Литье металла по пеномоделям., Отечественная выгодная технология. Опции

[dorosh]

Инвестиции в новое производство дают прибыль, когда оно основано на новых технологиях. Металлургическая переработка металлов и литейное производство на постсоветском пространстве имеют давнюю традицию.
В литейном деле есть набирающая популярность удобная технология, когда получение модели означает, что дело почти наполовину сделано. Модель отливки – пенополистироловая, такая, как упаковка от телевизора, или разовая пищевая тарелка, которых штампуют миллионами, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов.
Для серии отливок модели производят задуванием порошка полистирола в легкие алюминиевые пресс-формы (весьма простые в изготовлении) с последующим вспениванием гранул при нагреве пресс-форм. Для крупных и разовых отливок подходит вырезание моделей из плит полистирола нагретой нихромовой проволокой, например по шаблонам.
При этом можно видеть, «пощупать» отливку в модели, промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных с несколькими стержнями отливок не так просто сделать. Отсутствует смещение стержней и форм при сборке (так как отсутствуют сами стержни). Модели красят быстросохнущей краской с огнеупорным порошком, собирают с литником, засыпают сухим песком в ящике (контейнере) и заливают металлом. При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает. А чтобы модель не дымила в цех при заливке, из контейнера отсасывают насосом воздух – разрежение поддерживают примерно пол-атмосферы.
Производственные участки: модельный, формовочный, плавильный, очистной имеют примерно одинаковые площади и оснащаются простым оборудованием. Вся формовка состоит из засыпки сухого песка при отсутствии массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств 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 оборотного охлаждения песка используют пневмопоток. Для черных и цветных сплавов используется одинаковое оборудование, которое, благодаря своей простоте, без затруднений производят в Украине (для другого вида формовки качественное оборудование надо вести с Запада) . Таким образом можно получать чугун и сталь всех видов, бронзу, латунь, алюминий всех марок. В ящике на «елке» можно сразу лить десятки отливок, как в ювелирном производстве.
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 пенополистироловым моделям производят ~1,4% от всего количества литья (~1 млн. т/год), прогнозы на ближайшее будущее дают этой технологии 10…20% мирового литья. Институт ФТИМС, г. Киев спроектировал и запустил ряд участков в России, поставил и внедрил такое оборудование в Польше и Вьетнаме, из последних объектов – цех на 400 т/месяц на ДЗТЛ в Днепропетровске.
Низкие затраты на материалы (всего 4 вида, не применяются в форме связующие) экономит не менее 100 дол./т литья, а размещение отливок по всему объему контейнера дает выход годного до 70…85%, экономию по шихте металла на 250…300 кг, электроэнергии 100…150 кВт.ч., массы литья на 10…20% по сравнению с традиционной опочной формовкой. Особенно крупная экономия при литье сложных отливок из износостойких сталей (шнеки для машин производства кирпича, била, молотки и детали дробилок), т. к. резко снижаются затраты на механообработку. Также льют без ограничений колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров, художественное литье. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2…2,5 раза, также как и сроки ввода производства в эксплуатацию.
Опыт запуска цехов до 50…150 т/месяц показал срок окупаемости 9…12 месяцев, притом, что набор оборудования для цехов 10…80 т/месяц отличается мало. Легко разместить такие участки при кузнях, термичках, ремонтных и других цехах. Если делать или реконструировать литейку, то технология литья по газифицируемым моделям – тот способ, которым металл своим оборудованием и рабочей силой можно переводить в высокотехнологичный наукоемкий товар. Не вечно же нам металлолом и чушки продавать за рубеж, а здесь иметь только сборку и торговлю. Не только в Китае машиностроение поднимается.
В Киеве льют черные и цветные металлы развесом до 500 кг. Литейный цех производит отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов (латунь, бронза) до 40 т в месяц и принимает заказы на серийные и разовые детали для ремонта, шестерни и др. Инженерный центр разрабатывает технологию, изготавливает оснастку и проектирует цех или участок. Принимаются заказы для цеха-партнера – точное литье деталей любой массы (0,3…2000 кг) с минимальной мехбработкой практически без ограничений на форму отливки. Выполняются работы по пуско-наладке и внедрению, обучается персонал.
Обзор составил Дорошенко Владимир Степанович, dorosh@inbox.ru, тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488


3D-технологии в литейном производстве.

