейного производства, как основы для восстановления и роста машиностроения.

Большинство литейщиков и машиностроителей малознакомо с процессом ЛГМ (Lost Foam Casting Process) и недооценивает возможности этого десятилетиями отработанного и одного из наиболее ресурсосберегающих процессов производства высокоточных отливок массой от 0,1 кг до нескольких тонн. В литейном производстве он отнесен в раздел специальных видов литья, из которых в вузах изучается около десятка видов. Многие литейщики, даже с солидным опытом, после ознакомления с успешно работающим литейным цехом ЛГМ, или получения об этом технической информации, задают вопрос: "Если эта технология более прогрессивна, менее затратна, используемое технологическое оборудование - преимущественно отечественное и весьма несложное, а модель формуется просто в сухом песке, то почему ЛГМ так медленно распространяется в отечественной производственной практике?». Имеются случаи, когда увидев где-нибудь на производстве его кажущуюся простоту, пытаются повторить и, не получив результата, начинают винить не свое незнание сути происходящих в нем явлений, а способ литья.
На наш взгляд, так случается из-за неочевидности для производственника сути протекающих одновременно за очень короткое время физико-химических, тепловых, газо-гидравлических процессов в вакуумируемой песчаной форме, нередко цеховыми специалистами не вполне освоенной, но наиболее часто используемой при ЛГМ. Понимание и направление в нужное русло взаимосвязанных перечисленных процессов составляет основу технологии получения качественных, точных и недорогих отливок этим способом. Конечно, во многих случаях более приемлемо и привычно получать отливки традиционным способом в пустотелых (чаще в парноопочных) формах, тем более, к этому «склоняет» многолетняя практика; видна полость для заливки металлом, понятны и освоены в навыках протекающие процессы, известны все приемы получения отливок.
Со времени появления способа получения пенополистирола (ППС) еще в 1928 г. и начала его промышленного производства с 1937 г., пожалуй, не случайно первым подал патент на ЛГМ не литейщик, а архитектор (Г. Шроер в 1956 г.). Видимо, литейщику труднее преодолеть стереотип в том, что можно лить не только в пустоту, а и на модель из ППС. Почему это возможно? Взглянем «вглубь» технологии – на структуру такой модели, представляющей твердую пену типичную для ячеистых пластмасс (пенопластмасс или поро- и пенопластов). Обычно такую пену получают либо спеканием тонких стенок вспениваемых гранул, либо газонасыщением и экструзией пенопластмассы. Со временем ячейки пены полностью заполняет воздух, и при увеличении в десятки раз на срезе эта пена выглядит как воздух, упакованный в шарики или многогранники с едва различимыми тоненькими стенками. Тогда по аналогии с традиционной литейной формой можно сказать, что при ЛГМ расплавленный металл также льют в пустоту полости литейной формы, только в пустоту, упакованную в мелкие шарики, составляющие модель из ППС, находящуюся в песке этой формы.
Приравнивать пеномодель к пустоте в какой-то мере позволяет такой пример. Если 1м3 ППС модели весит ~25 кг и замещается 7 т жидкого чугуна, то на 1 т отливок расходуется 25/7=3,6 кг полимера, как говорится, меньше некуда, при стоимости 1 кг импортного ППС в гранулах $3…4. Тогда как в формах из смоляных ХТС при потреблении 3% связующего (стоимость которого уже достигает ~$500 на тонну литья) в песчаной смеси на 3 т смеси на 1 т литья расход составит 0,03х3000=90 кг полимерного связующего, или в 90/3,6=25 раз больше с соответственным увеличением газовыделений из формы и отходов отработанной смеси. Это также объясняет существенные экологические преимущества ЛГМ вместе с тем, что при вакуумировании формы практически все продукты разложения полимеров откачиваются вакуум-насосом из формы в процессе заливки - затвердевания отливки и идут на очистку дожиганием. Традиционные формы дымят в помещении, как ни вентилируй рабочую зону цеха, а утилизация и складирование от них отходов скоро достигнет 20% себестоимости продукции.
