Возможности технологии вакуумно-пленочной формовки (ВПФ) и их реальное использование в производстве позволяют получать качественную литейную продукцию по низкой себестоимости. Существующие предложения по поставкам технологического оборудования преподносятся как положительные результаты его эксплуатации на предприятиях, внедривших это оборудование и технологию. Но так ли это на самом деле?
Давайте проанализируем работу автоматической линии ВПФ, работающей более 10 лет на предприятии «Новые литейные технологии» (г. Набережные Челны), специализирующемся на производстве деталей запорной арматуры. К сожалению, брак по некоторым видам этих отливок достигает более 40 %. Для понимания условий образования дефектов литья рассмотрим существующие возможности технологического оборудования автоматической линии без учета технологической подготовки производства.
Основные заявленные технические характеристики:
- автоматическая линия;
- расчетная производительность 10 форм/час (6 минут/форма);
- размер опок в свету 1500*1500*500/750 мм;
- горизонтальный разъем форм.
Выпускаемая продукция:
- стальное фасонное литье;
- мелкосерийное и серийное производство.
Рассмотрим последовательно каждую операцию, производимую на данном технологическом оборудовании без учета межоперационных переходов, выполняющихся в автоматическом режиме.
1. Установка (переустановка) модельного комплекта:
-выполняется вручную;
-затраты времени (15–20 минут) на переустановку модельных комплектов не предусмотрены временным циклом изготовления форм, выполнение операций по изготовлению форм приостанавливается (переустановка моделей осуществляется несколько раз в течение суток).
2. Облицовка моделей синтетической пленкой выполняется в автоматическом режиме.
3. Облицовка и установка съемных элементов литниковой системы (выпор, стояк, прибыль): - выполняется вручную.
4. Покраска моделей антипригарной краской:
- выполняется вручную;
- время на покраску менее трех минут.
Реальное время покраски модели (нормативное по циклу производства – три минуты) с учетом затрат времени на поворот модельного стола (карусельного типа), опускание и подымание защитной панели, последующие вход и выход работника, установки опоки составляет около двух минут. При покраске разнообразных конструкций моделей, особенно при наборе нескольких моделей на одной модельной плите, времени явно не достаточно, что приводит к образованию неравномерного покрытия модели и к не соответствующим требованиям технологии, толщине покрытия с подтеками.
5. Сушка антипригарного покрытия:
- выполняется в автоматическом режиме;
- время сушки менее трех минут (как при покраске моделей).
При производстве широкой номенклатуры отливок (высоких, низких, широких, плоских и т. д.) используемый один режим сушки не позволяет осуществить полноценную сушку антипригарной краски, особенно в углублениях моделей, где чаще всего образуются подтеки краски.
6. Загрузка формовочного песка в опоку:
- выполняется в автоматическом режиме.
Механизм выравнивания песка по верху опоки не позволяет осуществить равномерное его выравнивание, что приводит к образованию углубления с одной стороны опоки и образованию песчаного «бурта» с другой стороны. Существующая недоработка механизма приводит к засыпанию верхних частей съемных элементов (стояк, выпор, прибыль) песком, что при дальнейшей операции обрезки пленки и удаления этих съемных элементов образует места подсоса воздуха и осыпание песка в форму.
7. Визуальный осмотр формы верха:
- выполняется работником, вручную регулирующим подъем и опускание защитной решетки.
8. Удаление съемных элементов формы верха:
- выполняется вручную;
- ручное регулирование времени выполнения операции.
За счет неравномерного выравнивания песка невозможно осуществить необходимую обрезку и последующее соединение стыка пленок (облицовочной и герметизирующей). Это приводит к необходимости соединения краев пленок скотчем, значительно снижающего проходное сечение выпоров, а также герметичность стыка.
9. Установка стержней в форму низа:
- выполняется вручную;
- ручное регулирование времени выполнения операции.
10. Сборка форм верха и низа осуществляется в автоматическом режиме.
11. Установка форм под заливку осуществляется в автоматическом режиме.
Существенным недостатком этой операции является невозможность установки форм под наклоном. Установка форм под заливку без наклона приводит к образованию газовых дефектов в нижней части отливки.
12. Заливка форм металлом.
