Литье лгм что это такое

ЛГМ – современная технология литья

По технологии ЛГМ модели изготавливают из пенополистирола (реже из других пенопластов) и помещают в формы из сухого песка без связующего. Для серийного производства моделей используются полуавтоматы из упаковочной отрасли, где их применяют для производства фасонной упаковки, легкой тары и декоративных панелей. Цикл производства пенопластовых моделей составляет около 2,5…3 мин. Также для серии отливок производят модели из порошка полистирола в легких алюминиевых пресс-формах, нагреваемых до 130 °С. Для разовых и крупных отливок массой до нескольких тонн подходит вырезание моделей из плит пенопласта, а также вырезание на гравировально-фрезерных станках с ЧПУ. Модель и полученная по ней отливка имеют высокую точность и конкурентный товарный вид.

При использовании технологии ЛГМ традиционная разъемная литейная форма не нужна, модель достаточно поместить в контейнер и засыпать сухим песком, затем песок уплотняется вибрацией в течение 1…1,5 мин, при этом отпадает потребность в высокоточных формовочных машинах прессования, встряхивания, устройствах сборки форм. При заливке металл испаряет модель и заполняет освобождающийся объем. Образующийся при этом дым откачивают из контейнера при разрежении примерно в 0,5 атм и подают для обезвреживания в систему термокаталитического дожигания, где окисляется не менее 98% вредных соединений. Продукты окисления в виде водяного пара и двуокиси углерода выбрасываются в атмосферу за пределами цеха. Такое удаление газов в 10. 12 раз снижает уровень загрязнения атмосферы цеха по сравнению с литьем в традиционные песчаные формы.

В условиях жесткой конкуренции в литейном бизнесе требуется быстро обновлять ассортимент продукции, выпускать мелкие и средние серии отливок с высокой точностью размеров и масс. Метод ЛГМ оказался наиболее подходящим для небольших цехов с гибкими технологиями получения отливок высокой точности и сложности. Способом ЛГМ получают отливки из чугуна и стали всех видов, бронзы, латуни и алюминия всех литейных марок. До 90% отливок можно применять без механической обработки. Создаются небольшие производственные цехи с простым оборудованием, одинаковым для черных и цветных сплавов.

Модель полностью соответствует будущей отливке, можно промерять ее стенки, чего при обычной формовке для сложных, с несколькими стержнями отливок сделать невозможно. Исключается смещение стержней и форм при сборке, так как отсутствуют сами стержни.

Технология безвредная, поскольку не применяются токсичные связующие, формовочные и стержневые песчаные смеси, не требуется транспортировать их и выбивать отливки. Например, 1 м3 пенополистирола модели весит 25 кг, он замещается 7 т жидкого чугуна, т. е. на 1 т литья расходуется 3,6 кг полимера. В формах из смоляных холоднотвердеющих смесей на 1 т литья расход составляет 90 кг полимерного связующего, или в 90:3,6=25 раз больше.

Формовочный песок после извлечения из формы отливок транспортируют по закрытой системе трубопроводов пневмотранспорта, исключающей пыление в воздухе. В установке терморегенерации песок освобождается от остатков конденсированных продуктов деструкции пенополистирола, а затем после охлаждения опять подается на формовку. Таким образом, повторно используется около 97% песка.

Значительную часть бункеров, трубопроводов и оборудования комплекса по охлаждению и складированию оборотного песка обычно монтируют за пределами цеха у внешней его стены, при этом сухой песок, который не боится мороза, быстрее охлаждается на открытом воздухе. Изолирование в закрытых трубопроводах потока песка, отсасывание из формы и последующее дожигание газов в сочетании с весьма чистым модельным производством дает возможность создать экологически чистые цехи высокой культуры производства.

Технологические потоки и пространственное размещение моделей в контейнере удобно компьютеризировать, а при изготовлении модельной оснастки все чаще применяют 3D-графику для программирования станков с ЧПУ.