Следующее неоспоримое преимущество перед остальными методами литья состоит в гибкости техпроцесса ЛГМ, прежде всего благодаря многообразию способов модельного производства [1, 2, 3], простоте и скоротечности формовки, что делает его пригодным и экономически обоснованным как для получения единичных отливок, например, в ремонтных целях, так и в массовом производстве. В целом ЛГМ-процесс состоит из четырех частей: производство моделей из ППС, формовка, заливка и обрезка/очистка отливок [4]. Наиболее сложен для понимания физики сопутствующих явлений процесс заливки. Способ ЛГМ в форме без связующего базируется на поддержании газодинамического баланса в форме во время заливки. Напомним его суть без формул и диаграмм, поскольку знать, почему сухой песок не обваливается в полости формы, когда модель разрушается, и какие факторы на это влияют, должны все, от технологов до рабочих, через руки которых «проходят» модель, форма и металл, поскольку от этого зависит качество получаемой отливки. В статье отражены наработки по теории и практике ЛГМ научной школы проф. Шинского О. И., зам. директора Физико-технологического института металлов и сплавов НАН Украины, г. Киев.
Полость формы с сифонной литниковой системой во время заливки можно представить как два сообщающихся сосуда: открытый с торца стояк (1) и закрытая полость формы с замещаемой металлом моделью (2). Процесс заливки металлом и газификации модели выглядит как перетекание из открытого сосуда в закрытый. Если в двух сосудах на одинаковом уровне имеется одинаковое давление, то в стояке оно состоит из (главным образом) металлостатического давления в сумме с атмосферным, а в форме – из давления металла в сумме с давлением газов от газификации модели. Это давление газов может на 24% превышать атмосферное давление и достигать 124 кПа [5]. Образно говоря, газы от газификации металлом ППС при освобождении от модели полости формы изнутри этой полости как бы надувают песчаную форму. В толще герметично упакованного в контейнере и покрытого пленкой песка путем подключения формы вакуумному насосу поддерживается давление, равное 50…60% от атмосферного (50…60 кПа). И перепад указанных значений давления на поверхности освобождаемой полости формы над зеркалом металла как раз и создает то прессующее песок давление, которое удерживает его от обрушения [6]. Аналогичные явления происходят при ЛГМ с другими типами литниковой системы, а также они составляют принцип упрочнения формы при ВПФ (V-Process) с тем отличием, что там оба рассматриваемых сосуда (стояк и литейную полость формы) сообщают с атмосферой, причем сечение открытых выпоров в 2…4 раза превышает сечение стояка [7].
Как поддержать давление в полости формы в течение заливки? Может, здесь уместна аналогия с детской игрушкой, когда снизу дуть в вертикальную трубку, развернутую сверху, то в потоке воздуха будет висеть горошина. Если слабо дуть, горошина упадет на трубку, если сильно - улетит прочь. В этой связи различают факторы, способствующие увеличению и стабилизации давления газов в полости формы во избежание осыпания песка, и ослабляющие это давление, чтобы не повредить изнутри форму. Ниже мы рассмотрим их подробнее. Почти всегда ЛГМ-процесс обладает саморегулирующими свойствами во время заливки металла, когда вышеуказанный перепад давления уплотняет песок формы и удерживает его от осыпания. Саморегулирование (самобалансирование) формозаполнения металлом состоит в том, что, если при заливке металл слишком быстро газифицирует модель, то рост давления газов от модели тормозит течение металла внутрь формы по литниковой системе [5], что ведет к уменьшению темпа газифицирования. А если газифицирование слабое, то вакуум формы, проникая в литейную полость, подсасывает заливаемый металл, стимулируя газовыделения от деструкции модели. Последнее явление используют при сочетании ЛГМ с литьем вакуумным всасыванием алюминиевых сплавов с нижним подводом металла в форму из печи, когда применяемого разрежения в песке формы (с давлением до 20 кПа) достаточно как для удержания песка, так и для подъема металла на высоту почти до 2 м. Если стояк во время гравитационной заливки не является заполненным металлом, то часто в полость стояка подсасывается и воздух с характерным шипящим звуком, что крайне нежелательно из-за высокой вероятности появления брака отливки.