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. Президент Украины В. Ющенко на международном инвестиционном саммите в октябре 2008 в Донецке заявил, что государство намерено переориентировать отечественные экспортно-ориентированные отрасли на внутренний рынок, поставив задачу формирования еффективного 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. На саммите наибольшую популярность имели 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 позволит реализовать то преимущество, что Украина относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд. Отечественные ученые, в частности в области литейного производства, обладают технологиями, относящимися к наукоемким высоким технологиям, которые вопреки сложившемуся стереотипу свидетельствуют, что высокие технологии - это не обязательно сложные малодоступные процессы. Одна из таких технологий описана в этой статье.
В современном 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 наиболее соответствует технология литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) из пенополистирола. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое достигло 1,5 млн. т/год, в одном КНР работает до 1,5 тыс. таких участков.
В институте ФТИМС НАНУ под руководством проф. Шинского О.И. на базе разработанных научных основ производится совершенствование технологии ЛГМ, новизна технических решений в содержании которой подтверждена более 50 патентами, что говорит о лидирующих позициях института по этой позиции. ФТИМС поставляет заказчикам технологическое оборудование литейных цехов для единичного, серийного и массового производства отливок из черных и цветных сплавов способом ЛГМ мощностью 100 - 5000 т/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 и в соответствии инвестиционными возможностями завода-заказчика выполняют расстановку оборудование и компоновку его в разных производственных вариантах: от единичного и ремонтного - до серийного производства отливок. Часто модельное производство (поскольку модели очень легковесные с плотностью 25 кг/м3) выносится на второй этаж помещения цеха, а система оборотного транспортирования, подготовки и складирования сухого песка выносится на открытый воздух с внешней стороны литейного цеха и состоит преимущественно из проходного оборудования и системы бункеров-трубопроводов, изготовленных из листового металла. 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 и в целом способствует повышению культуры производства.
Технологическая целесообразность применения ЛГМ, взамен устаревших технологических процессов, бесспорна и описана исчерпывающе [1,2]. Коротко остановимся лишь на некоторых характерных показателях. Стабильность размеров модели, отсутствие разъема формы и постоянство технологических параметров позволяют поднять точность отливок до уровня, равного точности отливок по выплавляемым моделям (ЛВМ). В полость формы, заполненную пенополистиролом, не могут попасть инородные включения, что обеспечивает уменьшение количества засоров. По шероховатости поверхности, определяемой во многом шероховатостью поверхности формы, отливки соответствуют отливкам по ЛВМ. Объясняется это тем, что в обоих случаях противопригарную краску или покрытие наносят на модель, а не на поверхность формы, исключается применение стержней и сборки формы. Развес полученных отливок по ЛГМ-процессу говорит сам за себя: от 0,1 кг до отливок весом в несколько тонн практически без ограничений по маркам сплавов и геометрии отливок.
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). Это сделало доступным для производственников автоматизированное оборудование с числовым программным управлением. Системы ЧПУ вытесняют любые другие системы управления, как на крупных автоматизированных производствах, так и на совсем небольших, очень 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.
Значительное снижение стоимости компьютеризированных систем и систем с ЧПУ послужило толчком для использования их в более простом недорогом классе станков. Появился целый класс сравнительно общедоступного 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.
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.
Из пенополистироловой модели пресс-формы по ЛГМ-процессу обычно 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.
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, накопленный опыт ее использования, а также ряд инновационных технологий по углубленной переработке металла, в том числе, представленных 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.
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 металле?

Контакт для вопросов и предложений: dorosh@inbox.ru , Дорошенко В., 38-066-1457832

Сообщение отредактировал dorosh - 04.11.2008, 13:47

[dorosh]

Рекомендации по организации цеха/участка для литья металлов по газифицируемым моделям (ЛГМ) по опыту создания институтом ФТИМС (г. Киев) цехов в Украине, России, Польше, Вьетнаме.
Максимальная масса отлитой детали ограничена лишь объемом печей и ковшей, толщина стенок не ограничена. Имеется опыт литья многотонных штампов. Качество поверхности обеспечивается огнеупорными красками из недефицитных материалов.
Масса необходимого жидкого металла, например, для получения 2500 т./год отливок считается как для традиционных технологий литья (по ЛГМ только выше выход годного на 10-20%) с учётом:
- коэффициент годных отливок - 0,96,
- масса литниковой системы, прибылей – 0,6÷0,8 G дет. (для цветного литья и чугуна меньше),
- остаток в печи, ковшах и др. потери - 0,1÷0,2,
- составит ≈ 5000 т/год; 416,7 т/мес.; 17,4 т/сутки(в т.ч. возвратные собственные отходы металла переплавляются повторно)..
Для деталей массой 0,2 ÷ 20 кг. рекомендуем использование печей ИСТ-0,5 двухтигельных при работе минимум в 2 смены в сутки. Сменная производительность печи в среднем составляет 3,5÷4,0 т/смену - 7÷8 т/сутки. Минимальное количество печей составит – 3 шт.
Технология ЛГМ предполагает наличие минимально 2-х участков/цехов:
- модельного (может бьть на втором этаже, т.к. плотность моделей около 26 кг/куб.м),
- формовочно-заливочного.
Модельный участок имеет площадки:
- предварительного подвспенивания и хранения пенополистирола;
- сборки и задувки пресс-форм;
- спекания пресс-форм;
- хранения и сборки моделей в «кусты»;
- покраски и сушки моделей и «кустов»;
- хранения готовых к заливке моделей.
Формовочно-заливочный участок имеет площадки:
- сборки и формовки моделей в контейнерах,
- заливки,
- охлаждения,
- удаления деталей из контейнеров и высыпки песка,
- хранения, подготовки и регенерации формовочного песка,
- нейтрализации газов и пыли,
- разделки, очистки и хранения отливок,
- подготовки и хранения шихты,
- площадки печей,
- системы водооборота (при необходимости),
- лаборатории (при необходимости).
Для работы выше перечисленных участков необходимо наличие электроэнергии, сжатого воздуха, воды, газа, цеховой вентиляции.
Целесообразно для сокращения потерь времени по технологической цепочке и на вспомогательных операциях разместить формовочно-заливочный участок (цех) в одном здании площадью около 2500 м2. В этом случае возможно использование разработанных и поставляемых ФТИМС НАН Украины транспортных систем (рольганги, монорельсы, вакуум-транспорт песка), связывающих технологическое оборудование в линию.
Ориентировочная стоимость всего комплекта оборудования (перечень и количество которых можем Вам предоставить с учетом Вашей программы литья) составит:
а) ≈ 250 ÷ 300 $/т литья в год без печей;
б) ≈ 500 $/ т литья в год с печами.
Например, при 2500т/год:
а) 250 (300) х 2500 = 625 000 (700 000) $;
б) 500 х 2500 = 1 250 000 $.
В указанные стоимости входит цена конструкторской документации. Сроки поставки оборудования (и монтаж) обычно меньше 1-1,5 года со дня заключения договора и авансирования. Стоимость проектирования цеха не учтена и обычно выполняется региональным институтом, имеющим лицензию на проектирование цехов. Обучение специалистов - по отдельному договору.
Исп. Дорошенко В.С., гл. конструктор Бердыев К.Х., Киев, т/ф 38(044)424-84-88, dorosh@inbox.ru,
Готовы ответить на другие Ваши вопросы.