Особенно большая экономия получается при литье сложных отливок из износостойких сталей (траки и детали гусениц, бронефутеровок, корпусные детали), так как резко снижаются затраты на их механообработку. Технология позволяет отливать без ограничений по конфигурации отливок колеса, звездочки, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, коленчатые валы и др. Капитальные затраты на организацию производства сокращаются в 2. 2,5 раза, также как и сроки ввода его в эксплуатацию. Для ремонтного литья легко разместить такие участки при кузнях, термических, ремонтных и других цехах.

Технология ЛГМ позволяет лить не только металлы и сплавы, но и получать композиты и армированные конструкции. Для этого в модель предварительно вводят различные детали или материалы, которые армируют конструкцию или формируют композит.

К этой технологии проявляют серьезный интерес практически все ведущие машиностроительные компании, о чем свидетельствует возрастающий поток патентной информации. Ряд российских предприятий также используют технологии ЛГМ. Цехи и участки с этой гибкой технологией стремительно множатся по всему миру, от Америки до Китая. General Motors, Ford Motors, BMW, FIAT, Volkswagen, Renault и ряд других фирм полностью перешли в 1980–1990 гг. на изготовление отливок блоков цилиндров, головок блока, впускных и выпускных коллекторов, коленчатых валов методом ЛГМ.

На этой технологии свыше тридцати лет специализируется Институт ФТИМС Академии Наук Украины (г. Киев), который поставляет оборудование и занимается организацией и реконструкцией литейных цехов.

Источник

Литьё по газифицируемым моделям

Литьё по газифицируемым моделям — технология, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю. Литьё по газифицируемым моделям как новый технологический процесс появился в середине 50-х годов. Его главным назначением было повысить точность литья при значительном уменьшении затрат на оборудование и материалы по сравнению с технологией литья по выплавляемым моделям.

Способ литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) обладает рядом преимуществ [источник не указан 909 дней] :

Содержание

Преимущества

Затраты на организацию производства ЛГМ, включают в себя проектирование и изготовление пресс-форм. Технология ЛГМ позволяет получать отливки весом от 10 грамм до 2000 килограмм с чистотой поверхности Rz40, размерной и весовой точностью до 7 класса (ГОСТ 26645-85).

Технология ЛГМ продолжает активно развивается во всем мире, но многие российские компании продолжают использовать устаревшие методы литья — более дорогие, требующие больше усилий и времени. Внедрению современного способа литья по ЛГМ мешает недостаток информации и укоренившиеся стереотипы.

Технологический цикл

Изготовление моделей

Для изготовления моделей используется литейный полистирол мелких фракций 0,3 мм — 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Полистирол предварительно подвспенивается на паровой ванне и просушивается. В пресс-формы задувается подвспененный полистирол, пресс-формы устанавливают в автоклав и выдерживают до спекания гранул полистирола. Затем охлаждают и достают готовые модели. Другой способ изготовления моделей — на модельных автоматах, что повышает производительность в 2-4 раза.

Формирование куста и окраска моделей

Модели собираются в блоки (кусты) склеиванием, либо припаиваются. Окраска блоков моделей производится в 1 слой специальным противопригарным покрытием путем окунания в ванну, либо при сложной конфигурации отливок, обливом. Сушка окрашенных блоков производится в камере при температуре 40-60С в течение 2-3 часов.

Формовка

Формовка блоков моделей производится в специальные опоки на вибростоле постепенной засыпкой песком, либо послойно.

Подача опок на заливочный участок

Заформованные опоки подаются на заливочный участок. Опоки подсоединяются к вакуумной системе. Наверх формы укладывается полиэтиленовая пленка. После включения вакуумного насоса и системы очистки газов, формовочный песок приобретает необходимую прочность.

Заливка металла

Заливка металла производится прямо в полистирольные стояки. Горячий металл выжигает (газифицирует) полистирол и занимает его место. Выделяющиеся газы отсасываются через слой краски в песок вакуумной системой. Металл точно повторяет форму полистирольного блока с моделями.

Охлаждение отливок

Залитые блоки моделей остывают в песке от 5 минут до нескольких часов в зависимости от толщины, массы детали и технических условий, оговоренных технологическим процессом.

