Технология лгм литья что это
Литье по газифицируемым моделям
Ведущие предприятия мировой промышленности используют несколько лучших методов литья. Среди них особым спросом пользуется технология так называемого «литья по газифицируемым моделям» (ЛГМ). Свыше 1/3 всей литейной продукции изготавливается именно таким способом.
Технология ЛГМ пошагово
Создание модели
Вначале создаётся модель предполагаемого вида продукции. Для этого применяется особый вид полистирола литейного типа. Этот синтетический материал после небольшого вспенивания располагается в заранее приготовленную пресс-форму. Далее масса подвергается воздействию водных паров — гранулы полимера запекаются, и смесь становиться больше в объёме, заполняя пресс-форму полностью. Таким образом, создаётся монолитная модель.
Далее заготовка направляется на склеивание, во время которого из неё производится кластер — некий «куст» из разных моделей, чаши, а также литниковой системы. Полученный полуфабрикат подвергается обработке антипригарным веществом, которое легко пропускает сквозь себя частицы газа. Подобное покрытие изготовлено из водного раствора и не даёт расплаву во время заливки соприкасаться с песком.
Формовка
После склеивания кластеры складываются в особые ёмкости (опоки), расположенные на вибростолах, и засыпаются очищенным кварцевым песком. Во время работы вибростолов маленькие песчинки «затекают» во все имеющиеся щели и пустоты уже созданной модели.
Процессу формовки нужно уделить особое внимание. Необходимо, чтобы все пустоты были наполнены. Иначе впоследствии горячий металл или сплав при заливке могут разрушить герметичное покрытие и попасть в песок. Далее производится вакуумирование, во время которого кварцевые песчинки приобретают свойства, нужные для заливки.
Заливка
Производится в чашу литника, где находится полистирол. Во время заливки горячий металл вступает в реакцию с полистиролом, превращая его в газ. Будучи уже газоподобным веществом, полистирол улетучивается через антипригарный слой, после чего его место занимает металл. Впоследствии этот газ сжигается в особой камере с получением в итоге углекислого газа.
После завершения заливки новая продукция определённое время остывает, а потом вынимается из опоки разом с кварцевым песком. Последний проходит процедуру очищения, после чего его можно будет применять для дальнейших операций. Получившиеся отливки отделяют друг от друга и, если есть необходимость, отправляют на механическую обработку.
Главные преимущества технологии ЛГМ
На сегодня технология литья ЛГМ признаётся специалистами самой перспективной. Этот метод не только обеспечивает высокую производительность, но и обладает рядом других достоинств:
Экологичность
Применения данной методики литья производится без использования ядовитых или опасных для человека веществ. Более того, применение технологии ЛГМ не связано с образованием отходов, опасных для внешней среды. Основное вещество, которое подвергается химической и термической обработке, это пенополистирол. По окончании всех операций он превращается в безопасный углекислый газ.
Кварцевый песок после завершения процесса обновляют, и его можно использовать в новом производственном цикле. Другие технологии — выплавляемые модели или коктильное литьё — основаны на использовании множества других веществ и материалов. Кроме этого, альтернативные методики приводят к возникновению различных токсичных веществ, которые вредоносны для человека и/или экологии.
Универсальность
Технология ЛГМ достаточно эффективна и обеспечивает качественное изготовление продукции из чёрных или цветных сплавов металлов.
Технологичность
Ещё одним преимуществом является высокая технологичность методики, с помощью которой можно производить качественные литейные изделия сложнейших форм.
Экономичность
Технология ЛГМ позволяет существенно снизить трудовые, а в конечном итоге и финансовые издержки на механическую обработку изделий. Основным преимуществом метода является возможность во время одного технологического процесса изготовить несколько разных изделий. Также существенно экономиться объём расплава, так как появляется на порядок меньше излишних технологических элементов, что понижает металлоёмкость.
