Литьё по газифицируемым моделям

В формате горячих струн

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ), внедрённое на литейном участке «Ремонтно-механического предприятия» (РМП) полгода назад, открыло широкие возможности в производстве различных деталей и узлов агрегатов и механизмов. Благодаря современной технологии 3D-моделирования, был существенно увеличен ассортимент производимых металлоизделий, освоен выпуск отливок сложной конфигурации, опытным путём достигнута их высокая размерная точность.

На смену дереву

На участке моделирования белым-бело от пенополистирола, или, как его называют в обиходе, пенопласта. Только здесь этот материал, в отличие от обычного, плотный, мелкозернистый и хорошо высушен – чтобы не крошился при обработке горячими металлическими струнами.

- Процесс изготовления полистирольной литьевой модели, по которой и делается литая заготовка, начинается с чертежа, который предоставляет заказчик, – рассказывает мастер модельного отделения литейного участка РМП Дмитрий Варганов. – Судя по нему, мы просчитываем возможность изготовления детали. Ограничением могут послужить тонкие стенки изделия, слишком большая масса и особые, жаропрочные марки стали, используемые в ответственных узлах механизмов. В целом, в настоящее время линия ЛГМ – литья по газифицируемым моделям – позволяет выполнять до 90% поступающих на предприятие заказов. За полгода, в течение которых действует линия, появилось много новых возможностей.

Раньше литьё производилось по многоразовым деревянным моделям. Был изготовлен определённый перечень моделей, которые хранились на складе. По ним и отливались заготовки. Это были различные плиты на дробилки (дробильные элементы) из марганцовистой стали, ролики, шестерни зубчатых передач, ведущие колёса для карьерного экскаватора. Чтобы их изготовить, надо было и пилить, и рубанком строгать, и на станке обрабатывать, и наждачными шкурками полировать. А теперь самую сложную работу выполняет автоматика.

Попасть в размер

- На этапе изготовления литой заготовки важно попасть в размер, чтобы получить точную модель, - уточняет Дмитрий Варганов. – Рассчитать размер модели нужно с допуском на обработку и усадку при литье. Есть такое понятие, как угар пенопласта в процессе резки. Режем модель горячей струной из нихрома, в итоге, происходит усадка модели на 1,5-2 миллиметра. Кроме того, сама отливка ощутимо «садится» в процессе остывания. По стали усадка составляет 2-2,5%. К примеру, если надо получить деталь длиной 800 миллиметров, надо сделать припуск на модели порядка 19 мм. Усадка такая хитрая штука, что может меняться в зависимости от качества металла. Сталевар может перегреть или не достаточно прогреть металл, и может быть погрешность. И от струны угар бывает разный. На первых порах это создавало определённые сложности. А теперь точно попадаем в размер, исходя из наработанного опыта.

После того, как допуски рассчитаны, на компьютере составляется программа реза для СРП – станка резки полистирола. Подготовка файла осуществляется в графических редакторах поддерживающих экспорт в формат PLT, DXF и STL. Основа станка – рабочее поле (рама из металлического профиля), в центре которой имеется поворотный стол, на который и помещается белоснежный блок, похожий на огромный кусок рафинада. Станок включается, и нихромовая струна, нагретая электрическим током, плавно, как нож в масло, входит в пенопласт, аккуратно срезая всё лишнее.

Части целого

- Элементы модели режутся отдельно и собираются вручную. Некоторые детали состоят из 10-15 элементов. Составные части состыковываются при помощи клеевого пистолета, – поясняет модельщица Елена Терехова, колдуя над будущей ступицей колеса экскаватора. – Швы быстро склеиваются и быстро сохнут. Между элементами всегда есть небольшой зазор. Каждый шов надо проклеить специальным составом. Мы готовим его из обычной туалетной бумаги, спирта, клея и титана. А сейчас в качестве связующего состава испытываем готовую мастику.

После сборки и проклеивания – нанесение противопригарной краски. Модель красится кисточкой и сохнет в сушилах около суток при температуре 45-50 градусов. Затем, если модель большая, наносится второй слой краски. Снова производятся замеры, устраняются смещения, потёртости. Затем приклеивается литниковая система – разветвлённая сеть полистирольных трубок для заливки металла. Модель готова. В целом на её изготовление уходит несколько дней – в зависимости от сложности.

На конечном этапе

Вместе с мастером проходим на заливочный участок, где готовые модели вместе с литниковой системой установлены на вибростолах и засыпаны песком в специальных опоках размером от нескольких сантиметров до полутора-двух метров. А сверху песок покрыт полиэтиленовыми пленками.

- Эти опоки – не простые ящики, они снабжены системой рукавов, чтобы откачивать воздух для создания вакуума. Для этого и нужен полиэтилен. Песок сжимается и становится, как камень, приобретая необходимую прочность. Металл выжигает (газифицирует) модель и занимает место полистирола, точно повторяя форму модели. А все выходящие газы через слой краски отсасываются в песок вакуумом и попадают в систему аспирации, – рассказывает Дмитрий Варганов. – Важно выбрать угол, под которым модель  устанавливается к горизонту. Это зависит от формы детали. Установка регулирует скорость распределения металла. Если, к примеру, колесо установить горизонтально, пенопласт не успевает сгорать и перемешивается с металлом. Если вертикально, металл слишком быстро заполняет нижнюю часть, а верх модели не успевает сгорать. Оптимальный угол подбираем по интуиции, методом подбора.

В это время сталевар вместе с разливщиком при помощи мостового крана подвозят к опоке ковш с расплавленным металлом. Разбрызгивая снопы искр, металл устремляется по литниковой системе к модели. Через 8-10 часов отливку можно извлекать, она ещё будет раскалена докрасна, но уже удержит форму.

- Если сталь марганцовистая, в горячем виде отрезать все лишнее нельзя, надо ждать, когда заготовка полностью остынет, а затем поместить в печь на отжиг, - делится Дмитрий Варганов. – Тогда и можно отрезать литниковую систему газорезкой. Или болгаркой, если это серый чугун СЧ-15, СЧ-20, который используется для изготовления корпусов подшипников.

Широта горизонта

Напомним, совсем недавно на литейном участке РМП заработали две индукционные тигельные печи для выплавки металлов ёмкостью 500 кг. каждая. Новые агрегаты стали эффективной альтернативой электродуговой сталеплавильной печи ёмкостью полторы тонны, имеющейся на участке. По сравнению с электродуговыми печами, новые агрегаты позволяют выплавлять любые виды металла: чугуна, стали, алюминия и их сплавов. К примеру, можно производить широко используемую сталь 35 X НЛ с комплексом добавок, которые придают металлу прочность и пластичность, возможность выдерживать высокие нагрузки. Преимуществом индукционных плавильных печей является и то, что они сохраняют точность и однородность химического состава металла, что ещё больше расширило горизонты в оперативном и качественном производстве литых заготовок.

ИСТОЧНИК: газета «МАГНЕЗИТОВЕЦ»