Отрезка и очистка деталей

После извлечения блоков из опоки и отрезки отливок от литниковой системы, они проходят очистку от остатков антипригарного покрытия.

Влияние на экологию

Применение технологий литья по газифицируемым моделям — важный шаг в области охраны окружающей среды. ЛГМ-технологии активно применяются во всем мире.

В традиционном литейном производстве основной источник токсичных веществ, выделяемых в атмосферу, — это связующие материалы и синтетические смолы, используемые при изготовлении стержней и форм. При заливке, вредные вещества выделяются в воздух производственного помещения, и его очистка представляется довольно сложным мероприятием. При ЛГМ-процессе модель для отливки создается из пенополистирола. В процессе выжигания полистирол полностью разлагается на газообразные составляющие. Опоки с моделями для заливки подключены к вакуумной системе, поэтому все вредные газы поступают сразу в систему очистки, практически не попадая в помещения.

Литьё по газифицируемым моделям относится к малоотходному производству. Формованный песок тщательно просевается, подается элеваторами в охладитель, после чего возвращается на формовку. При этом удаляются вредные газы и пыль. Антиприграрные покрытия на водных связующих практически не загрязняют песок и легко отделяются при просеивании и в системе охлаждения. Один-два раза в год песок очищают методом терморегенерации. Для удаления пыли на производствах используются аспирационные установки и циклоны с высокой степенью очистки. Многократное использование песка позволяет добиться минимальных потерь — всего 0,5-1 % (пыль кварцевого песка, остатки краски). На комплексах литья по газифицируемым моделям используется оборотное водоснабжение плавильных печей. Используемое тепло не утилизируется. Оно используется для обогрева производственных помещений, а также подается в помещения для сушки и хранения полистирольных моделей. Это позволяет значительно снизить внешнее водопотребление и слив отработанной воды в канализацию, а также минимизировать потребление электрической или тепловой энергии, требуемой для обогрева. Это скорее относится к косвенной защите окружающей среды. Водоснабжение не сильно влияет на экологичность производства, но снижение потребления энергии от внешних источников снижает вред, наносимый природе котельными или электростанциями.

Формовка

Во всей технологической цепочке литья по газифицируемым моделям формовка является одним из важнейших факторов для получения точных отливок высокого качества. Формовка — это заполнение опоки с полистирольными моделями песком. С этим связаны две сложности. Первая — заполнить песком все свободное пространство в опоке, все полости и каналы моделей. Если этого не сделать, то металл при заливке прорвется через стенку пригарного покрытия и уйдет в песок. Вторая сложность — формовка деталей с тонкими стенками. Слишком сильное или неравномерное воздействие песком может повредить деталь.

Упрощенный алгоритм формовки выглядит так:

Источник

Модели для литья — точное литье повыплавляемым, газфицируемым

Особенность литья по разовым моделям заключается в однократном использовании модели, которая остается в форме и удаляется из нее путем выплавления, газофицирования, растворения, испарения или размораживания. Наиболее эффективными для применения в литейном производстве оказались выплавляемые и газофицируемые модели.

Модельные материалы

Материалом для изготовления газифицируемых моделей служит вспенивающийся полистирол, который представляет собой синтетический полимерный продукт суспензионной полимеризации стирола в присутствии эмульгатора, стабилизатора и порообразователя. В качестве порообразователя чаще всего используют изопентан. Применяемые для изготовления моделей гранулы вспенивающегося полистирола представляют собой полупрозрачные или белые непрозрачные шарики диаметром до 3,2 мм с внешней твердой полистирольной оболочкой, внутри которой находится жидкая фаза – изопентан. Чем тоньше стенки модели, тем мельче должны быть гранулы вспенивающегося полистирола. При нагреве до 27,9оС изопентан закипает и превращается в газ с увеличением объема, а при 80 – 90оС полистирольная оболочка размягчается и под действием давления газа деформируется. При этом объем гранул увеличивается в 10 – 40 раз. Этот процесс называется «вспениванием гранул полистирола». При вспенивании гранул в замкнутом объеме они спекаются в монолитную массу, точно воспроизводящую конфигурацию ограничивающей ее рост конструкции.

