• Николай Дмитриевич Феклин, директор ООО «ДИНУС-Сталь», г. Луганск
• Сергей Адамович Медведчук, Государственный университет им. Даля, г. Луганск
Все больший интерес в России и за рубежом проявляется к созданию малых литейных производств, ориентированных на изготовление широкой номенклатуры единичных и мелкосерийных партий отливок. Образование таких производств (рис. 1–3) в небольших литейных мастерских или ремонтных участках как отдельных независимых подразделений позволяет при первоначальном незначительном бюджете организовать свой высокорентабельный бизнес.
Особенностями такого производства являются:
1. Получение отливок, различающихся по массе, размерам, конфигурации и материалам.
2. Универсальность используемого оборудования и оснастки.
3. Преобладание ручного труда с частичной механизацией отдельных операций.
4. Гибкость процесса на всех этапах производства литейных форм и отливок.
Минимальные накладные расходы, щадящая система налогообложения, возможность самостоятельного выполнения работ по производству изделий являются основой распространения такого бизнеса.
Сферой деятельности описываемых литейных производств являются:
• изготовление деталей для ремонта оборудования, транспорта и т. д.;
• изготовление небольших партий отливок для сторонних заказчиков (при кокильном производстве – серийное и крупносерийное производство);
• производство уникальных отливок.
На таких производствах при изготовлении литейных форм, как правило, необходима модельная оснастка, что для единичного и мелкосерийного производства может приводить к существенному повышению затрат на ее разработку и изготовление. Высокая стоимость кокилей для таких мини-производств, особенно при небольших объемах выпуска отливок, приводит к нерентабельности всего процесса. Использование аддитивных технологий по выращиванию модельной оснастки, 3D-сканирование готовой детали для получения чертежей на детали да и оборудование для модельных участков при таком производстве чаще всего недоступно ввиду существенного увеличения затрат и размеров производственных площадей.
Использование песчано-смоляных и холоднотвердеющих смесей (рис. 5), которые просты в использовании для такого типа производства, может приводить к дополнительным затратам на смесеприготовительное оборудование. При этом усложняется процесс выбивки и очистки готовых отливок, ухудшается экологическая составляющая процесса, что, в свою очередь, ограничивает размещение таких мини-участков в местах нахождения и проживания людей (сараи, гаражи, территории частных и общественных строений).
Известен способ формовки по универсальным модельным плитам, разработанный в проектном институте «ВорошиловградПТИМаш», где форму изготавливают не по классической модели, а по уже готовой отливке, то есть отпечаток создается прямо по поверхности готовой детали. При этом в основе получения литейной формы лежит технология вакуумно-пленочной формовки (ВПФ).
Главные преимущества процесса:
• минимальные вложения на организацию такого производства: необходимы один формовочный стол, комплект опок, модельный ящик для песка, плавильная печь, нагреватель пленки и вакуумный насос с ресивером (рис. 6);
• не нужно разрабатывать и изготавливать модельную оснастку;
• получение сложных по конфигурации отливок, близких по точности к готовой детали, с минимальной механической обработкой;
• экологически безопасное производство;
• возможность использования поломанных или изношенных деталей в качестве моделей;
• выполнение всех работ одним формовщиком (индивидуальным предпринимателем).
На фотографиях 7–13 изображены варианты деталей, имеющих дефекты, которые можно использовать в качестве моделей после их восстановления подручными материалами.
При восстановлении используются такие материалы, как гипс, картон, пленка, пластик, клей, шпаклевка, пластилин и т. п.
Для сложных внутренних каналов деталей можно изготавливать отдельные песчаные стержни либо герметизировать (закрывать) такие каналы с последующим получением их на готовой отливке механическим способом. Такой подход особенно выгоден при единичном и мелкосерийном производстве отливок в ремонтных целях, когда достать новую деталь проблематично, а изготавливать модельную оснастку нецелесообразно.
Описание процесса производства форм по готовой детали
• Детали с дефектами поверхности исправляют путем скрепления их частей (рис. 8, 10), наращивания выработанных мест (рис. 7, 11, 13), достройки конструкции поломанных поверхностей (рис. 9, 12) с помощью подручных материалов (см. выше). При необходимости герметизируют отверстия на деталях (рис. 8, 9, 10, 12, 13) с последующей их проточкой на полученных отливках.
• Производят разметку линии разъема на детали (модели).
• Формовку начинают (рис. 14) с погружения модели (поз.1) в слой формовочного материала (поз. 2) вакуумной камеры (поз. 3) до ее линии разъема.