А это ведёт к значительно меньшим затратам на рутинную механическую доработку и сопутствующих операций, с помощью которых изделие доводится до необходимых геометрических форм. При использовании технологии ЛГМ поверхностные погрешности готового изделия минимизируются настолько, что в большинстве случаев производить шлифовально-полировальные работы просто не нужно.
Малогабаритность технологического оборудования
Производственные линии, применяемые при ЛГМ, достаточно компактны и отличаются сравнительно небольшими размерами. Это значительное преимущество данной технологии по сравнению с другими способами литья.
Высококачественная продукция
Применявшийся ранее кокильный метод литья предусматривает непосредственное соприкосновение горячего металла с поверхностями формы. Это приводит не только к быстрому появлению дефектов на поверхностях этих форм, но и заметно уменьшает срок службы оборудования в целом. Технология ЛГМ даёт возможность применять заливочные формы значительно большее количество раз.
В то же время качество изготовленных изделий на порядок выше по сравнению с другими методами литья. Если в точности придерживаться сравнительно простых требований технологии, то вероятность получения продукции с дефектами практически исключена, а необходимые геометрические параметры новой продукции остаются неизменными на протяжении всего времени пользования.
Литьё по газифицируемым моделям
«Технологический процесс получения отливок методом литья по газифицируемым моделям (Lost Foam) любезно согласилась представить Людмила Петровна Вишнякова — специалист высокого уровня в данном направлении. Придя аспиранткой в Институт проблем литья НАН Украины, влилась в коллектив, возглавляемый д.т.н. Валентином Савовичем Шуляком — основоположником технологии литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) в СССР и в дальнейшем всю свою трудовую деятельность посвятила изучению, совершенствованию и развитию данного метода литья. Обладая глубокими теоретическими знаниями, Людмила Петровна умеет своими руками выполнять любые технологические операции ЛГМ, разрабатывает технологические процессы и участвует во внедрении их в производство непосредственно в литейных цехах как на территории стран СНГ, так и в дальнем зарубежье» — Админ.
ЛГМ-процесс: этапы зарождения, развития и становления
Способ литья по газифицируемым моделям (Lost Foam) был запатентован в 1958 г. американским архитектором Г. Шроером и сразу же литейщики многих стран проявили к нему повышенный интерес и начали пробовать в производстве отливок. Он получил в разных странах такие наименования: Lost Foam Process, ЛМГ-процесс «Policast», «ГАМОЛИВ» и т.д.
Новый способ производства отливок перевернул устоявшиеся представления о требованиях к литейной форме. При том возник целый ряд вопросов, требующих немедленных ответов. Большинство этих вопросов были связаны с тем, что модели, изготовленные из легких пеноматериалов, не удалялись из формы после формовки. Они оставались в литейной форме и во время заливки газифицировались за счет тепла расплавленного металла, заливаемого в форму.
Эта особенность содержала в себе целый ряд возможностей увеличить точность получаемых отливок. Прежде всего отпала необходимость в выполнении литейных уклонов и тем самым появилась возможность значительно уменьшить припуски на механическую обработку. Отсутствие операции извлечения модели из формы, сделало литейную форму неразъемной, что также внесло свою лепту в повышение точности получаемых отливок за счет устранения возможных сдвигов и перекосов отдельных частей формы по отношению друг к другу.
ЛГМ-процесс позволяет также (за редким исключением) выполнить внутреннюю конфигурацию отливки полностью в модели, исключая использование стержней. Это также повышает точность отливок. Кроме того упрощает процесс формовки, исключает затраты на изготовление стержней, подготовку материалов для их изготовления, транспортировку, улучшает экологию за счет исключения из употребления вредных связующих и т.д. И в конце концов, значительно сокращает цикл производства литья и его себестоимость.
Свойства пенополистирола, из которого изготавливается в настоящее время подавляющее большинство моделей для ЛГМ-процесса позволяют производить сборку моделей, состоящих из нескольких частей, и сборку моделей в модельные блоки путем термосклейки, сборки методом «шип-паз» с использованием клеев и без них. Это значительно расширяет возможности технолога по конструированию литниковой системы, и подводу металла в наиболее благоприятное место без привязки к разъему формы.