[dorosh]

Литье металла по пеномоделям и оснащение оборудованием литейных цехов. По качеству фасонных отливок, экономичности, экологичности и высокой культуре производства сегодня нет альтернативы литью по газифицируемым моделям.
В последние годы все шире используется в литейных цехах технология литья по газифицируемым моделям (ЛГМ). Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одном КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где все больше льется по ней головок и блоков цилиндров двигателей, не говоря о более простых отливках. В песчаной форме модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, так получается высокоточная отливка.
Разработчиком и поставщиком оборудования литья по пеномоделям является институт ФТИМС (г. Киев), который поставил оборудование и запустил ряд участков ЛГМ в России, Польше и Вьетнаме, из последних объектов 2006 г. – первая очередь литейного цеха в Днепропетровске на 5000 т/год.
В литейном производстве России и Украины все больше создается таких цехов. Оборудование для литья по пеномоделям, которое поставляет с чертежами ФТИМС недорогое и простое в эксплуатации при литье черных и цветных металлов с весом отливки 0,1-2500 кг. Литейный цех ФТИМС, Киев, опытного производства производит такие отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов до 50т в месяц, серийные и разовые детали. Изготовление пресс-форм. dorosh@inbox.ru, В.Дорошенко, т. 38-066-1457832, т/ф.38(044)424-84-88 www.opoka.ru/content/index_22.php

[dorosh]

Литье металла по пеномоделям и оснащение оборудованием литейных цехов. dorosh@inbox.ru, В.Дорошенко, т. 38-066-1457832, т/ф.38(044)424-84-88 www.opoka.ru/content/index_22.php

Високі технології лиття металу. Як обладнати ливарну дільницю?