Для изготовления отливок по газифицируемым моделям пенополистирол должен обладать следующими свойствами:

Разновидности видов выплавляемых моделей

В основе модельного литья лежит удаление специального состава одним из следующих способов:

Выплавляемые смеси для точного модельного литья представляют легкоплавкие материалы (парафин, воск и аналоги). Удаление состава идет с помощью нагрева горячим воздухом, паром, горячей водой, температура которых выше температуры плавления самого модельного состава.

Выжигаемые смеси выполняют из обычного или вспененного полистирола. В этом случае удаление первоначальной формы происходит на стадии прокаливания оболочки, так температура в этом случае значительно выше плавления полимеров.

Растворяемые составы для модельного литья имеют основу в виде синтезированной мочевины (карбамида), нитрата калия или натрия, ряда других материалов, которые хорошо растворяются в воде. Для удаления вещества используют обычную теплую воду.

Изготовление моделей

Модельный состав, состоящий из двух или более легкоплавких компонентов: парафина, стеарина, жирных кислот, церезина и др., в пастообразном состоянии запрессовывают в прессформы (рисунок 2.5, а). В качестве материала прессформ в зависимости от вида производства используют гипс, пластмассы, легкоплавкие металлы, сплавы, сталь или чугун. После затвердевания модельного состава прессформа раскрывается и модель (рисунок 2.5, б) выталкивается в ванну с холодной водой.

Рисунок 2.5 – Последовательность операций процесса литья по выплавляемым моделям:

1 – прессформа; 2 – модельный состав; 3 – модель; 4 – модельный блок;
5 – емкость с керамической суспензией; 6 – специальная установка для обсыпки; 7 – кварцевый песок; 8 – бак с водой; 9 – устройство для нагрева воды; 10 – электрическая печь; 11 – оболочки; 12 – жаростойкая опока;
13 – ковш с расплавленным металлом

Технология

Этот метод используется для производства изделий из разных сплавов. Обеспечивается показатель качества до ±0,005 мм на каждые 25 мм поверхности. Указанная точность позволяет изготавливать изделия, которые не требуют дополнительной обработки. Залог успешности технологического процесса в том, что модель производится из быстро плавящегося вещества. Используется парафин, воск, канифоль либо их смесь.

Технологический процесс состоит из действий:

В итоге, оно подлежит для проведения термической обработки и снятия контрольных мерок. Таким образом изготавливаются отливки необходимого размера и конфигурации.

Требования к используемым модельным составам

Вне зависимости от типа и вида материала для получения модели к ним предъявляют следующие требования:

Изготовление моделей из пенополистирольных плит

Преимущества

Затраты на организацию производства ЛГМ, включают в себя проектирование и изготовление пресс-форм. Технология ЛГМ позволяет получать отливки весом от 10 грамм до 2000 килограмм с чистотой поверхности Rz40, размерной и весовой точностью до 7 класса (ГОСТ Р 53464-2009).

Технология ЛГМ продолжает активно развивается во всем мире, но многие российские компании продолжают использовать устаревшие методы литья — более дорогие, требующие больше усилий и времени. Внедрению современного способа литья по ЛГМ мешает недостаток информации и укоренившиеся стереотипы.

Покрытие моделей огнеупорной оболочкой

Модельный блок погружают в керамическую суспензию, налитую в емкость (рисунок 2.5, г), с последующей обсыпкой кварцевым песком в специальной установке (рисунок 2.5, д). Используемая керамическая суспензия состоит из огнеупорных материалов (пылевидный кварц, тонкоизмельченный шамот, электрокорунд и другие материалы) и связующего (гидролизованный раствор этилсиликата).

Затем модельные блоки сушат 22,5 ч на воздухе или 20 – 40 мин в среде аммиака. На модельный блок наносят 46 слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Выплавление модельного состава из форм производят в горячей воде (80 – 90°С) (рисунок 2.5, е). При выдержке в горячей воде в течение нескольких минут модельный состав расплавляется, всплывает на поверхность ванны, откуда периодически удаляется для нового использования.

