Песчано-глинистая формовка

Компания ЧАО «Днепропромлит» является одним из лидеров рынка по производству высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, производящегося по технологии песчано-глинистой формовки (ПГС) на высокопроизводительных линиях горизонтальной безопочной формовки Heinrich Wagner Sinto FBO-II и Heinrich Wagner Sinto FDNX.

Высокая  производительность линий песчано-глинистой формовки Heinrich Wagner Sinto, установленных на нашем предприятии, достигается за счёт применения эффективных методик уплотнения песчано-глинистой  смеси и отсутствия необходимости в дополнительной обработке форм. Процесс производства форм максимально облегчен и высокотехнологичен. Процессы отверждения смеси в отличие от других сходных процессов происходят достаточно быстро, в полностью автоматическом режиме. Процесс песчано-глинистой формовки – быстрый, простой, технологичный и производительный.

На предприятии создан высокопроизводительный участок оборотного песка и участок заливки, необходимые для обеспечения проектной мощности линии на базе HWS FBO-II и HWS FDNX. Весь технологический процесс автоматизирован, включая подготовку формовочной смеси, формовку,  установку и снятие грузов, выбивку отливок.

Преимущества линии горизонтальной безопочной формовки:

  1. Работает на обычной формовочной смеси с обычным бентонитом без дополнительных требований к смеси (в отличие от вертикальных безопочных форм).
  2. Компактна, например размеры FBO-II — 2810х2890 мм (форма 500x400x130-200 мм), FDNX- 2365х2605 мм – (форма 450х350 мм).
  3. Выдает форму в сборе со стержнями, готовую к заливке.
  4. Монтаж без фундамента (напольный вариант, поставка в сборе).
  5. Горизонтальная форма существенно расширяет номенклатуру отливок.
  6. Простота простановки любых стержней в горизонтальную форму.
  7. Пескодувное заполнение и гидравлическое встречное прессование дают возможность производить тонкостенные отливки с глубокими карманами по самой современной технологии.
  8. Высокая производительность (до 150 ф/ч), идеально точная форма (никакого «расширения» формы), более чистые отливки.
  9. Возможность регулировать высоту верхней и нижней полуформ (минимальный расход смеси, универсальность, гибкость).
  10. Быстрая смена модельной оснастки. Нет никаких болтовых соединений, простая установка модельной плиты с автоматической фиксацией.
  11. Нижняя половина формы доступна оператору во время рабочего цикла машины для быстрой, безопасной и легкой установки стержней.
  12. Легкость в настройке и управлении. Все машины оснащены сенсорными экранами (простота программирования, память всех моделей и т.д.), что влияет на минимизацию времени обучения операторов. 

Использование машин для песчано-глинистой формовки Heinrich-Wagner-Sinto HWS FBO-II и HWS FDNX позволяет достигать максимальных результатов в качестве и номенклатуре отливок, а также сделать процесс максимально оптизированным.

Система заполнения смеси позволяет изготавливать точные формы с применением формовочной смеси с бентонитовым связующим. Автоматический механизм контроля давления устройства подачи и прессования песка обеспечивает равномерное уплотнение смеси и гарантирует качественное изготовление сложных отливок с глубокими карманами и малой толщиной стенок.

Такой процесс уплотнения позволяет варьировать высоту верхней и нижней полуформы независимо друг от друга. Это обеспечивает существенно более низкий расход смеси, а значит более экономичное производство благодаря оптимальному соотношению «металл-форма».

Ниже представлено схематическое изображение процесса формовки на установке Heinrich Wagner Sinto FBO-II. 

Автоматическая безопочная формовка является одним их наиболее востребованных в настоящее время процессов формовки в массовом производстве, благодаря таким важным факторам, как отсутствие потребности в опоках, высокая производительность (более 150 форм в час), компактность установок, упрощение процесса выбивки отливок, а также экологичность процесса. Изготовление безопочных форм на линиях горизонтальной безопочной формовки Heinrich Wagner Sinto FBO-II и Heinrich Wagner Sinto FDNX обеспечивает высокое качество производимых стальных и чугунных отливок, а также равномерность уплотнения смеси.

Ниже представлено схематическое изображение процесса формовки на установке Heinrich Wagner Sinto FDNX: 

 

Основными достоинствами изготовления форм на основе песчано-глинистой формовки ПГС являются:

  • Традиционность и хорошая изученность производственного метода;
  • Высокая технологичность процесса – практически весь процесс формовки проходит в автоматическом режиме
  • Эконосическая эффективность — относительно низкая стоимость формовочных материалов дает возможность снизить себестоимость готовой отливки;
  • Высокая производительность – время, затрачиваемое на производство форм, в соотношении с их количеством обеспечивает наилучшие показатели среди литейных процессов;
  • Экологичность – благодаря отсутствию агрессивных органических связующих, смесь может быть приготовлена с использованием веществ исключительно природного происхождения.