Україна споконвіку славилася мистецтвом ливарництва. За радянських часів чи не перше місце в світі займали по литтю металу на душу населення. Системна інтеграція вітчизняної економіки в світовий економічний простір, про що свідчить недавній вступ України у ВТО, стимулює розвиток конкурентноздатних технологій в наший країні, зокрема в машинобудуванні при зниженні металоємності і собівартості продукції за рахунок виробництва високоточних деталей-виливків. Статистика випереджаючого зростання оброблювальної промисловості в Україні свідчить про необхідність розвитку металозаготівельної бази на інноваційно-інвестиційній основі. Про один зі шляхів відродження цієї галузі – «машинобудівельної металургії» з погляду українського підприємця підготовлена ця інформація.
Інвестиції тоді вигідні, коли вони вкладаються в нову технологію. У ливарній справі стає все популярнішою зручна технологія, коли отримати модель виливка означає вже наполовину отримати виливок. Модель виливка з пінополістиролу (пінопласту), така, як упаковка від телевізора, або разова харчова тарілка, яких штампують мільйонами на автоматах, а плитами пінополістиролу утеплюють зовнішні стіни висотних будинків.
За схожою технологією для серії виливків моделі проводять задуванням порошку пінополістиролу в легкі алюмінієві прес-форми (вельми прості у виготовленні) з подальшим спінюванням гранул при їх нагріві. Для виробництва разових і крупних виливків (іноді вагою до декількох тонн) підходить метод вирізування моделей з плит пінополістиролу нагрітим ніхромової дротом, наприклад, по шаблонах, а також сьогодні все частіше застосовують широку гаму оброблювальних центрів плоттерного, або фрезерувально-гравірувального типу (точність позиції ріжучого інструмента – від ±0.05 до ±0.1 мм), що стали по ціні доступними для підприємців, зокрема для виготовлення моделей та рекламних макетів. Модель, а потім виготовлений по ній виливок мають високу точність і конкурентний товарний вигляд.
Вільно можна побачити, «помацати» виливок в моделі, проміряти її стінки, чого при звичайній формовці для складних з декількома стержнями виливків просто не зробити. Відсутній зсув стрижнів і форм при зборці (оскільки відсутні самі стержні). Моделі фарбують швидковисихаючою фарбою з вогнетривким порошком, збирають з ливником, засипають сухим піском в ящику (контейнері) і заливають металом.
При заливанні метал випаровує модель і собою неї заміщає. У цій операції заміни одного на інше - весь "фокус" або ноу-хау цієї технології, який визначає її назву – лиття за моделями, що газифікуються (спосіб ЛГМ, за російською назвою «литье по газифицируемым моделям»), і робить її унікальною. В усіх інших способах формовки по моделі присутня попередня операція її видалення перед заливкою, а в такій відсутності видалення моделі з форми криється і "секрет" точності одержуваних виливків. Що заформували, те і відлили в нерухомому навколишньому піску. Зняття "копії" з моделі відбувається одночасно з "перетворенням" моделі у виливок, що жартома можна порівняти з виконанням "фотографії" шляхом "убивання" оригіналу, або як у шаховій партії з жертвою пішака (моделі) для виграшу тури (виливка ). Щоб модель не диміла в цех при заливці, з контейнера відсмоктують насосом гази – розрідження підтримують приблизно пів атмосфери. Лиття по піномоделям відноситься до високих технологіїй ливарництва, які ламають стереотип, що високі технології - це обов'язково складні малодоступні виробництва, і які дозволяють зробити крок попереду конкурентів на шляху до зміцнення власного машинобудування.
Виробничі дільниці: модельна, формувальна, плавильна, очисна мають приблизно однакові площі й оснащуються простим устаткуванням. Уся формовка складається з засипки сухого піску без масивних високоточних машин пресування, струшування, пристроїв зборки форм. Акцент уваги перенесений на виробництво моделей - цих "найлегших іграшок" із щільністю матеріалу 25...27 кг/куб. м, що переважно "довіряють" жіночим рукам, часто розташовуючи на другому і вище поверхах цехів.
Оборотне охолодження піску ведуть у пневмопотоці, або з застосуванням найпростіших конвеєрів, ці металоконструкції для економії приміщень часто монтують з зовнішнього боку стіни цеху, на повітрі сухий пісок в силосі зберігається не боячись морозу. Для чорних і кольорових сплавів використовується однакове устаткування, що, завдяки своїй простоті, без утруднень виготовляють в Україні (для інших видів формовки якісне устаткування треба імпортувати). Таким способом одержують виливки з чавуну і сталі усіх видів, бронзи, латуні й алюмінію всіх марок. У ящику «на кущі» можна відразу лити десятки виливків, як ювелірні вироби.
Цехи і дільниці з цією гнучкою технологією множаться по всьому світі - від Америки до Китаю, на заводах General Motors, Ford Motors, Fіat. Світова практика свідчить про постійне зростання виробництва відливків цим способом, яке перевищило 1,5 млн. т/рік, в одному КНР працює більше 1,5 тис. таких цехів, прогнози на найближче майбутнє дають цій технології 10...20% світового лиття
Інститут ФТІМС, м. Київ (відділ ФХПФ під керівництвом проф. Шинського О.І.), зберігаючи в цій справі "фірмову" спеціалізацію, як одну з граней своїх науково-інженерних досягнень, спроектував і запустив ряд дільниць у Росії, поставив і впровадив таке устаткування в Польщі і В'єтнаму, з останніх об'єктів - цех на 400 т/місяць у Дніпропетровську. У інституті, що є лідером по способу ЛГМ, створено і поставляється замовникам базове технологічне устаткування ливарних цехів для одиничного, серійного і масового виробництва виливків з чорних і кольорових сплавів за цим способом потужністю 100 - 5000 т/рік. Потенціал технології такий, що вона дозволяє лити не тільки метали і сплави, але й композити.
Низькі витрати на матеріали (всього 4 види, не застосовуються у формі в’яжучі) заощаджує не менш 100 дол./т лиття, а розміщення виливків по всьому обсязі контейнера дає вихід годного до 70...85%, економію по шихті металу на 250...300 кг, електроенергії 100...150 квт.ч., маси лиття на 10...20% у порівнянні з традиційної опочною формовкою. Особливо велика економія при литті складних виливків зі зносостійких сталей (шнеки для машин виробництва цегли, била, молотки і деталі дробарок), тому що різко знижуються витрати на механообробку. Також ллють без обмежень колеса, зірочки, корпуса, сантехніку, голівки і блоки циліндрів бензинових і дизельних двигунів, художні, паркові й інші виливки.
За даними General Motors при виробництві блоку циліндрів маса його зменшилася на 15% і трудомісткість механічної обробки на 50 % у порівнянні з традиційним литтям у стержнях. Освоєння лиття чавунних блоків автомобільних двигунів об’ємом 1,3 л для автомобіля Славута технологи ФТІМС вважають своїм серйозним досягненням, блок легше аналога на 5 кг. На стадії від проектування оснащення до виготовлення серії виливків проходять в цьому інституті ще два види блоків циліндрів двигунів.
Досвід запуску цехів до 50...150 т/місяць показав строк окупності 9...12 місяців, набір устаткування для цехів 10...80 т/місяць відрізняється мало. Капітальні витрати на організацію виробництва скорочуються в 2...2,5 рази, так як і терміни введення цеха в експлуатацію. Легко розмістити такі дільниці при кузнях, термічних, ремонтних і інших цехах. Якщо створювати або реконструювати ливарню, то технологія ЛГМ - той бізнес, у якому метал своїм устаткуванням і робочою силою переводиться у високотехнологічний наукомісткий товар, що відрізняється найвищою якістю.
У Києві в дослідному цеху інституту ллють чорні і кольорові метали, вагою виливка до 2500 кг. Ливарний цех продукує виливки з чавуну, сталі, алюмінію, мідних сплавів (латунь, бронза) до 50 т на місяць і виконує замовлення на серійні і разові деталі. Інститут ФТІМС проектує цехи і ділянки, розробляє технологію конкретних деталей, поставляє устаткування й оснащення. Виконується пуско-наладка всього комплексу поставленого устаткування і впровадження технології, навчається персонал. Інститут є координатором замовлень для цехів-партнерів 400 т на місяць - точне лиття деталей маси (0,1...2500 кг) з мінімальної механообробкою без обмежень на форму виливка, формує портфель експортних замовлень.
На жаль, вітчизняні виробники експортують велику частку металу в чушках, слябах і масивних заготівках, а також брухт, тоді, як Німеччина в 2004 році експортувала 31% виливків, повністю імпортуючи руду (переважно з Бразилії) і метал. ЛГМ можна віднести до наукоємних високих технологій ливарництва, що здатні виправити вказану тенденцію, вони всупереч стереотипу, що склався, свідчать, що високі технології - це не обов'язково складні малодоступні процеси. Ними все більше зацікавлюються вітчизняна металообробка і машинобудування у міру зміцнення тенденції переходу від неглибокої переробки і експорту напівфабрикатів і сировини до випуску наукоємкої продукції, що особливо вигідним є для України, котра відноситься до нечисленних країн із замкнутим металургійним циклом виробництва металів з власних руд і де поширюються впевненість, що, чим швидше ми станемо до деталей і машин переробляти свій метал, тим раніше досягнемо європейського рівня добробуту.
Огляд склав Дорошенко Володимир, dorosh@іnbox.ru, тел. 8-066-1457832, ф. (044) 4248488.
Фото виливків є на www.opoka.ru/content/index_22.php

