Стремление предприятий к снижению собственных издержек на всех этапах изготовления продукции является одной из незыблемых основ их развития и процветания. Используемая технология и не менее важное оборудование для ее реализации считаются главной составляющей в процессе получения качественного продукта с низкой себестоимостью. Любая, даже самая перспективная технология, зарекомендовавшая себя где-то, может быть дискредитирована за счет использования технологического оборудования, не соответствующего выпускаемой продукции либо вообще не отвечающей по целому ряду параметров самой технологии.
Результаты работы большинства отечественных литейных предприятий, внедривших многообещающую технологию вакуумно-пленочной формовки (ВПФ), как правило, показывают невозможность производства продукции как по заявленной производительности, так и по разрекламированному качеству.
Понимание особенностей самой технологии во взаимодействии с техническими параметрами предлагаемого оборудования является базовой основой при принятии решения его использования. Большую часть существующих отечественных литейных предприятий, внедривших технологию ВПФ, можно разделить на три основные группы:
1. Работающие на дорогом импортном оборудовании Германии, Китая и т. д.
2. Работающие на оборудовании, рожденном в недрах своего же предприятия, с привлечением неких специалистов, как бы знающих «как надо».
3. Отечественные производители (привлекаются только в редких исключениях).
Первые, потратив серьезные деньги на многообещающее технологическое оборудование и его запуск, еще в процессе принятия тендерного решения почему-то не запросили от поставщика литейную технологию на планируемое литье. При этом, не учитывая конкретные условия своего производства, приняли условия поставщика, обрекая себя на годы бесперспективных мытарств с надеждой на высокую производительность и заявленное качество. А вторые вообще надеялись на авось. Для них технология казалась простой. И в связи с этим результаты таких решений привели к созданию дорогих, экономически затратных, проблемных «монстров» и «мертворожденных» литейных участков.
На сегодняшний день дискредитация одной из наиболее привлекательных литейных технологий – ВПФ – привела к распространению к ней негативного отношения производственников. Навязывание заказчику своих существующих разработок без привязки к конкретным условиям производства и без отработки литейных технологий на «детали-представители» является основным маркетинговым приемом крупных производителей, позволяющим впоследствии уйти от ответственности за несоответствующую работу своего оборудования. Кроме этого, отсутствие специалистов на предприятии и нежелание привлечения опытных профессионалов, несущих прямую материальную ответственность за принятие технических решений еще на этапе анализа предложений, приводит к потере колоссальных средств покупателя и в конечном итоге к потере имиджа любого производителя такого оборудования.
На сегодняшний день существующий наработанный потенциал способов изготовления форм с использованием вакуума, сухого песка и синтетической пленки позволяет производственникам подобрать наиболее оптимальный способ производства отливок с учетом индивидуальных особенностей предприятия. Выбор технологического оборудования для производства необходимо начинать с предоставления поставщиком оборудования отработанной литейной технологии на ваши виды отливок, на базе предлагаемого вам комплекса, и только после этого принимать решение. Разноплановые виды технологических приемов в вакуумно-пленочной формовке позволяют сделать оптимальный, наиболее подходящий для вашего производства выбор оборудования и оснастки, разработать литейную технологию, отвечающую основным требованиям к отливке, с гарантией получения качественного продукта по низкой себестоимости.
Рассмотрим основные виды технологических приемов изготовления форм при вакуумно-пленочной формовке:
1. Горизонтальный разъем форм (рис. 1). Основной используемый способ изготовления форм. Применяется как для единичного, так и для серийного производства. Имеет свои достоинства и недостатки; по большому потреблению вакуума, увеличенному расходу синтетических пленок, не технологичности изготовления некоторых видов отливок, сложности подвода жидкого расплава, падению вакуума в верхней полуформе и т. д. Является наиболее понятным литейщикам, имеющим опыт работы с традиционными технологиями при использовании в формовочной смеси связующих материалов, что обуславливает его наиболее широкое практическое использование. Попытки перенести имеющийся опыт других технологий для отладки работы вакуумно-пленочной формовки, как правило, приводит к местному улучшению выполнения некоторых операций, образовывая новые непонятные проблемы.
2. Безопочная формовка (рис. 2). Является разновидностью горизонтального разъема форм. Основное отличие – изготовление форм без использования опок. Формовка данным способом имеет свои ограничения по габаритам производимых отливок, специфику конструкций технологического оборудования и оснастки. Одним из основных недостатков такой формы является недопустимость любого незапланированного механического или термического воздействия на нее в процессе изготовления. К достоинствам, кроме низкой стоимости технологической оснастки и самой литейной формы, можно отнести возможность автоматизации процесса ее изготовления при высокой производительности.