Таким образом, ввиду указанных сопутствующих явлений заливка при ЛГМ отличающаяся от заливки в традиционных способах литья, которые имеют форму-«гнездо» (см. словарь В. И. Даля, 1863 г.) из связанного песка с литейной полостью со стержнями или без. Отличие заливки при ЛГМ состоит в необходимости поддержания баланса сил газового давления с учетом сопротивления фильтрации газа на границе металл - форма, гравитационных и термических сил. Металл, как правило, подается питателями вдоль стенок отливки с учетом минимизации появления спаев, трещин, нагрева тепловых узлов и удобного их питания прибылями, местных размыва стенки формы и пригара, др. видов возможных дефектов, а также удобства отделения литниковой системы от отливки.
При сифонной заливке давление в зазоре между поднимающимся зеркалом металла и газифицируемой моделью из ППС зависит от скорости заливки, температуры металла, и его относительно легко регулировать. Но сифонную заливку не всегда можно осуществить, особенно если модель/отливка большой длины, более 1,5…2 м, т. к. жидкому металлу необходимо преодолевать длинные пути, которые уменьшают скорость его течения с падением температуры и увеличением вязкости. Это, в свою очередь, изменяет режим деструкции пенополистироловой модели и при установившейся скорости откачки газов из формы может привести к пульсации газового давления с такими негативными последствиями, как частичное или полное обрушение формы, недоливы, спаи, газовые и шлаковые включения и т. д.
На процесс литья влияет не только способ подачи металла, но и климатические и сезонные факторы. Например, увеличение влажности воздуха ведет к увеличению влажности песка, краски на поверхности модели, изменению текучести металла. Влага в песке формы приводит к появлению водяных паров при нагреве его газами деструкции модели и контактной теплопроводности от металла отливки. При наличии в песке остаточной влаги 0,4% его текучесть снижается на 30% [7]. При деструкции модели возникает свободный водород, который частично реагирует с кислородом воздуха, образуя пары воды. Пары воды могут присутствовать в модели, особенно, если изготовленная модель не высушена как после изготовления, так и после покраски, как того требует технология ЛГМ. В целях нивелирования этих факторов формовщики располагают модели таким образом, чтобы обеспечить равномерность вакуумирования модельных блоков, которых нередко в форме имеется несколько (рис. 1), а технолог так проектирует подведение расплава к модели, чтобы обеспечивались равномерные без резких пиков рост и последующее уменьшение объемов газов деструкции ППС при заливке.
При литье трубчатых деталей для песка, заполняющего канал вдоль трубы, часто применяют дополнительное вакуумирование. Поясним это примером литейной технологии, использованной опытным технологом Синевым В. Н. в литейном цехе ФТИМС НАНУ при получении таких отливок. Модель стальной отливки длиной более 2,5 м, наружным диаметром около 400 мм, толщиной стенки до 60 мм и утолщением на одном из концов модель при формовке устанавливали вертикально или с наклоном не более 10°. Для задержки шлаков в литниковой системе применяли центробежный уловитель с запиткой от него одной из прибылей, установленной на конце без утолщения. При поэтапной засыпке внутреннего сквозного канала модели песком на удалении от стенки ~80 мм спирально укладывали гибкую трубу вакуумной системы контейнера, аналогично выполнили по наружной стенке, обходя холодильники. Этим обеспечили устойчивость вакуумируемого песка формы и получили качественную отливку. Соблюдением дистанции при формовке между элементами откачки и моделью в пределах 70...80 мм достигался оптимальный режим вакуумирования. Газы, проходя эту дистанцию, теряют 40...60% температуры от той, которую они имели на входе в песок, что увеличивает их вязкость. При укладке на расстоянии меньше 20 мм откачиваемые газы могут расплавить вакуумно-фильтровальный гибкий трубопровод контейнера или деформировать форму с вероятностью попадания металла внутрь этого трубопровода.