[dorosh]

Пескооборот, вынесенный за территорию цеха.
К. Х. Бердыев, В. С. Дорошенко, ФТИМС НАНУ, г. Киев

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) как некапиталоемкая гибкая, повышающая культуру производства технология показывает опережающую динамику и географию распространения в литейном производстве стран мира. Институт ФТИМС НАН Украины (отдел ФХПФ), десятки лет совершенствуя эту технологию как «фирменную» специализацию и одно из направлений своих научно-технических разработок, поставляет для литейных цехов типовые комплексы оборудования производительностью 150...5000 т отливок в год.
Расчеты показывают, что созданные институтом такие комплексы оборудования 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.
ЛГМ можно отнести к высоким технологиям литейного производства. Эта технология вопреки стереотипам, которые сложились еще со студенческих лет, свидетельствует, что высокие технологии - это не обязатольно сложные малодоступные процессы. Примером может служить цикл оборудования пескооборота, применяемый при ЛГМ. Если в вузах на протяжении нескольких лет изучают для традиционных технологий десятки литейных связующих, множество составов формовочных и стержневых смесей, способов их уплотнения с соответствующим формовочным орудованием и оснасткой, планировки цехов, где смесеприготовление занимает до четверти (с регенерацией до трети) площади цеха, а выбивное оборудование часто напоминает чудо техники при том, что существенной проблемой литейного производства является утилизация твердых отходов, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси (1,5-2,0 т/т литья), относящиеся к 4-й категории опасности, то не удивительно, что может быть не понятно, как без этого можно получать отливки.
Оборотное охлаждение песка при ЛГМ ведут в пневмопотоке или с применением простейших конвейеров, эти металлоконструкции для экономии помещений часто монтируют с внешней стороны стены цеха, где сухой песок в силосе сохраняется «не боясь» мороза. Такая линия оборудования установлена на опытном производстве ФТИМС производительностью 50 т отливок в месяц. На формовочном участке в цехе стоит две еденицы несложного оборудования: вибростол для формовки с трубопроводом засыпки песка в форму и приемное устройство с решеткой для высыпки из контейных опок отработанного песка, подключенное трубопроводом к вакуумному насосу. Расход на 1 тонну годного литья состоит из четырех модельно-формовочных материалов: кварцевый песок - 50 кг, противопригарные покрытия - 25 кг, пенополистирол - 6 кг и пленка полиэтиленовая - 10 кв.м., не применяется для песка связующее.
Постоянно совершенствуя оборудование, особенно для механизированных линий, и «обкатывая» его в цехе, в института только за последние 1,5 года разработана КД и изготовлено (или в плане изготовления) следующее оборудование: 1) осушитель подвспененного пенополистирола в бункере вылеживания, 2) эжекторный транспортер пенополистирола для питания пресс-автоматов, 3) регенератор песка без применения псевдожиженного слоя, 4)осушитель газов от водокольцевого насоса, 5) установка каталитического дожигания газов без контакта с пламенем горелки, 6) поворотный стол 1200х1200 с механической загрузкой-выгрузкой, 7) приводной секционный рольганг 1200х4000, 8) водяной осадитель пыли для предохранения водокольцевых насосов от абразивного износа, 9) силос с осадителем пыли/песка для пневмотранспорта всасывающего типа, 10) объемный дозатор 0,5 куб.м. песка для засыпки в контейнерные опоки, 11) вибростол 600х900 с подъемником (h=25 мм) для использования в линиях формовки, 12) вибростол 1200х1200 для создания виброколебаний в 2-х плоскостях (горизонтальной и вертикальной).
Интеграция отечественной экономики в мировое экономическое пространство, о чем свидетельствует недавнее вступление Украины в ВТО, стимулирует развитие конкурентоспособных технологий в нашей стране. Применение технологии ЛГМ, производящей качественные металлозаготовки на отечественном оборудовании, способствует более полному использованию того отечественного преимущества, что Украина относится к немногочисленным странам с замкнутым металлургическим циклом производства металлов из собственных руд и может успешно конкурировать, производя наукоемкую металлопродукцию.