3. Вертикальный разъем форм. Малоиспользуемый способ изготовления форм. По опыту, более 70 % отливок, получаемых с помощью горизонтального способа формовки, можно более успешно получать с вертикальным разъемом. Положительными отличиями вертикального от горизонтального способа формовки являются снижение расхода вакуума и синтетической пленки на 25 %, формовочного песка на 10-20 %, отпадает необходимость в простановке съемных элементов литниковой системы и т. д. К недостаткам относятся более трудоемкая операция по простановке стержней, недостаточная база разработанного оборудования и оснастки. Разновидности вертикального разъема форм представляют в первую очередь конструктивные особенности используемой опочной оснастки. Используются опоки (аналогично горизонтальному разъему) с полуоткрытой торцевой стороной (рис. 3) и полуконтейнеры, при сборке образовывающие собой вакуумируемый контейнер (рис. 4). Основным различием таких форм является процесс их изготовления, расход синтетических пленок и формовочного песка, условия их транспортирования и хранения. Возможность формирования литниковых каналов по разъему формы, возможность подвода расплава в труднодоступные места отливки позволяют создать оптимальные условия ее питания в процессе заливки. Попытки внедрения одним из ведущих производителей литейного оборудования комплексов для изготовления форм с вертикальным разъемом при использовании опок с полуоткрытой торцевой стороной не увенчались успехом в связи со сложностью выполнения целого ряда операций (облицовка моделей, сборка форм и т. д.). Контейнерный вариант изготовления форм с вертикальным разъемом значительно упрощает выполнение этих операций.
4. Безопочная формовка (рис. 5). Разновидность вертикального разъема форм. Особенностью такой формы является использование вместо опок вакуумируемых плит, создающих жесткую основу и равномерное распределение вакуума в теле формы, позволяющее поддерживать высокую прочность вокруг ее рабочей полости в процессе заливки. Положительные особенности такой формовки: низкая стоимость оборудования, оснастки и самой формы, малый расход вакуума и песка, возможность автоматизации производства при высокой производительности. К недостаткам можно отнести требования по необходимости аккуратного обращения с формой от ее изготовления до выбивки. Основной группой отливок для такого производства являются мелкие и средние отливки средней сложности.
5. Спаренные модели (рис. 6). Разновидность вертикального разъема форм. Главным отличием такого способа формовки является конструкция подмодельных плит с моделями, соосно соединенных между собой, позволяющих производить одновременно изготовление двух полуформ без их смещения при сборке. Сокращение операций при изготовлении форм, специфика процесса производства, высокая скорость переустановки модельных комплектов – все это позволяет создавать участки (линии) высокой производительности, автоматизировать практически все операции (рис. 7). Возможность замены модельных комплектов без остановки производства позволяет существенно сократить разрыв между расчетной и фактической производительностью оборудования. Спаренные модели можно смело рекомендовать для производителей мелкого и среднего литья при серийном и крупносерийном производстве. Себестоимость получаемой продукции будет значительно ниже, чем при использовании любой другой литейной технологии производства форм.
6. Формы по высыпаемым моделям (рис. 8). Практически не известный литейщикам способ получения форм предназначен для изготовления узкой группы отливок. Даже при многократном упрощении (удешевлении) производство таких форм имеет низкую привлекательность. Основной группой отливок для высыпаемых моделей является корпусное литье средних и крупных размеров, к примеру, корпусы задвижек (рис. 9). Для целого ряда существующих предприятий направленность технологии на единичное и мелкосерийное производство отливок, а также деталей в ремонтных целях, с использованием вместо моделей готового изделия, является технологическим преимуществом над любой другой литейной технологией. Замена дорогостоящих опок на простые вакуумируемые контейнеры, возможность неограниченного времени хранения готовых форм без вакуума, минимальное потребление вакуума, отсутствие вредных выбросов в атмосферу, один из самых малых расходов синтетических пленок, изготовление форм без моделей – основные привлекательные стороны этой технологии. При специализации литейного предприятия на выпуск корпусной продукции небольшими партиями выбор в сторону этой, пока невостребованной технологии, становится очевидным.
7. Стержни по технологии ВПФ (рис. 10). Известный метод изготовления стержней. Применим при использовании любого способа производства вакуумно-пленочных форм. Обладает существенными преимуществами при изготовлении ответственных средних и крупных корпусных отливок, особенно при крупносерийном и массовом их производстве. Основным препятствием для внедрения данного метода получения стержней являются отсутствие соответствующего опыта и понимания преимуществ такого процесса, а также агрессивная рекламная политика производителей стержневого оборудования других методов формовки. Доработка литейных технологий применительно к условиям вакуумно-пленочной формовки с заменой традиционных стержней на вакуумные позволяет многократно повысить качество литейной продукции и производительность работы автоматических линий ввиду упрощения процессов сборки и выбивки форм. Способ изготовления, установки и выбивки стержней при крупносерийном и массовом изготовлении отливок (ВПФ) проще и дешевле их традиционных методов производства.
Вакуумно-пленочная формовка, то есть использование сухого песка, синтетической пленки и вакуума при изготовлении литейных форм, на сегодняшний день является одной из самых перспективных технологий, особенно при изготовлении ответственных видов отливок. Правильный, обоснованный выбор способа изготовления форм и его реализация посредством подбора соответствующего технологического оборудования на базе разработанной литейной технологии на основные виды отливок есть основа стабильной и экономически выгодной работы вашего литейного производства.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 6 (62) 2020