Классификация применяемых составов для точного литья

Материал можно сгруппировать по нескольким параметрам: основа, тип используемого наполнителя, температурный диапазон запрессовки в пресс-форму, размер линейной усадки.

По первому параметру смеси делят на следующие группы:

В зависимости от типа используемого наполнителя в пастообразном видемодельные составы делят на несколько групп:

В зависимости от каждого из следующих типов определяется маркировка модельных составов. На практике применяют чаще всего парафиново-стеариновые модельные смеси, имеющие доступную стоимость и хорошие характеристики. Они могут многократно использоваться при условии регенерации после 5-6 циклов. Последняя выполняется серной кислотой, которую добавляют в нагретую до 70-90 градусов смесь с последующим перемешиванием и выдержкой при этой температуре в течение часа. За это время происходит выпадение осадка, который удаляется, а в оставшуюся часть добавляется жидкое стекло. Последнее удаляет остатки серной кислоты, которая выпадает в удаляемый осадок в течение 2-3 часов. Завершающей стадией регенерации модельного состава остается добавление 3-5% свежего стеарина, который частично теряется во время обработки серной кислотой.

Формовка

Во всей технологической цепочке литья по газифицируемым моделям формовка является одним из важнейших факторов для получения точных отливок высокого качества. Формовка — это заполнение опоки с полистирольными моделями песком. С этим связаны две сложности. Первая — заполнить песком все свободное пространство в опоке, все полости и каналы моделей. Если этого не сделать, то металл при заливке прорвется через стенку пригарного покрытия и уйдет в песок. Вторая сложность — формовка деталей с тонкими стенками. Слишком сильное или неравномерное воздействие песком может повредить деталь.

Упрощённый алгоритм формовки выглядит так:

Подготовка литейных форм к заливке

После извлечения из ванны оболочки промывают водой и сушат в шкафах (1,52 ч при 200°С). Затем оболочки ставят вертикально в жаростойкой опоке, вокруг засыпают сухой кварцевый песок и уплотняют его, после чего форму направляют в электрическую печь (рисунок 2.5, ж), в которой ее прокаливают (не менее 2 ч при 900 – 950°С).

В печи частички связующего спекаются с частичками огнеупорного материала, влага испаряется и остатки модельного состава выгорают.

Заливка расплавленного металла из ковша производится сразу же после прокалки в горячую литейную форму (рисунок 2.5, з).

Плюсы и минусы процесса

Литьё по выплавляемым моделям имеет свои преимущества:

Присутствуют и недостатки:

Как видим, литьё по выплавляемым моделям обладает достаточным количеством преимуществ, по этой причине оно широко применяется в различных отраслях машиностроения.

Цеха для литья по выплавляемым моделям находятся во многих самодостаточных заводах. Это позволяет делать качественные детали с большой точностью в короткие сроки, экономя денежные средства.

Основные этапы литья по выплавляемым моделям

Принципиально процесс не отличается от классического литья в песчаные смеси, подразумевая заливку в готовую форму расплавленного цветного сплава или стали. Непосредственно литье включает следующие этапы:

На первом этапе происходит подготовка пресс-формы, ее заполнение модельным составом и ожидание затвердевания с последующим извлечением. Получение формы включает обсыпку и сушку твердой модели. В дальнейшем происходит удаление модельной массы горячим воздухом, водой или иным методом с дожигом оставшейся массы во время прокаливания. На финальном этапе происходит непосредственно литье с последующим отпуском, удалением форм и литниковой системой, первичной обработкой заготовок дробеструйным методом или сжатым воздухом.

Для получения качественного литья по модельным составам не допускается. На практике это означает, что разбивать форму можно через 5-6 часов. В условиях производства используют вибрационный стол, а затем удаляется литниковая система и при наличии облой. Последнее может использоваться повторно для изготовления деталей без каких-либо ограничений.

Источник