Неразъемная литейная форма позволяет также расположить модели наиболее рациональным способом по всему объему литейного контейнера или расположить в контейнере несколько модельный блоков, значительно повысив коэффициент выхода годного в некоторых случаях до 80-85%!
Использование в технологическом процессе литья по газифицируемым моделям всего 4-х материалов (пенополистирол — для изготовления моделей, кварцевый песок — как формовочный материал, противопригарное покрытие, плиэтиленовая пленка — для вакуумирования контейнеров) и недорогого оборудования и оснастки, сокращение и упрощение технологических операций, возможность комплексной механизации и автоматизации технологического процесса сделали привлекательной новую технологию для внедрения её на предприятиях различной мощности.
Начиная с 1962 г. В печати появляются сведения об изготовлении новым способом крупных единичных отливок из черных металлов массой до 12 т. И уже в 1965 г. в Соединенных Штатах Америки, ФРГ, Франции и Японии было произведено более 40 000 т отливок с исполльзованием газифицируемых моделей.
Наряду с расширением производства единичных отливок различные фирмы проводят исследования по применению ЛГМ-процесса для серийного производства отливок массой до 20 кг ответственного назначения, таких как: тормозные колодки железнодорожного транспорта, муфты, тройники, коленвалы, зубчатые колеса, коллекторы и т.д. из серого и высокопрочного чугуна.
Первые же опыты по получению отливок по полистирольным моделям показали необходимость изучения особенностей этого процесса, создания теории литья по газифицируемым моделям и на ее основе разработки технологических основ процесса.
Наличие пенополистироловой модели в форме во время заливки жидкого металла создает специфические условия в литейной форме, когда металл контактирует с продуктами газификации модели. Формирование поверхности отливки, геометрии и физико-математических свойств происходит в результате сложных процессов в системе металл — модель — форма.
Для успешного освоения нового процесса необходимо было исследовать свойства пенополистирола, как материала для изготовления моделей, а также кинетику его фазовых превращений при его деструкции и влияние продуктов термического разрушения пенополистирола на свойства металла при заливке, кристаллизации и охлаждении; гидравлику литейной формы, заполненной пенополистиролом; структурно-механические и теплофизические свойства сыпучих формовочных материалов; разработать новый класс газопроницаемых противопригарных покрытий; создать оборудование для промышленного освоения процесса и обеспечить экологическую безопасность ЛГМ-процесса.
Для решения этих процессов в Европе создаются региональные научно-производственные объединения и исследовательские центры в составе промышленных фирм. Которые работают над совершенствованием технологии процесса и оказанием помощи предприятиям по внедрению новой технологии для серийного производства отливок.
Огромный интерес, проявленный в различных странах к новому методу литья, стал причиной создания в конце 1967 г. Международной ассоциации литья по газифицируемым моделям, которая объединила 150 предприятий различных форм с суточным выпуском около 800 т отливок. В задачу Ассоциации входит накопление и обобщение опыта, а также оказание помощи в освоении нового метода литья заинтересованными фирмами.
В СССР впервые работы по применению моделей из пенополистирола были начаты А.Р. Чудновским в Черноморском ЦПКБ (г. Одесса), а в 1965 г. процесс литья по газифицируемым моделям внедрен на Горьковском автомобильном заводе для изготовления литых заготовок деталей штампо-инструментальной оснастки. Затем процесс был успешно освоен и внедрен на Волжском автомобильном заводе при производстве штампов.
Первые исследования теоретических вопросов литья по газифицируемым моделям проводились, начиная с 1964 г., в МВТУ им. Баумана под руководством Г. Ф. Баландина и Ю. А. Степанова (г. Москва).
