Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.



  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
15 апреля 2009             

Автор: Дорошенко В.С., к.т.н., ФТИМС НАНУ, г. Киев


Следуя в направлении значительного сокращения временных и материальных затрат, экономическое развитие реального производства стремится к наукоемким технологиям по выпуску высокотехнологичных, а лучше изделий с высоким уровнем добавленной стоимости, т. к. именно они в наибольшей мере используют «человеческий капитал» и позволяют сохранить природные богатства. Лучшие технологии конца 20-го века, совершенствуясь, прочно стают на промышленную основу, дают прибыль и привлекают инвестиции в новое производство, определяя его конкурентоспособность. Однако за последние годы изменились приоритеты в развитии технологических процессов в сторону их совместимости с окружающей средой. На первый план выходят экологические аспекты производства, которые определяются вредными выбросами в атмосферу, жёстко регламентируемыми Киотским протоколом.


Настоящая статья посвящена одной из современных металлургических технологий машиностроения с высокими показателями экологической безопасности. По этой технологии специализируется Институт ФТИМС Академии Наук Украины, г. Киев, он поставляет оборудование и занимается организацией и реконструкцией литейных цехов. Эти цеха традиционно относят к наиболее загрязняющим экологию машиностроительным производствам. Для изготовления отливок металлических деталей по традиционным технологиям применяют песчаные формы, которые дают основные выделения газов, загрязняющих атмосферу цеха и состоящих из продуктов испарения и горения связующих материалов формовочного песка. Рассматриваемая технология основана на способе литья по газифицируемым моделям (ЛГМ), англоязычное название «Lost Foam Casting Process». Модели изготовляют из пенополистирола (или других пенопластов) и помещают в формы из сухого песка без связующего. За 50 лет со времени своего возникновения годовой объем выпуска отливок в мире этим способом достиг 1,5 млн. тонн.

   

Этот способ литья отвечает рыночным отношениям жесткой конкуренции в экономике, которые сняли потребность в массовом производстве и подняли спрос на мелкие и средние серии отливок с повышенной размерно-весовой точностью. Развитие литейного производства сопровождается созданием самостоятельных некрупных цехов с гибкими технологиями получения отливок высокой точности и сложности, когда метод литья по газифицируемым моделям оказался наиболее подходящим вместо литья в песчано-глинистые формы, по выплавляемым моделям, в металлические формы или других способов.


В этом способе литья получить модель отливки означает уже наполовину получить саму отливку из металла. Пенопластовая модель отливки похожа на упаковку от телевизора, или разовую пищевую тарелку, которые штампуют миллионами на автоматах, а плитами полистирола утепляют наружные стены высотных домов. По схожей технологии для серии отливок модели производят из порошка полистирола в легких алюминиевых пресс-формах при их нагреве до 130° С. Для разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) подходит вырезание моделей из плит пенопласта. Модель и полученная по ней отливка имеют высокую точность и конкурентный товарный вид, чему способствует окраска модели быстросохнущей краской с порошком-огнеупором.


Свободно можно видеть отливку в модели, промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных с несколькими стержнями отливок просто не сделать. Отсутствует смещение стержней и форм при сборке (так как отсутствуют сами стержни). Обычно литейщики не привыкли к таким возможностям технологии ЛГМ и качеству литья, стереотипы заученные еще в институтах ограничивают понимание потенциала этой технологии. Кажется, что как бы «исчезла» в традиционном понимании разъемная литейная форма, ее заменила литейная форма в виде засыпки модели сухим песком в ящике (контейнере), которую заливают металлом. При заливке металл испаряет модель и собой ее замещает.

Экологическая безопасность технологического процесса обеспечивается исключением из применения токсичных связующих, большого объема формовочных и стержневых песчаных смесей (обычно 2 т смеси со связующим идет в отвал на 1 т литья), транспортировки их и выбивки отливок. Например, 1 куб. м пенополистирола модели весит 25 кг, если он замещается 7 т жидкого чугуна, то при этом на 1 т литья расходуется 25/7=3,6 кг полимера. Тогда как в формах из смоляных холодно-твердеющих смесей (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. Чтобы пенопластовая модель не дымила в цех, при заливке металла в форму и в период его затвердевания из контейнера отсасывают насосом все газы - разрежение поддерживают примерно пол-атмосферы. Затем эти газы через трубу вакуумной системы подают для обезвреживания в систему термо-каталитического дожигания, где они окисляются до уровня не менее 98% и в виде водяного пара  и двуокиси углерода выбрасываются в атмосферу за пределами помещения цеха. Традиционные формы после заливки металлом дымят в помещении как ни вентилируй рабочую зону цеха.