На соблюдение газодинамического баланса формы оказывает влияние соотношение размеров элементов литниково-питающей системы, которую выполняют в соответствии с законами гидравлики, поскольку неправильный подбор этих размеров может привести к созданию в ней разряжения с образованием полостей между металлом и стенкой каналов этой системы, куда может обсыпаться песок. Такое разряжение в литниковых каналах предотвращают прежде всего применением запертых литниковых систем, поток металла в которых регулируют увеличением отношения площади сечения стояка к питателю как наиболее тонкому месту (узкому сечению), т.е. уменьшением питателя или увеличением стояка с соответствующим увеличением размеров чаши. Заливка форм из несвязанного песка и конструкции литниковых систем во многом аналогичны для ЛГМ и ВПФ [6, 7]. Эти способы, как никакие другие, требуют тщательного подбора размеров чаш или воронок с тем, чтобы при заливке их без труда держать заполненными во избежание образования вихрей в литниковой системе и возможностью захвата металлом легких частиц, воздуха, шлака, смытой формовочной смеси, которые могут попасть в отливку.
Уменьшение расхода металла от расчетного приводит к разбалансированию давления в зазоре металл-пенополистироловая модель, что несет угрозу обрушения формы. От того, насколько заливщик понимает и соблюдает технологию заливки, зависит качество отливки и целостность формы, что особенно «чувствительно» для форм из несвязанного песка. Скорость подъема зеркала металла в полости формы при сифонной заливке, либо скорость выгорания пенополистироловой модели при дождевой или продолжительность заливки выбирается в зависимости как от толщины стенок, так и от теплосодержания заливаемого металла, с возможностью некоторого саморегулирования, упомянутого выше. Также и вид литниковой системы и ее размеры зависят от соотношения высоты и толщины стенки отливки с учетом того, что недостаточная подача металла часто ведет к разрушению формы, а превышение – к выбросу газов, металла, формовочного песка, с сопутствующей разгерметизацией формы.
Для крупных толстостенных отливок (рис. 2), деструкция моделей которых дает большие объемы газа, особенно при литье по такой разновидности ЛГМ-процесса, как литье в формы со связующим (Full Mold Process), в частности в формы из ЖСС, рационально выполнять вентиляционные каналы в выпорах из ППС, выходящих на поверхность верхнего контрлада формы. При этом следует вводить эти вентканалы внутри стенки модели в места входа металла из литниковой системы через питатели в модель [8]. Начиная с момента попадания первых порций металла в тело модели, он прожигает в ней полость, которая сообщается каналом выпора с атмосферой. По этому каналу в период заливки «избыток» газов с давлением выше атмосферного уходит из формы, а «недостаток» ниже атмосферного может заходить в форму, тем самым над зеркалом металла всегда поддерживается давление, близкое к атмосферному. Аналогичные вентиляционные каналы используют также для ЛГМ под низким давлением путем измерения в них газового давления, преобразуют эти данные в электросигнал обратной связи для управления давлением подаваемого в форму металла [9]. 


Следующими важными факторами, влияющими на газодинамический баланс, являются наносимая на модель краска: ее газопроницаемость при заливке металлом, зависящая от состава, плотности, толщины наносимого слоя, адгезионнорй стойкости; а также клей, для сборки составных моделей и литниково-питающей системы. Использование водных красок различного состава предпочтительно по экологическим соображением, однако превышение их плотности выше 1,8 г/см3 часто приводит к их осыпанию после высыхания. Оптимальная толщина краски, при которой приемлемо соблюдается баланс прочности, целостности и газопроницаемости составляет 0,8...1,2 мм. Эта толщина может удивить опытного литейщика, но ведь при ЛГМ краску наносят на точно выполненную модель сверх размера будущей отливки, а на полых формах со связующим краску на поверхность полости формы обычно наносят более тонким слоем, когда она как бы уменьшает размеры этой полости. В первом случае краска не влияет на точность отливки, а во втором из-за потеков и неравномерности слоя может ее понизить.
Краски для вакуумируемых форм выполняют противопропригарную и герметизирующую (регулирующую газопроницаемость песчаного слоя формы) функции. Толщина краски на модели или модельном кусте непосредственно влияет на стойкость формы во время заливки, предотвращение ее обрушения, поэтому толщиной и составом краски регулируют газопроницаемость формы. Большая газопроницаемость уменьшает давление газов над зеркалом металла и грозит разупрочнением песка, малая способствует торможению потока металла противодавлением газов, вплоть до «кипения» формы с последующими газовыми дефектами отливки. Декстрин, используемый в ряде составов красок как связующее, при заливке выгорает, чем увеличивает газопроницаемость краски. Для увеличения газопроницаемости в состав краски также добавляют асбест, искусственные минеральные волокна, пемзу и др.