[dorosh]

Литье черных и цветных металлов развесом 0,1-2500 кг, Киев. Литье металла по газ. моделям и оснащение оборудованием литейных цехов. Поставка оборудования литейного цеха "под ключ" - полный комплект оборудование для литья по газифицируемым моделям с чертежами. Институт ФТИМС поставляет базовое оборудование литейных цехов для единичного, серийного и массового производства отливок из черных и цветных сплавов способом ЛГМ мощностью 100 - 5000 т/год. и проектирует технологию под Ваши площади. Отработка технологии литья и изготовление оснастки.
Литейный цех опытного производства производит отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов до 50т в месяц - серийные и разовые детали для ремонта, художественные отливки и др. с мин. мехобработкой. Изготовление пресс-форм. dorosh@inbox.ru, т. 38-066-1457832, Владимир Степанович, т/ф. 38(044)424-84-88. Фото отливок: www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651

[dorosh]

В. С. Дорошенко, dorosh@inbox.ru
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

САМОРЕГУЛИРУЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВАКУУМИРУЕМОЙ ПЕСЧАНОЙ ФОРМЕ ПРИ ЛИТЬЕ ПО ОДНОРАЗОВЫМ МОДЕЛЯМ

Проблемы широкого внедрения технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) в производство во многом основываются на недостаточной осведомленности литейщиков и промышленников об этом способе литья, слабом понимании ими довольно несложных принципов замещения модели расплавом металла, роли вакуумируемой песчаной формы в этой операции, его экологических и экономических преимуществ. Вероятно, когда об ЛГМ-процессе будут знать как о сырой формовке и задействуют его в цехах, то он с выгодой для заводов обеспечит не менее 30% тоннажа выпускаемых отливок.
Например, 1 м3 пенополистирола модели весит 25 кг, он замещается 7 т жидкого чугуна, при этом на 1 т литья расходуется 25/7=3,6 кг полимера. Тогда как в формах из смоляных ХТС при потреблении 3% связующего в смеси на 3 т смеси на 1 т литья расход составляет 0,03х3000=90 кг полимерного связующего, или в 90/3,6=25 раз больше. Причем, при ЛГМ форма вакуумируется, и почти все продукты разложения полимера отсасываются из формы, традиционные формы дымят в помещении как ни вентилируй рабочую зону цеха.
В ряде случаев ЛГМ-процесс обладает саморегулирующими свойствами, например, в момент заливки металла, когда перепад давлений уплотняет песок формы и удерживает его от осыпания. Этот перепад состоит из давления газов от газификации модели в полости формы и разрежения 50±10 кПа, обычно создаваемого в толще песка вакуумированием формы. Саморегулирование заполнения формы состоит в том, что, если при заливке в запертой литниковой системе металл слишком быстро газифицирует модель, то рост давления газов от модели тормозит подачу металла внутрь формы, а если газификация медленная, то вакуум формы подсасывает заливаемый металл. Причем, последнее явление вполне пригодно для литья вакуумным всасыванием алюминиевых сплавов при ЛГМ с нижним подводом из печи металла, когда применяемого разрежения в форме достаточно как для удержания песка, так и подъема металла на высоту до 2 м.
Изучение процессов литья по ледяным моделям (ЛЛМ), тающим в полости формы и впитывающимся в песок, освобождая эту полость перед заливкой металла, в ряде случаев позволяет моделировать процессы ЛГМ из пенопластов, которые для алюминиевых сплавов до 80% по массе также впитываются в песок в жидком виде. Разработка нового процесса ЛЛМ на данном этапе следует в концепции ЛГМ, те же пресс-формы помещают в холодильник и замораживают в них воду, получая модели. Однако операция таяния модели в форме происходит под атмосферным давлением, для чего полость формы сообщена каналом выпора с атмосферой.
Наблюдение за таянием модели в вакуумируемой форме под потоком воздуха, засасываемого формой извне, показало, что капельки жидкости почти не стекают с модели, а преимущественно сдуваются струей воздуха и уносятся воздухом к участкам поверхности формы, которые обладают наибольшей газопроницаемостью (эффект присасывания). Далее жидкие продукты модели впитываются и движутся в порах вакуумируемого песка формы также по пути наибольшей проницаемости. При этом, увлажняя наиболее проницаемые места свыше 3%, влага постепенно все больше закупоривает их, и потоки жидкости «ищут» другие проницаемые каналы. Это приводит к тому парадоксу, что, хотя вакуум-фильтр в форме расположен в песке ниже модели, влага в значительной мере поднимается в верхние, менее уплотненные слои песчаной формы.
Такое явление саморегулирования пропитки, когда закупоривается там, где наибольшая пористость, использовали при добавке связующего в замораживаемый модельный материал, что намного усилило залечивающий эффект при уплотнении пористых мест. Крупные молекулы и их конгломераты (мицеллы) клея (декстрина, КМЦ) значительно эффективнее уплотняют песчаные поры, прочно склеивая поверхностный слой песка полости формы, а избыток воды отжимается вакуумом вглубь песка и постепенно высушивается. Так из ледяной модели (за несколько минут для модели до 0,5 кг) получается оболочковая форма, процесс ускоряет повышение разрежения и подача теплого воздуха на модель.
Описанные явления саморегулирования при ЛГМ и ЛЛМ выгодно отличают эти технологии и дают им преимущества для распространения в литейных цехах.