Такое удаление газов из сухого песка формы согласно проведенным измерениям концентраций примесей в воздухе цеха в 10-12 раз снижает показатели загрязнений атмосферы рабочей зоны цеха по сравнению с литьем в традиционные песчаные формы. Формовочный кварцевый песок после извлечения из формы отливок, благодаря его высокой текучести, обычно транспортируют  по закрытой системе трубопроводов пневмотранспорта, исключающей пыление его в воздухе цеха. Песок поступает в установку терморегенерации, где освобождается от остатков конденсированных продуктов деструкции пенополистирола, а затем после охлаждения в проходных закрытых охладителях подается опять на формовку при использовании около 97% оборотного песка. Значительную часть бункеров и трубопроводов комплекса для оборота песка часто монтируют за пределами помещения цеха у внешней его стены, при этом на открытом воздухе песок быстрее охлаждается. Изолирование в закрытых трубопроводах потоков материалов и отсасывание-дожигание газов в сочетании с весьма чистым модельным производством дает возможность создать экологически чистые цеха высокой культуры производства. На фотографиях модельного цеха видно, что он похож на консервный или фармацевтический завод, формовочный участок на фото тоже мало похож на «литейку как маленькую шахту».


Технологические потоки и пространственное размещение моделей в объеме контейнерной формы удобно компьютеризировать, а для изготовления модельной оснастки все чаще применяют станки с ЧПУ. Созданы и проектируются десятки роторно-конвейерных, оснащенных манипуляторами и непрерывного действия линии, которые хорошо зарекомендовали себя в авто-тракторном двигателестроении, литье трубоарматуры, сливных решеток для шоссе и тротуаров, деталей коммунального машиностроения  и др. Однако, чаще создаются небольшие производственные цеха, состоящие из модельного, формовочного, плавильного и очистного участков. Они оснащаются простым оборудованием одинаковым для черных и цветных сплавов.


Если изготовление форм состоит в засыпании моделей сухим песком с вибрацией в течение около 1-1,5 минуты, то отпадает потребность в высокоточных машинах прессования, встряхивания, устройствах сборки форм. Акцент внимания перенесен на производство моделей - этих «легчайших игрушек» с плотностью материала 25-26 кг/куб. м, которое обычно «доверяют» женским рукам, часто располагая на втором и выше этажах зданий. Для серийного производства отливок поставляются полуавтоматы, цикл производства пенопластовых моделей на которых составляет около 2...3 мин. и которые «взяты» из упаковочной отрасли, где их используют для производства фасонной упаковки, легкой тары, а также декоративных, шумо- и теплоизолирующих панелей, элементов фасада.


Способом ЛГМ получают отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех литейных марок. В ящике на «елке или кусте» (на фото) часто сразу льют десятки отливок, как в ювелирном производстве, обычно с почти «ювелирной» точностью. До 90% отливок можно применять без механической обработки.

Цеха и участки с этой гибкой технологией множатся по всему миру - от Америки до Китая, на заводах General Motors, Ford Motors, Fiat. Институт ФТИМС НАН Украины, свыше тридцати лет совершенствуя в этом деле «фирменную» специализацию, спроектировал оборудование и запустил ряд участков в России, поставил и внедрил такое оборудование во Вьетнаме, последний крупный объект - цех на 400 т/месяц в г. Днепропетровске (Украина). Поставляется заводам базовое оборудование для литья 100 - 5000 т/год с различной степенью механизации.


На опытном производстве ФТИМС в Киеве льют черные и цветные металлы развесом 0,1-1500 кг до 50 т /месяц, отрабатывают технологию и оснастку для новых цехов, проектируют оборудование и линии точно под площади цеха-заказчика, которые поставляют литейным предприятиям под ключ. Выполняется пуско-наладка всего комплекса поставленного оборудования и внедрение технологии в этом цехе. Изготовление пресс-форм для моделей часто выполняют точным литьем.