Для сборки моделей и их блоков предпочтительно использование быстросохнущих клеев на органических растворителях. Качественную склейку дает 10...20% раствор поливинилбутираля в спирте с выдержкой под нагрузкой в течение до 3 часов. Термическое склеивание оплавлением поверхности стыка при 110…120 °С, удобно для сборки моделей с литниково-питающей системой, т.е. швов с малыми контактными площадями. В любом случае клеевой шов имеет другую плотность и химический состав и, несомненно, влияет на газодинамический баланс при заливке. Использование шпаклевки из парафина, воска, полиолефинов, винилароматических смол для ремонта модели из ППС оказывают такое же воздействие, как и клей. Поэтому стремятся реже их использовать, а элементы литниково-питающих систем получать цельными с моделью.
Если от марки используемого ППС и клея зависит объем и состав продуктов деструкции, то от песка как формовочного материала, так же, как и от конструкции вакуумной системы и краски, зависит стабильность удержания газодинамического баланса при заливке. Исследования, проведенные во ФТИМС НАН Украины, показали, что кварцевый песок, как и металлическая дробь, обладает оптимальным сочетанием газопроницаемости и теплопроводности для ЛГМ. Учитывая относительную легкость варьирования плотностью модели, физические свойства песка обычно рассматривают как стабильные среди основных формовочных параметров при ЛГМ. Использование песка с размером зерен 0,1…0,2 мм при формовке с вакуумированием дает наибольшую прочность и твердость формы, но увеличение его мелкой фракции или глинистой составляющей снижает газопроницаемость. Песок мелкой фракции прогревается быстрее, чем крупнозернистый. Форма зерен песка, остроугольная или закругленная, не оказывает значительного влияния на газодинамические процессы при ЛГМ. Пористость песка с концентрированной зерновой структурой составляет от 35 % (виброуплотненного) до 47 % (свободной засыпки) его объема в опоке. При наложении вибрации происходит уплотнение песка на величину, составляющую до 20% первоначального объема после свободной засыпки. Песок при ЛГМ используют многократно с отсевом ~5% после каждой заливки. Поэтому в нем может увеличиваться доля мелких частиц с размерами ≤0,05 мм из-за разрушения его зерен прежде всего при термическом воздействии температуры металла, а так же при выбивке и прохождения линии очистки-охлаждения. Если доля мелких частиц превышает 8%, то газопроницаемость песка резко снижается, однако применение пневмотранспорта в линии оборота песка [4] достаточно эффективно его обеспыливает путем уноса пыли с воздухом и осаждения ее в циклонах.
Применяемые водокольцевые насосы вакуумных систем часто не имеют элементов регулирования производительности и создаваемого разряжения, работают в одном режиме. Частично пульсация разряжения компенсируется вакуумным аккумулятором, но для получения сложных отливок этого следует избегать.
С каждым повторным использованием наружная поверхность частиц песка в примыкающем к модели слое формы покрывается остатками продуктов деструкции ППС, включая твердые сажистые остатками. Конечно, сажистое покрытие увеличивает термостойкость. Органические включения немного снижают текучесть песка, что не оказывает заметного влияния на уплотняемость и газопроницаемость, а часть из них, выгорая от тепла залитого металла и проходящего горячего газового потока, создают новые каналы для этого потока. Разработанная во ФТИМС технология терморегенерации песка убирает с поверхности песка остатки сконденсировавшихся продуктов деструкции ППС, но одновременно может увеличивать долю мелких частиц за счет термического растрескивания зерен, поэтому нагрев песка ведут на нижнем температурном пределе до 400°С.
