В условиях высокой конкуренции на поставку качественной литейной продукции производители все чаще обращают внимание на возможности технологии вакуумно-пленочной формовки (ВПФ), позволяющей решать сразу несколько главных проблем производства, таких как:
• повышение качества выпускаемого литья;
• снижение себестоимости литейной продукции;
• повышение экологической безопасности производства.
Существующие предложения по поставке технологического оборудования для организации такого производства, а иногда и недостаточная грамотность специалистов (из-за отсутствия необходимой и доступной информации об этой технологии) чаще всего приводят к выбору оборудования наиболее известных разрекламированных производителей. Полагаясь на опыт изготовителей оборудования и помощь их менеджеров, при подготовке заказа на поставку такого оборудования, имея в качестве советников собственных специалистов, не владеющих в должной мере данной технологией, заказчик получает не всегда соответствующее его производству технологическое оборудование.
Проведенный анализ работы предприятия, использующего комплекс автоматической линии вакуумно-пленочной формовки производства фирмы HWS-Sinto (Германия), продемонстрировал наличие недоработок технологического оборудования, проблемы с технологическим обеспечением литейного предприятия, существенно влияющие на качество производимого литья.
Одной из главных проблем предприятия, кроме так и не достигнутой производительности, является большой процент получения бракованной продукции, которой намного больше, чем на предприятиях, использующих другие, менее перспективные литейные технологи (по некоторым видам отливок брак достигает 40 %).
Расчетная производительность линии составляет 10 форм в час, фактическая – не более 5 форм в час. Следующий размер опок в свету: 1500×1500×400 и 1500×1500×750.
Для более 80 % объемов производимого литья высота верхней опоки (750 мм) технологически не соответствует необходимой (максимум 500 мм), что приводит к:
- необоснованному обороту формовочного песка (более 0,5 м3 песка на одну форму) и его потерям на обороте;
- затратам на его регенерацию и транспортировку;
- перерасходу жидкого металла на 10-15 %.
1. Основные причины:
1.1. Отсутствие возможности удаления газов из стержней при заливке форм металлом. Использование газонепроницаемых материалов при изготовлении стержней и краски, выделяющей большой объем газов при контакте с жидким металлом, приводит к попаданию газов и частиц облицовки стержней и стержневого состава в металл, к взрывам, к выбросам металла.
Решение: даны рекомендации и проведены опытные работы по принудительному удалению газов из стержней (сверление отверстий в знаковых частях стержня и создание наколов в знаковых частях формы, создание наколов в толстых внутренних стенках стержня). Проводятся опытные работы по снижению выделения газов из краски – метод выжигания краски (иногда требуется подбор другого состава краски с меньшим выделением газов при нагреве, а также другого состава стержневой смеси). Начаты работы по улучшению газопроницаемости стержневого материала (снижен объем используемой смолы в составе стержневого материала).
1.2. Низкий вакуум в полуформе верха при заполнении готовой формы металлом приводит к обрушениям и взрывам в форме, способствует образованию различных дефектов.
Решение: предложено установить на опоку верха торцевые фильтры (имеются в наличии). Готовится предложение по использованию П-образных торцевых фильтров (разработка К, Д), позволяющих работать с большой номенклатурой разнообразных отливок.
1.3. Использование несоответствующих литейных технологий на отливки: приводит к образованию турбулентного потока жидкого металла внутри формы, к взрывам, к обрушениям, выбросам металла, к разнообразным дефектам литья (в этом случае требуется спокойное, ламинарное заполнение формы); приводит к увеличению объема заливаемого металла в форму (необходимо от 10 до 40 % в зависимости от существующих моделей на отливки).
Решение: начата разработка усовершенствованных литейных технологий на отливки «Корпус Ду 300» (получены первые опытные отливки) и «Корпус ПМКП».
1.4. Неполное соответствие технологического оборудования для производства некоторых видов отливок, особенно плоских отливок (требуется наклон форм при заливке их металлом, что не предусмотрено имеющимся оборудованием).
Решение: проводятся работы по созданию условий заполнения форм с плоскими отливками без наклона и образования дефектов – для отливки «Корпус ПМКП».
2. Вспомогательные причины:
2.1. Использование формовочных песков крупных фракций (существующий средний размер песка составляет 0,25 мм, при необходимом 0,1-0,16 мм) приводит к увеличенному расходу вакуума, образованию пригара, обрушению форм, появлению раковин и т. п.
Решение: проведен рассев существующего песка. Выданы рекомендации по просеиванию существующего песка для удаления крупных фракций (более 0,2 мм). Рекомендовано в дальнейшем приобретать песок требуемых основных фракций (0,063; 0,1; 0,16).
2.2. Использование толстой облицовочной пленки (используется толщиной 0,125 мм, при достаточной от 0,08 до 0,1 мм) приводит к повышенному расходу пленки и вакуума, излишнему выделению газов при ее термическом разложении и образованию различных дефектов (газовые раковины, пористость, науглероживание и т. п.).
Решение: предложено провести испытания облицовки высоких моделей более тонкими пленками (толщиной 0,08 и 0,1 мм), и в дальнейшем использовать только их.