 

Ознакомиться с характеристиками и техническими спецификациями оборудования для ПГС — формовки 

Вакуум-пленочная формовка

Компания ООО «Днепропромлит» стремится к постоянному внедрению инноваций в литейное производство. Такие инновации подразумевают, в первую очередь, технологические усовершенствования, связанные с внедрением новых образцов оборудования. Мы заботимся о том, чтобы поставлять нашим клиентам готовые решения по литью из чугуна и стали, изготовленные на высококлассном оборудовании с лучшими показателями «цена — качество». 

В 2010 году нашей компанией приобретена установка для вакуум-пленочной формовки по V-process (Вакуумно-Пленочная Формовка). В 2012 году была запушена линия вакуумно-пленочной формовки с карусельным столом модели VDT-6  фирмы HWS-Sinto (Heinrich-Wagner Sinto), Германия.

Литье методом вакуум-пленочной формовки (V — процесс, разработанный в Японии) — формовка в опоках сухим песком без связующего, который спрессовывается и удерживается в опоке с помощью синтетических полимерных пленок и вакуума. При заливке металла пленка газифицируется; газ проникает в форму, где конденсируется на холодных зернах песка, выполняя роль связующего. Этот способ применяется для получения отливок корпусов для газо- и нефтедобывающей промышленности, железнодорожных деталей и других изделий, работающих в условиях повышенного давления и агрессивных сред.  Вакуум-пленочная формовка является одним из наиболее прогрессивных способов литья для получения высококачественных отливок с превосходным качеством поверхности без доводок (шероховатость ≈100 мкм для стали, для других отливок RZ-70 и выше). 

Преимущества изготовления форм по V-процессу:

  • заполняемость формы при заливке выше на 25-30% чем при сырой формовке;
  • форма обеспечивает минимальную температуру заливки металла за счет высокой заполняемости и теплоемкости;
  • самая низкая себестоимость отливок, на 25-30% дешевле отливок, полученных в песчаной форме, и в разы дешевле аналогичных отливок в формах из ХТС (холодно-твердеющие смеси);
  • нет необходимости в приготовлении смеси, так как операции проводятся с сухим песком;
  • отсутствие отходов и системы регенерации смеси, высокая экологичность;
  • возможность изготовления тонкостенных стальных отливок;
  • долгий срок службы моделей, низкий износ моделей, отсутствие контакта модели с песком (только с пленкой, что исключает износ);
  • минимальный расход материалов;
  • существенное уменьшение условий для возникновения «горячих трещин»;
  • возможность выбивки отливок при высоких температурах;
  • меньше затрат на термообработку отливок;
  • отсутствие необходимости в специальном обучении персонала.

V-процесс, находясь в постоянном развитии, доказал свою эффективность при изготовлении чугунных отливок. Благодаря высокой экологичности V-процесса, по сравнению с другими известными способами формовки, перспективы расширения его применения практически неиссякаемы. V-процесс позволяет существенно сократить инвестиции в модернизацию литейного производства. При этом полученные не только более качественные, но и более экономичные отливки.

Важнейшей характеристикой данной технологии является использование сухого кварцевого песка без связующего, а также тонкой пластичной пленки при давлении вакуума от 0,3 до 0,6 бар.

Чугунные и стальные отливки, полученные по V-процессу, характеризуются, прежде всего, высоким качеством поверхности и превосходной размерной точностью. При определенных условиях возможен также отказ от обычно необходимого уклона на модели. В отдельных, частных случаях это может устранить необходимость трудоемкой обработки.

Метод вакуум-пленочной формовки основан на технологии создании вакуума, который увлекает термопластичную пленку вниз на контур соответственно подготовленной модели и сохраняет стабильность формы при заливке и охлаждении вплоть до процесса отделения отливки.

Краткое описание V-процесса: На закрытую камеру, из которой впоследствии удаляется воздух (пустотелый корпус подмодельной плиты), устанавливается модель. Над натянутой на раму термопластичной пленкой (модельной пленкой) находится нагревательное устройство. Подогретая пластичная пленка опускается на модель. В подмодельной плите устанавливается вакуум в 0,5-0,6 бар; пленка натягивается на модель, в точности повторяя ее контуры. После этого на пленку наносится краска.

Двустенная, оснащенная вакуумными трубами и всасывающими окнами (с внутренней стороны) опока опускается на модельную оснастку. Опока наполняется обычным сухим песком без связующего. Контрлад полуформы покрывается вакуумной пленкой. Затем песок уплотняется между двумя слоями пленки посредством вакуума. После отключения вакуума в подмодельной плите часть формы, с обеих сторон „закрытая“ пленкой и далее удерживаемая вакуумом, снимается с модельной оснастки.

Нижняя полуформа изготовляется и поворачивается аналогичным образом. Проставляются необходимые стержни; обе части формы собираются в готовую форму. Пониженное давление поддерживается в процессе заливки и на начальном этапе затвердевания жидкого металла.