Одной из наиболее ответственных при ЛГМ является технологическая подготовка операции формовки, несмотря на то, что сама формовка может занимать до 10 мин. Формовщик, при установке собранной с литниково-питающей системой одной или нескольких моделей, модельного куста или кустов в литейный контейнер в первую очередь определяет соответствие их размеров и достаточность элементов вакуумирования контейнера возможному объему газов деструкции. Применение гибких элементов вакуумирования из металлорукава типа Р3-Ц-Х-22 У1 (ТУ 22-5570-83) позволяет расставить их таким образом и на таком расстоянии от модели, чтобы не произошла их тепловая деформация и обеспечивался примерно одинаковый путь откачиваемым газам при термодеструкции модели с учетом возможного небольшого их смещения при виброуплотнении песка. Модели в контейнере располагают с возможностью заполнения песком по всей их поверхности без образования пустот или слабого уплотнения песка, особенно если они имеют внутренние полости или поднутрения. При формовке моделей с установленными в них холодильниками последние желательно закреплять к литейному контейнеру с целью предотвращения смещения при заливке.
При ЛГМ отсутствуют стрежни, и уплотненный песок, заполняя каналы или пустоты модели, выполняет функцию стрежней, что часто открывает возможность получения нетехнологичных отливок. На рис. 3 показаны примеры моделей и отливок, демонстрирующие диапазон применения ЛГМ, от мелких (до 60 шт. моделей на стояке) до каркасных и крупногабаритных. Хотя вибрация резко уменьшает угол внутреннего трения зерен песка, и он становится текучим, равномерное заполнение внутренних полостей модели, особенно в случае их криволинейной конфигурации и произвольного пространственного расположения, представляет определенную трудность и требует особого внимания технолога. Неравномерность уплотнения песка, или откачки газов приводит к несоответствию чертежным размерам отливки и ряду других литейных дефектов. Тепловые напряжения в зернах формовочного песка могут достигать 100 кг/см2 и часть этих сил передается на затвердевающую отливку. При несоответствии скорости откачки условиям газодинамического баланса, действующие силы могут разрушить или деформировать как модель, так и не затвердевшую отливку из-за непрочности образовавшейся корки.
Практика литья свидетельствует, что оптимальные условия виброуплотнения формовочного песка достигаются при частоте 50 Гц и амплитуде 0,5…0,6 мм. При ЛГМ максимальная прочность формы достигается при включении перед заливкой вакуумной системы, а ее газопроницаемость при заливке остается практически постоянной - колеблется в пределах 5…10% в зависимости от температуры заливаемого металла. С уменьшением мощности вибратора уменьшается заполняемость поднутрений модели. Скорость перемещения песка в полостях и поднутрениях модели мало зависит от формы в плане, но больше зависит от гидравлических радиусов поверхности модели. Заполняемость полости модели повышает закрепление контейнера к вибростолу. При формовке единичных крупных и пространственных моделей желательно использование литейных опок, конструкция которых позволяет укладывать гибкие части вакуумной системы на различных уровнях, что обеспечивает равномерную откачку газов деструкции, позволяет обходить элементы холодильников, а также укладывать элементы вакуумной системы внутри крупных полостей для отливок трубчатого типа.
При соблюдении баланса давлений в песке формы меньшие плотность модели и объем газов ее деструкции при невысокой газопроницаемости краски и формовочного материала, плавности начала газификации и стабильном давлении газов дают минимум твердых продуктов деструкции, что повышает качество отливки, точность и чистоту ее поверхности. Этого достигают согласованием объема продуктов испарения модели с объемом поступающего металла во времени с учетом его температуры для расчета литниковой системы и продолжительности заливки, не вызывающей размыв защитной краски и кавитационных явлений. Например, полученные опытным путем данные скорости газификации суспензионного литейного пенополистирола марки ПСВ-ЛТУ 605-00-041-345-72 при 900°С составляют (9,0…9,5)×10-3 г/с и 1,6…2,0 см/с.
