В этой статье описывается выбор и апробация способа и технологии создания объемных газифицированных моделей.
Ключевые слова: Полистирол, газифицированные модели, литье
Свыше 75 % отливок всех металлических деталей получают, используя песчаные формы. Горения связующих материалов формовочного песка, прямой контакт металла с поверхностью формы, недостаточное газопроводность песка приводит к образованию значительных неровностей, пор, газовых включений на поверхностях деталей, что снижает качество получаемой заготовки.
Между тем, несмотря на более чем 50-летнюю, со времени своего возникновения, технологию получения металлических отливок высокой точности и сложности, литье по моделям из пенопласта, называемое литьем по газифицируемым моделям (ЛГМ), не получило широкого распространения (годовой объем в мире этим способом составляет 1,5 млн. тонн). [1]
Литьё по газифицируемым моделям — технология, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю. Его главным достоинством стала повышенная точность литья при значительном уменьшении затрат на оборудование и материалы по сравнению с технологией литья по выплавляемым моделям (Рис.1).
Рис. 1. Литьё и газифицируемые модели
Способ литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) обладает рядом преимуществ:
- исключаются из производственного процесса стержневое, формовочное и смесеприготовительное оборудование;
- применяется сухой кварцевый песок, а форма упрочняется с помощью вакуума;
- сокращается количество технологических операций и оборудования для финишной обработки отливок;
- открывается возможность комплексной автоматизации всего технологического процесса;
- используется недорогая и сравнительно простая оснастка;
- снижаются требования к квалификации рабочих и обслуживающего персонала;
- создаются экологически чистые цеха и участки высокой культуры производства;
- улучшаются условия труда.
Важнейшим этапом при ЛГМ является проектирование пресс-формы. Шероховатость поверхности модели (табл. 1) зависит от качества рабочей поверхности пресс-формы.
Таблица 1
Шероховатость модели объемной плотностью 25 кг/м3 в зависимости от рабочей поверхности пресс-формы
|
Класс шероховатости пресс-формы |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Класс шероховатости модели |
3 |
4 |
4 |
5 |
5 |
6 |
Технология ЛГМ продолжает активно развивается во всем мире, но многие российские компании продолжают использовать устаревшие методы литья — более дорогие, требующие больше усилий и времени. Проектировании процесса также сопряжено с проблемами связанными с расчетом площади поверхности и объема спроектированной модели. Данные характеристики необходимы для расчета расходных материалов (термокраска, формовочный песок, гранулы полистирола). Определение количества данных материалов на практике определяется эмпирически методом проб и ошибок, поэтому внедрению современного способа литья по ЛГМ мешает отсутствие единой методики расчета (рис.2) и укоренившиеся стереотипы [2].
Рис. 2. Эмпирическая схема движения материалов при литье по газифицированным моделям
Предприятие ООО «Ленское ремонтное электромеханическое предприятие» в процессе освоения данной технологии столкнулось с трудностями:- образование литейных раковины, — загазованность детали, — не соответствие шероховатости поверхности отливок конструкторским разработкам, повышенные расходы дорогостоящих расходных материалов в процессе изготовления форм и моделей.
Сегодня программное обеспечение позволяет заменить физический прототип пресс-формы ее виртуальным аналогом, а в процессе компьютерного анализа электронного образца решать те задачи, для выполнения которых раньше требовались натурные испытания. В отличие от физической модели, которая часто может быть изготовлена только после завершения всех этапов проектирования и подготовки производства, виртуальный прототип создается сразу после выработки основных требований к детали и формирования концептуальной технологии ее литья. Далее по мере детализации технологии литья может модифицироваться и виртуальный прототип конструкции пресс-формы. Таким образом, процесс проектирования новой пресс-формы сопровождается виртуальным макетированием, что позволяет оптимизировать ее конструкцию и технологию получения параллельно с их разработкой и тем самым своевременно обнаруживать и исправлять возможные ошибки [3].
На сегодняшний день существует достаточное количество разнообразных программ для 3D моделирования: Компас 3D,AutoCAD,T-FLEX CAD,SolidWorks и т. д. Поскольку большинство из них является проприетарным ПО (программное обеспечение, являющееся частной собственностью авторов или правообладателей) они зачастую не удовлетворяют критериям пользователей. В связи с этим применение ПО «Компас» в качестве основного средства моделирования целесообразно в связи с широким распространением программного продукта в России, возможностью формирования сборочной единицы из ранее смоделированных моделей, простотой моделирования изделий, а его наличие как базового, практически на всех промышленных предприятиях не требует дополнительных финансовых затрат на приобретение ПО.
Рис. 3. Программный продукт «Компас 3D», «AutoCAD», «NX (Unigraphics)»
В связи с изложенными авторами было определено следующее:
- решение задач по проектированию объемных моделей может быть выполнено с применением программного продукта «Компас 3D»;
- использование созданных моделей с помощью указанного программного обеспечение позволяет произвести вычисление поверхности и объёма детали, что дает возможность расчета необходимого количества расходных материалов и в процессе проектирования;
- было принято решение об использовании этого же ПО в качестве основного при выполнении работ по созданию обучающего комплекса промышленного предприятия ООО «Ленское ремонтное электромеханическое предприятие».
Литература:
1. Дорошенко В. С. Современная технология производства металлических отливок по моделям из пенопласта Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, г. Киев http://www.markmet.ru/forum/viewtopic.php?f=4&t=8
2. Шуляк В. С.. Литьё по газифицируемым моделям. — СПб.: НПО «Профессионал», 2007. — 408 с.
3. Изготовление комплексов ЛГМ http://www.cf.spb.ru/s/35