[dorosh]

В Киеве льют черные и цветные металлы развесом до 2500 кг. Литейный цех производит отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов (латунь, бронза) до 40 т в месяц и принимает заказы на серийные и разовые детали для ремонта, шестерни и др. Инженерный центр разрабатывает технологию, изготавливает оснастку и проектирует цех или участок. Принимаются заказы для цеха-партнера – точное литье деталей любой массы (0,3…2000 кг) с минимальной мехбработкой практически без ограничений на форму отливки. тел. 38-066-1457832, ф. 38(044) 4248488

В. С. Дорошенко, dorosh@inbox.ru
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

САМОРЕГУЛИРУЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВАКУУМИРУЕМОЙ ПЕСЧАНОЙ ФОРМЕ ПРИ ЛИТЬЕ ПО газифицируемым МОДЕЛЯМ

С начала 70-х годов прошлого века появились в цехах способы литья в вакуумируемые формы из сухого несвязанного песка, уплотняемого и удерживаемого с помощью перепада газового давления. Исключение из формы связующего способствует снижению вредных выбросов в атмосферу цеха на порядок, включая способы литья по одноразовым моделям, а улавливание и удаление газов с границы «металл-форма» через вакуумные трубопроводы, вакуумные насосы, систему пылеосаждения и каталитического дожигания кардинально улучшает экологическую безопасность внутри литейных цехов и вокруг них.