При заливке пленка испаряется, либо сгорает под влиянием заливаемого металла. Под воздействием вакуума остатки пленки проникают в краску формы и вместе с частицами песка образуют тонкую оболочку, которая упрочняет поверхностный слой формы. Далее этот процесс поддерживается наносимым слоем краски. Для выбивки опоки вакуум отключается, песок «самотёком» высыпается, отливка освобождается для дальнейшей транспортировки.

Важные преимущества V-процесса:

  • Отсутствие износа модели.
  • Возможность изготовления тонкостенных отливок.
  • Минимальное количество заусенцев, либо полное их отсутствие на отливке.
  • Низкие затраты на зачистку.
  • Экологически чистая технология, не требующая дополнительных затрат на утилизацию.

Размерная точность

Размерная точность обусловлена особым рабочим процессом при использовании

вакуумной технологии:

  • Использование чрезвычайно мелкозернистого отсортированного формовочного песка.
  • Высокая и равномерная степень уплотнения песка.
  • Отсутствие износа модельной оснастки.
  • В большинстве случаев отсутствие необходимости уклона
  • Для извлечения модели из формы не требуется вибрация.
  • Отсутствие движения стенок формы по причине высокой прочности формы.
  • Отсутствие деформации формы по причине испаряющихся добавок к формовочному материалу.

Результатом этого является размерная точность и повторяемость веса отливок. Это относится также к отливкам больших размеров, тяжелым отливкам, а также к отливкам сложных геометрических форм. Также обеспечивается высокая степень воспроизводимости при серийном производстве, от партии к парии не наблюдается каких-либо различий. В качестве исходного значения для размерной точности может быть задано около + \ — 0,3%.

Сохранение размеров и точность их воспроизведения, достигаемые при вакуумном способе, являются прекрасными исходными условиями для обработки; в особой степени требования, предъявляемые современными технологиями обработки, выполняются на обрабатывающих центрах с ЧПУ.

Литье без конусности

В отличие от отливок, изготовляемых по традиционным технологиям, при V-процессе возможно по крайней мере частично отказаться от уклона модели. Благодаря реверсивному переключению вакуума в процессе производства песчаных форм, например при отрыве полуформы от модели, между моделью и пленкой практически не возникает сопротивления трения; таким образом, модель легко извлекается и при уклоне формы 0°. В этой области рекомендуется совместная работа конструкторов и литейщиков по разработке экономичного решения с целью максимального использования данного преимущества вакуумной технологии в производственном процессе.

Чистота поверхности вакуумных отливок настолько высока, что применяемая в обычных случаях для удаления остатков формовочных материалов струйная обработка (например, дробеструйная очистка) может даже оказать негативное воздействие, т.к. после такой обработки отливка будет иметь более шероховатую поверхность, чем сразу после выбивки.

Снижение затрат при производстве вакуумных отливок начинается уже на этапе изготовления модели. Благодаря тому, что пленка не допускает непосредственного контакта формовочной смеси с моделью, и, следовательно, предотвращает износ модели, нет необходимости использования дорогостоящих металлических либо пластмассовых моделей: для производства вакуумных отливок подходят достаточно стабильные деревянные модели. Возможно также использование старых моделей, применяемых в обычных способах формовки. Что касается отверстий для подачи вакуума, их выполнение не связано с какими-либо трудностями, они могут быть проделаны впоследствии без каких-либо проблем простым сверлением.

Благодаря высокому качеству поверхности литья, изготовленного вакуумно-пленочным способом, а также малому допуску, снижается объем механообработки (в отдельных случаях возможен полный отказ от нее). Это имеет место, прежде всего, в тех случаях, когда возможен отказ от уклона формы.

V-процесс предлагает множество возможностей сэкономить материал и таким образом удовлетворить требованиям, предъявляемым к тонкостенному литью. Жесткие рамки допуска разрешают соответствующее уменьшение толщины стенки несущего поперечного сечения. Далее, по сравнению с другими способами формовки, например, с песчано-глинистой формовкой, благодаря нанесению на пленку слоя краски, заполняемость формы металлом улучшается на 30%, что, помимо прочего, обусловлено тем, что во время процесса заливки при помощи вакуумной системы из формы удаляется как воздух, так и литейные газы.

Высокая стабильность вакуумных форм также влияет на экономичность, т.к. она создает предпосылку для так называемого изготовления чугунных отливок без питателя, при котором происходит улучшение производительности.

Таким образом, можно выделить следующие преимущества V-процесса:

  • Снижение затрат на модель.
  • Отказ от постоянных форм при изготовлении отливок из легких металлов.
  • Низкий объем механообработки.
  • Улучшение обрабатываемости.
  • Уменьшение массы конструкции.
  • Отливки с низкой внутренней напряженностью.

 

Ознакомиться с характеристиками и техническими спецификациями оборудования для вакуум-пленочной формовки (V-процесс)