• Устанавливают герметизирующую прокладку (поз. 4) с окном под модель и резиновые прокладки (поз. 5) по габариту используемых опок.
• Осуществляют вакуумирование песка вакуумной камеры с помощью фильтра (поз. 8) и укладку облицовочной пленки (поз. 6) с помощью вакуумной рамки (поз. 7).
• Выполняют покраску пленки антипригарным составом и ее сушку.
• Устанавливают опоку (поз. 9), засыпают ее формовочным песком (поз. 10) и виброуплотняют его.
• Укладывают герметизирующую пленку (поз. 11) сверху опоки и вакуумируют ее.
• Отключают вакуум от вакуумной камеры.
• Изготовленную таким образом полуформу с моделью, не прекращая вакуумирование, поворачивают на 180 градусов, устанавливают плоскостью контрлада на жесткое основание.
• К модели (поз. 1) устанавливают модель литниковой системы (поз. 12).
• В облицовочной пленке (поз. 6) первой полуформы выполняют отверстия диаметром 0,5–0,8 мм.
• На лад первой полуформы с моделью укладывают вторую облицовочную пленку (поз. 13), которая оформляет рабочую поверхность второй полуформы.
• Устанавливают опоку и изготавливают вторую полуформу (аналогично первой).
• Готовые полуформы разъединяют, извлекают модели (поз. 1 и поз. 12) и вновь собирают. Полуформы скрепляют между собой – форма готова (рис. 16).
При формовке по моделям с криволинейным разъемом формовочный песок по периметру модели увлажняют и выкладывают по ее плоскости разъема (рис. 15).
При сборке форм обеспечивается плотный контакт по плоскости смыкания, что исключает возможность заливов металла и смещение полуформ. Для возможности использования опок различных габаритов вакуумную камеру снабжают набором герметизирующих прокладок с окнами, размеры которых на 5–10 % меньше габаритов опоки в свету.
Для снижения затрат на организацию и обслуживание такого производства рекомендуется использовать:
• обыкновенные сварные опоки (рис. 6.7) с установкой фильтрующих трубок (для вакуумирования формы);
• газовый нагреватель (рис. 6.3) вместо электрического;
• печь плавильную газовую (рис. 6.5) или электрическую (в зависимости от используемого металла);
• вакуумные насосы «сухие» (рис. 6.4) вместо водокольцевых;
• тали ручные (рис. 6.6);
• рамку для захвата облицовочной пленки с механическим либо магнитным ее креплением вместо более сложной системы вакуумного присасывания.
Главные преимущества малых литейных производств
1. Требуют гораздо меньше капитальных вложений по сравнению с крупными производствами. Достаточно компактного помещения, менее мощной инфраструктуры (электричества, кранов), небольшой команды. Это открывает возможности для малого и среднего бизнеса, который не может позволить себе масштабные стройки.
2. Способны оперативно переключаться между разными видами отливок. Это критически важно, когда нужно работать с мелкими или индивидуальными заказами, которые крупным предприятиям часто невыгодны из-за долгой и дорогой переналадки под новую номенклатуру.
3. Компактность такого производства позволяет экономить на инфраструктуре (меньше расходов на содержание больших площадей, складов, логистических цепочек).
4. Оптимальное решение для производства сложных, мелких или уникальных деталей, для которых крупные производства просто не берутся из-за экономической нецелесообразности.
5. Такой литейный комплекс можно органично встроить в уже существующую инфраструктуру или производственный цех, особенно для предприятий, занимающихся ремонтом и восстановлением оборудования, машин и механизмов, где есть потребность в единичных нестандартных деталях.
6. Основное оборудование для мини-производств не требует сложной и длительной сертификации, что ускоряет его запуск.
7. Применение технологии вакуумно-пленочной формовки позволяет устранить проблемы с загрязнением окружающей среды отходами производства и использовать ее в местах проживания людей.
Литература
1. Близнюк-Квитко А. Л. Рекомендации по изготовлению точных литых заготовок в вакуумируемых формах. – Ворошиловградский проектно-технологический институт машиностроения «ВорошиловградПТИМаш». – 1986.
2. Готовые решения в литейном бизнесе от международной компании MODERNTECHNOLOGIES H.R.F. – moderntechnolog.com.
3. Металлургия малого формата // Сетевое издание «Коммерсант». – 24.05.2006.
4. Литейные мини-заводы // ООО «Стандарт». – litejnoe-oborudovanie.ru.
5. Как открыть литейное производство с нуля: площадь, мощность, люди. – Инжиниринговая компания (Modern Technologies). – 05.06.2026.