2.3. Неравномерность антипригарного покрытия форм, когда из-за недостаточного времени сушки покрытия (меньше 3 минут при толщине слоя до 0,3 мм) появляются обширные подтеки покрытия (краски), влияющие на образование раковин и различных включений в металл.
Решение: рекомендуется увеличить время сушки антипригарного покрытия, если существующее оборудование позволяет это сделать, либо провести испытания по увеличению скорости сушки (увеличить мощность, скорость обдува).
2.4. Несовершенная облицовка выпоров, стояка и прибылей (съемных элементов) и несоответствующий способ удаления пленки над съемными элементами (влияет некачественно работающее дозирующее устройство загрузки песка в опоки) приводят к попаданию песка в полость формы при сборке и транспортировке.
Решение: предложен и опробован способ облицовки съемных элементов полиэтиленовыми пакетами. Рекомендуется вручную производить зачистку верхних поверхностей съемных элементов для контакта с герметизирующей пленкой с последующей обрезкой паяльником, либо отладить работу дозатора до равномерного разравнивания песка по форме.
2.5. Неправильно производится заливка форм – чаша стояка во время заливки должна быть заполнена металлом (влияют существующие размеры литниковой системы). Не выдерживается время после заливки металла в стопорный ковш (необходимо от 10 до 15 минут, а фактически затрачивается 7 минут). Все это приводит к созданию турбулентного движения металла внутри форм и размыванию стенок литниковой системы, а также попаданию шлака в полость форм.
Решение: проводится разработка новой литниковой системы для отливок «Корпус Ду 300» и «Корпус ПМКП». Рекомендовано увеличить время выдержки металла в ковше до необходимого.
2.6. Отработка литейных технологий на новые отливки либо доработка существующих модельных комплектов на автоматической линии, в процессе выполнения программы производства, приводит к невозможности полного контроля операций в процессе формовки и внесения необходимых местных изменений модельного комплекта при испытаниях, а также повышает время на производство форм и увеличивает вероятность появления дефектов.
Решение: рекомендуется создание тестового участка в зоне работы основного заливочного участка с использованием существующих опок и существующей вакуумной системы (возможно, будет предложен вариант размещения тестового участка в цеху и разработано упрощенное оборудование (оснастка). Рекомендуется обязательное участие вашего технолога при любых опытных работах. При невозможности создания тестового участка необходимо создать условия для проведения облицовки новых моделей до установки на линию (особенно для моделей с закрытыми прибылями, рекомендуемыми для существующего типа опок).
2.7. Смешивание формовочного и стержневого песков разных фракций на выбивке приводит к постепенному увеличению основных фракций формовочного песка, что влияет на основные параметры работы линии (расход вакуума) и приводит к образованию разного рода дефектов, описанных выше.
Решение: рекомендуется периодически производить просеивание формовочного песка для удаления крупных фракций и осуществлять досыпку свежих партий песка только мелких фракций (0,063-0,1).
1. Рекомендовано уже сейчас снизить уровень металла в формах с невысокими моделями ориентировочно на 250 мм (т. е. не доливать до верха), что позволит снизить затраты жидкого металла на форму не менее чем на 5 %. Такие заливки уже опробованы и показали положительный результат.
2. Разработка новых литейных технологий на существующие отливки позволит снизить общую металлоемкость всех форм (усредненный показатель) ориентировочно на 20 %, увеличить количество заливаемых форм с каждой плавки и, соответственно, увеличить объем выпускаемой литейной продукции.
3. Использование более тонких пленок (вместо 0,125 мм использовать 0,08-0,1 мм) приведет к снижению затрат на облицовочную пленку на 20-30 %.
4. Внедрение способа облицовки съемных элементов полиэтиленовыми пакетами значительно снизит время на эту операцию и позволит улучшить процесс удаления паяльником верхних частей пленки на съемных элементах.
5. Удалось подобрать (из всех существующих на предприятии) не горючий клей для склейки стержней (чтобы снизить газовыделение стержней по линии склейки).
6. Проводится сбор информации по существующим видам брака для его дальнейшей систематизации и выдачи необходимых рекомендаций по их недопущению.
7. Замена существующего песка крупных фракций на более мелкий (средний размер не более 0,1-0,16 мм) приведет к снижению расхода вакуума, к повышению качества поверхности, к укреплению прочности формы (раковины, включения формовочного песка, обвалы форм и т. п.).
8. Вакуумирование полости форм (испытания проводились на отливках «Корпус ПМКП» и «Корпус Ду 300») привело к снижению выбросов газов и металла из формы в процессе заливки.
9. Испытания новой литниковой системы для отливки «Корпус Ду 300» позволит полностью устранить турбулентность металла в форме.
Внесение вышеперечисленных изменений, дополнений и рекомендаций снизит: уровень брака, расход жидкого металла (произойдет увеличение количества заливаемых форм с одной плавки не менее чем на 20 %), расход вакуума на форму, затраты на расходные материалы (облицовочная пленка), а также позволит повысить качество выпускаемого литья.