Особенно крупная экономия получается при литье сложных отливок из износостойких сталей (шнеки для машин производства кирпича, била, молотки и детали дробилок), т. к. резко снижаются затраты на их механообработку. Льют без ограничений по конфигурации конструкций колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественное литье и др. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2-2,5 раза, также как и сроки ввода его в эксплуатацию. Легко разместить такие участки при кузнях, термических, ремонтных и других цехах.


Производственный потенциал технологии ЛГМ далеко не исчерпан и настолько значителен, что она позволяет лить не только металлы и сплавы, но и получать композиты и армированные конструкции, которые обладают повышенными в несколько раз служебными свойствами. При этом в модель предварительно вставляют различные детали или материалы, которые формируют композит или армированную конструкцию, а наложение избыточного давления на жидкий металл увеличивает надежность пропитки таких изделий со вставками на длину свыше 1м.


ЛГМ относят к технологиям будущего, учитывая ее экологичность и высокую степень оборотного использования материалов. Для предпринимателей, желающих создавать или реконструировать литейный цех, подчеркнем, что технология ЛГМ послужит тем бизнесом, в котором металл своим оборудованием и рабочей силой переводится в высокотехнологичный товар. Качество продукции и повышение культуры производства заслуженно относят способ ЛГМ к высоким литейным технологииям, которые ломают стереотип, что высокие технологии - это обязательно сложные малодоступные производства. Ее освоение и совершенствование позволяют опередить на шаг конкурентов в направлении укрепления, как собственного машиностроения, так и экспортного потенциала.

 

 

 

 

Резюме

 

На первый план современного литейного производства металлических заготовок выходят экологические аспекты, а также потребность улучшения условий труда. Настоящая статья посвящена одной из перспективных металлургических технологий машиностроения с высокими показателями экологической безопасности. По этой технологии специализируется Институт ФТИМС Академии Наук Украины, г. Киев.

 

Контактный адрес: Дорошенко В.С., тел./ф.+38(044)4248488.


Рисунки и фото к статье.


Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Заливка формы (Нажмите на изображение для его увеличения).

 

Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Пескооборот на участке ЛГМ (Нажмите на изображение для его увеличения).


Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Формовочно-заливочный участок (Нажмите на изображение для его увеличения).


Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Модельный цех с отливкой (Нажмите на изображение для его увеличения).


Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Кусты мелких моделей и отливки их на столе (другое фото) (Нажмите на изображение для его увеличения).


Повышение экологичности и культуры производства металлических отливок при литье по газифицируемым моделям
Елка - куст бронзовых отливок (Нажмите на изображение для его увеличения).

 


Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Все комментарии
Dr. Igor O. Shinsky 
Литейное оборудование, цеха и литейные заводы литья по газифицируемым моделям - лгм-процесс
Проектируем и поставляем "под ключ" участки и
цеха точного литья по газифицируемым моделям
( лгм - процесс ) с мощностью от 500 до 20 000
тонн годных отливок в год из сталей, чугунов,
алюминиевых и медных сплавов.
Весь спектр инжиниринговых работ в области
литейного производства.

-Печи плавильные для плавки металлов и сплавов
индукционные типа ИСТ-0,16...ИСТ-5,0 и дуговые
типа ДСП-0,5...ДСП-5,0 с загрузкой от 150 до
5 000 кг. Печи высокоэффективные,работают на
тиристорных преобразователях частоты.
Занимают мало места. Работы "под ключ".
Варианты новые и б/у.

-Производим ОТЛИВКИ и ЛИТЬЕ (литые детали) из
сталей, чугунов, алюминиевых и медных сплавов.
Масса отливок - от 0,1 до 500 кг.
Отливки высокоточные и дешевые.
Постоянным Заказчикам - скидки.

-Проектируем, производим и поставляем весь
спектр оборудования для литейного производства.


ЛГМ - групп
тел. : +38-068-251-20-23;
тел. : +38-044-424-84-88;
факс : +38-044-227-48-38.
пред-во США факс: +1-(425)-920-96-46

г.Киев, Украина,

E - mail: board@lgm.com.ua
E - mail: lgm-fc@ln.ua
http://www.lgm.com.ua
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ Оборудование для литья по выплавляемым моделям ЛВМ:
Шприц-машина для восковых моделей
Бойлерклав
Установка отделения керамики
Пескосып и смеситель
+ 86 152 532 57083