Однако, в некоторых случаях замещение металлом модели не проходит незаметным для его химсостава, это касается литья низкоуглеродистых сталей ниже Ст 20, когда в отливках наблюдается увеличение содержание углерода от 0,01 до 0,1 %. В случае получения отливок из медных и алюминиевых сплавов, чугунных или углеродистых сталей с С³0,3% это не происходит или не так важно, но при литье из низкоуглеродистых или нержавеющих сталей явление науглероживания предотвращают подбором шихты, или вида пенопласта модели. Специальный ППС для ЛГМ получен в еще 1962 г. в СССР – марка ПСВ и в ФРГ фирмой "BASF" - марка "Exporit", которые в дальнейшем улучшались по испаряемости и сажевыделению. Для увеличения испаряемости (теплопоглощения) в ППС добавляют красители. Поэтому для изготовления единичных моделей лучше применять цветной блочный ППС с удельным весом соответствующим получению модели отливки данного развеса и толщины стенки. Для серийных отливок разработаны пенопласты с атомами кислорода в их молекулярной структуре, а для уменьшения сажевыделения в исходный ППС на заводах по его производству добавляют перекись дикумила, бензоил и др. Заслуживает внимания метод введения в краски для моделей реагентов, выделяющих кислород при заливке металла с целью окисления сажистого углерода до газообразных продуктов, однако технология его промышленного применения пока находится в стадии отработки.
Таким образом, в статье кратко описаны основные положения технологии ЛГМ, касающиеся поддержания газодинамического баланса в форме из несвязанного песка при замещении модели расплавленным металлом. По мере понимания инновационных возможностей ЛГМ все больше информации об этом появляется в технической периодике [10]. Отечественная практика дает примеры, что для многих отливок в цехах ЛГМ техпроцесс литья доводят до уровня брака не выше 2%. Помещения предприятия ЛГМ (цех, участок) занимают 30…50% от площади традиционного предприятия литья в песчано-глинистые формы той же производительности. ЛГМ по экологической чистоте и санитарно-гигиеническим условиям труда на ступень выше литья в формы со связующим.
ЛГМ относят к высокотехнологичным производствам, которые дают выход к устойчивому развитию из технологического отставания, когда в отечественной экономике нарастает сырьевая составляющая, доминирует продукция с низкой добавленной стоимостью и снижается конкурентоспособность производства. Если в 80-е годы в структуре отечественной промышленности и товарного экспорта вес машиностроения составлял порядка 30…40%, а черной металлургии был в два-три раза меньше, то сегодня наоборот. Сегодня килограмм металла стоит в среднем $0,5. Килограмм металла в автомобиле или танке стоит уже $50…100, а в самолете —$1500…2000. Именно развитие литейного производства заложит фундамент для восстановления и роста отечественного машиностроения, превращая нашу страну из продавца полуфабрикатов в экспортера технологической продукции с большой добавленной стоимостью.

В. С. Дорошенко, К. Х. Бердыев

Литература
1. Дорошенко В. С., Бердыев К.Х., Шинский И.О. Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей.// Металл и литье Украины. – 2010.- №5. – С. 14 – 19.
2. Бердыев К. Х., Дорошенко В. С. Проходное оборудование для получения пенопластовых литейных моделей. //Станочный парк. – Санкт-Петербург. -2010. -№1-2.- С. 36-37.
3. Дорошенко В. С., Шинский И. О. 3D-технологии при литье по газифицируемым моделям //Металл и литье Украины. – 2009.- № 4-5. – С. 30 – 33
4. Дорошенко В. С., Шинский И. О., Бердыев К. Х. Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования.// Металл и литье Украины. – 2010.- №4. – С. 8 – 16.
5. Шинский О. И. Газогидродинамика и технология литья железоуглеродистых и цветных сплавов по газифицируемым моделям. К.: Автореф. дисс. д. т. н. 1997. 43 с.
6. Шуляк В. С. Литье по газифицируемым моделям. – СПб.: НПО «Профессионал», 2007.- С. 200.
7. Барский В. Т. Производство литых заготовок методом вакумно-пленочной формовки. - М.: ЦНИИЕЭстроймаш, 1985. – С. 9.
8. Дорошенко В. С., Чичкань И. П. Регулирование газового режима формы из ЖСС при получении крупных отливок по ЛГМ-процессу// Металл и литье Украины. – 2008.- № 11-12. – С. 35 – 38.
9. Дорошенко В. С., Кравченко В. П. Постепенное обновление парадигмы в теории литейных процессов по теме взаимодействия металла с песчаной формой// Металл и литье Украины. – 2009.- № 10 – С. 28-33.
10. Рыбаков С. А. Инновационные возможности литья по газифицируемым моделям, состояние и перспективы этого метода в России // Литейщик России. № 4, 2009, с. 44-45.


Возврат к списку

Задать вопрос