Время, затраченное на транспортировку жидкого металла в ковше к месту заливки и на сам процесс заливки форм (более 10 минут), не предусмотрено временным циклом изготовления форм, то есть на это время выполнение операций по изготовлению форм останавливается.
13. Выдержка форм после заливки металлом. Недостатком этой операции является время отключения вакуума от форм – для всех форм оно одинаково, то есть при одновременной заливке как массивных толстостенных, так и тонкостенных отливок время выдержки форм одно и то же, что противоречит условиям формирования отливки в форме.
14. Выбивка форм при выполнении операции удаления куста отливки производится вручную.
15. Охлаждение и регенерация песка. Данная операция не предусматривает возможность проведения рассева формовочного песка для удаления его крупных фракций, появляющихся ввиду использования традиционных стержней, изготавливаемых на основе песка крупных фракций. Происходит его накопление, в связи с чем значительно увеличивается расход вакуума. Вакуумная станция не рассчитана на такую производительность, что приводит к необходимости подключения резервного насоса, а это при поломке одного из вакуумных насосов влечет остановку всего производства. Кроме того, вакуумная система не рассчитана на увеличенный объем откачки газов, что создает дополнительные проблемы при этой операции.
Заключение
1. Данная линия не является автоматической в связи с наличием большого количества операций, выполняемых вручную, таких как установка модельных комплектов; облицовка и установка съемных элементов; покраска моделей; удаление съемных элементов; установка стержней; удаление кустов отливок.
2. Технологическое оборудование не соответствует данному типу производства (мелкосерийное и серийное производство) в связи с невозможностью организации бесперебойной работы линии при изготовлении большого количества разнообразных отливок. Кроме этого, более 80 % производимого литья – это не высокие отливки, для которых технологическая высота верхней опоки (формы) должна составлять не более 400 мм, а реальная высота опоки – 750 мм. Использование такой высоты верхней опоки дополнительно приводит к затратам на регенерацию формовочного песка (более 0,5 м3 на форму), дополнительным потерям песка на обороте (1,2 м3 в сутки), к расходу жидкого металла (ориентировочно на 5–10 %), при этом ухудшаются условия заливки формы и условия формирования отливки.
3. Фактическая производительность линии составляет около 5 форм в час (при расчетной производительности – 10 форм в час), что подтверждается существующими реальными планами производства литья на предприятии. При круглосуточном производстве в планах предприятия закладывается изготовление менее 120 форм в сутки. Основные потери времени, не учтенные временным циклом выполнения операций, происходят при установке модельных комплектов и заливке форм металлом. Кроме этого, на линии возникают не предусмотренные циклом производства периодические остановки по причинам заклинивания штырей и втулок при сборке форм, неполной облицовки моделей синтетической пленкой, выполнения экстренных ремонтных работ и т. п.
4. Линия имеет существенные технические и технологические недоработки на таких операциях и переходах, как покраска и сушка антипригарного покрытия; выравнивание песка после загрузки песка в опоки; удаление съемных элементов; отсутствие возможности наклона форм; отсутствие регулировки времени выдержки опок под вакуумом после заливки их металлом; отсутствие системы рассева песка после выбивки форм; недостаточность производительности вакуумной станции и сечений вакуумпроводов.
Технологические возможности данной автоматической линии не предназначены для выпуска корпусных отливок запорной арматуры, особенно при их мелкосерийном и серийном производстве. Для качественного производства такого типа отливок, в частности при вакуумно-пленочной формовке, необходим подвод жидкого металла снизу «сифоном». Почему-то основным европейским производителям запорной арматуры, использующим оборудование фирмы HWS-Sinto, предложен вертикальный разъем форм, позволяющий осуществлять подвод жидкого металла снизу, а отечественным производителям («НЛТ», г. Набережные Челны и «Благовещенский арматурный завод») поставлено оборудование с горизонтальным разъемом форм. К сожалению, при поставке автоматических линий ВПФ не прилагаются типовые литейные технологии, отработанные на этом оборудовании, на основные типы отливок (корпусные детали запорной арматуры), являющихся основой при подготовке технического предложения для заказчика. Все это в дальнейшем позволяет поставщику оборудования (фирма HWS-Sinto) полностью возложить проблемы производства и качества выпускаемой продукции, возникающие при эксплуатации автоматической линии, на покупателя.