Проблемы широкого внедрения технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) в производство во многом основываются на недостаточной осведомленности литейщиков и промышленников об этом способе литья, слабом понимании ими довольно несложных принципов замещения модели расплавом металла, роли вакуумируемой песчаной формы в этой операции, его экологических и экономических преимуществ. Вероятно, когда об ЛГМ-процессе будут знать как о сырой формовке и задействуют его в цехах, то он с выгодой для заводов обеспечит не менее 30% тоннажа выпускаемых отливок.
Например, 1 м3 пенополистирола модели весит 25 кг, он замещается 7 т жидкого чугуна, при этом на 1 т литья расходуется 25/7=3,6 кг полимера. Тогда как в формах из смоляных ХТС при потреблении 3% связующего в смеси на 3 т смеси на 1 т литья расход составляет 0,03х3000=90 кг полимерного связующего, или в 90/3,6=25 раз больше. Причем, при ЛГМ форма вакуумируется, и почти все продукты разложения полимера отсасываются из формы, традиционные формы дымят в помещении как ни вентилируй рабочую зону цеха.
В ряде случаев ЛГМ-процесс обладает саморегулирующими свойствами, например, в момент заливки металла, когда перепад давлений уплотняет песок формы и удерживает его от осыпания. Этот перепад состоит из давления газов от газификации модели в полости формы и разрежения 50±10 кПа, обычно создаваемого в толще песка вакуумированием формы. Саморегулирование заполнения формы состоит в том, что, если при заливке в запертой литниковой системе металл слишком быстро газифицирует модель, то рост давления газов от модели тормозит подачу металла внутрь формы, а если газификация медленная, то вакуум формы подсасывает заливаемый металл. Причем, последнее явление вполне пригодно для литья вакуумным всасыванием алюминиевых сплавов при ЛГМ с нижним подводом из печи металла, когда применяемого разрежения в форме достаточно как для удержания песка, так и подъема металла на высоту до 2 м.
Изучение процессов литья по ледяным моделям (ЛЛМ), тающим в полости формы и впитывающимся в песок, освобождая эту полость перед заливкой металла, в ряде случаев позволяет моделировать процессы ЛГМ из пенопластов, которые для алюминиевых сплавов до 80% по массе также впитываются в песок в жидком виде. Разработка нового процесса ЛЛМ на данном этапе следует в концепции ЛГМ, те же пресс-формы помещают в холодильник и замораживают в них воду, получая модели. Однако операция таяния модели в форме происходит под атмосферным давлением, для чего полость формы сообщена каналом выпора с атмосферой.
Наблюдение за таянием модели в вакуумируемой форме под потоком воздуха, засасываемого формой извне, показало, что капельки жидкости почти не стекают с модели, а преимущественно сдуваются струей воздуха и уносятся воздухом к участкам поверхности формы, которые обладают наибольшей газопроницаемостью (эффект присасывания). Далее жидкие продукты модели впитываются и движутся в порах вакуумируемого песка формы также по пути наибольшей проницаемости. При этом, увлажняя наиболее проницаемые места свыше 3%, влага постепенно все больше закупоривает их, и потоки жидкости «ищут» другие проницаемые каналы. Это приводит к тому парадоксу, что, хотя вакуум-фильтр в форме расположен в песке ниже модели, влага в значительной мере поднимается в верхние, менее уплотненные слои песчаной формы.
Такое явление саморегулирования пропитки, когда закупоривается там, где наибольшая пористость, использовали при добавке связующего в замораживаемый модельный материал, что намного усилило залечивающий эффект при уплотнении пористых мест. Крупные молекулы и их конгломераты (мицеллы) клея (декстрина, КМЦ) значительно эффективнее уплотняют песчаные поры, прочно склеивая поверхностный слой песка полости формы, а избыток воды отжимается вакуумом вглубь песка и постепенно высушивается. Так из ледяной модели (за несколько минут для модели до 0,5 кг) получается оболочковая форма, процесс ускоряет повышение разрежения и подача теплого воздуха на модель.
Описанные явления саморегулирования при ЛГМ и ЛЛМ выгодно отличают эти технологии и дают им преимущества для распространения в литейных цехах.

Сообщение отредактировал dorosh - 09.04.2009, 16:33

[dorosh]

скачать 8 статей о ЛГМ: http://forum.i-mash.ru/topic_7 [size="7"][/size][color="#FF0000"][/color]

Литье металла по газифицируемым моделям в Киеве.
Оснащение оборудованием 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 одноразовая модель из пенопласта при заливке замещается расплавленным металлом, что дает отливку любой самой сложной геометрии из черных и цветных сплавов. При формовке мелкие модели собирают в блоки или кусты и размещают в объеме формы, а не в плоскости как в обычной форме. Отсутствие традиционных форм и стержней исключает применение формовочных и стержневых смесей, формовка состоит из засыпки модели песком.
На 1 тонну литья расходуют всего 4 вида модельно-формовочных материалов: кварцевого песка -50 кг, пенополистирола - 6 кг, противопригарного покрытия -25 кг, пленки полиэтилен. – 10 кв.м.
Линию охлаждения и складирования песка для экономии помещений и улучшения условий труда часто монтируют вне цеха, где сухой песок не смерзается. Такая линия установлена в литейном цехе ФТИМС, от нее в цех отведены две единицы оборудования: вибростол для формовки с трубопроводом засыпки песка в форму и приемная решетка для высыпки отработанного песка из контейнерных опок.

В последние годы все шире используется в литейных цехах технология ЛГМ. Мировая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок этим способом, которое превысило 1,5 млн. т/год, особенно популярна она в США и Китае (в одном КНР работает более 1,5 тыс. таких участков), где все больше льют отливок без ограничений по форме и размерах.
Разработчиком и поставщиком оборудования литья по пенопластовым моделям является институт ФТИМС (г. Киев), который поставил оборудование и запустил ряд участков ЛГМ в России, Польше и Вьетнаме, из последних объектов 2006 г. – первая очередь литейного цеха в Днепропетровске на 5000 т/год.
В литейном производстве России и Украины все больше создается таких цехов. Оборудование для ЛГМ, которое поставляет с чертежами ФТИМС недорогое и простое в эксплуатации при литье черных и цветных металлов с весом отливки 0,1-2500 кг. Литейный цех ФТИМС (Киев) опытного производства производит такие отливки из чугуна, стали, алюминия, медных сплавов до 50т в месяц, серийные и разовые детали, проектирует и изготавливает пресс-формы для моделей. В.Дорошенко, dorosh@inbox.ru, т. 38-066-1457832, т/ф.38(044)424-84-88, фото: www.opoka.ru/content/index_22.php, http://ugmk.info/?board=651,
скачать 8 статей о ЛГМ: http://forum.i-mash.ru/topic_7

[dorosh]

скачать 8 статей о ЛГМ: http://forum.i-mash.ru/topic_7 [size="7"][/size][color="#FF0000"][/color]

Литье металла по газифицируемым моделям в Киеве.

Давайте отливать из металла.