В ходе многочисленных исследовательских работ были изучены процессы, происходящие в литейной форме, при изготовлении отливок из черных и цветных сплавов по газифицируемым моделям, особенности формирования физико-механических свойств отливок из различных сплавов по ЛГМ-процессу. Пенополистирол при объемной плотности 20-30 г/см 3 обладает низкими теплопроводностью (λ=1,35 кг/м 3 × град), теплоемкостью (с= 444,45 дж/град) и температуропроводностью (α = 5,7× 10 7 вт/м× град), поэтому процесс термодеструкции модели в полости формы под воздействием тепловой энергии расплавленного металла происходит в узкой зоне взаимодействия модели с металлом, величина и скорость перемещения которого определяется теплофизическими свойствами материала модели, свойствами формы, температурой и скоростью заполнения формы металлом.
Температура металла при заливке является главным фактором, определяющим характер термодеструкции пенополистирола – количество и состав образующихся при этом продуктов, а скорость его подъема в форме должна быть оптимальной для сохранения целостности формы и возможности удаления продуктов разложения модели из зоны их образования.
Как показали исследования, между скоростью продвижения фронта термодеструкции модели, скоростью подъема металла в литейной форме и скоростью удаления продуктов разложения модели должно существовать термодинамическое равновесие, обеспечивающее получение отливок без дефектов по вине модели и формы.
Многочисленными исследованиями установлено
Термическая деструкция пенополистирола сопровождается сложными фазовыми и химическими превращениями, в результате которых образуются жидкие, паро- и газообразные, а также твёрдые продукты. Количество и состав этих продуктов определяется, главным образом, температурой заливаемого металла. С повышением температуры увеличивается количество газообразных и твердых веществ и уменьшается количество жидких.
При производстве отливок, как правило, первичные газообразные продукты разложения модели удаляются из зоны их образования через зазор между моделью и фронтом продвижения металла с помощью вакуумирующей системы и при правильной организации технологического процесса не оказывает вредного влияния на качество отливки. Твердая составляющая продуктов деструкции – активный углерод, содержание которого в продуктах деструкции модели доходит до 70% вес. (при температуре заливки стали), контактирует с заливаемым металлом и потоком отходящих газов выносится из зоны образования и адсорбируется на зернах кварцевого песка в ближайших к отливке слоях песка. При этом повышается содержание углерода в металле, а вокруг отливки создается слой с повышенным содержанием активного углерода, приводящий к поверхностному науглероживанию отливки, особенно из низкоуглеродистых сталей.
Однако, самым нежелательным фактором является, так называемая, «жидкая фаза», представляющая собой тяжелые непредельные углеводороды. Если при заполнении формы металлом, образуется большое количество жидкой фазы, скопившейся на зеркале металла, то она прижимается потоком металла к стенке формы и продолжает там разлагаться опять же на газо- и парообразные, жидкие и твердые продукты, создавая дефекты – раковины, заполненные углеродом. Как правило, такие дефекты образуются в верхней части отливок. Усилиями ученых многих стран были изучены особенности процесса литья по газифицируемым моделям, что позволило создать технологические основы процесса и комплекс оборудования, включая установки по обезвреживанию продуктов термодеструкции пенополистирола и регенерации формовочного песка, обеспечивающее экологическую безопасность процесса.
Производство ЛГМ на международных рынках
Фирма General Motors освоила производство таких сложных отливок, как блоки и головки из алюминиевых сплавов и картеров и коленчатых валов из чугуна. Фирма Ford Motors использует ЛГМ-процесс для изготовления отливок из серого чугуна и высокопрочного чугуна, алюминиевых сплавов широкой номенклатуры деталей автомобиля (коленвалы, зубчатые колеса, шатуны, коллекторы, головки и блоки цилиндров).
Фирмы Fata и Fiat Teksit построили в Италии несколько цехов по производству коллекторов автомобильных двигателей.
Фирма Moricawa Saudino (Япония) в короткое время освоила и стала лидером в производстве отливок ЛГМ-процессом (втулки подшипников для двигателя Honda, гильзы цилиндров из фосфористого чугуна, коробки дифференциала из высокопрочного чугуна, впускные коллекторы из алюминиевых сплавов).
Серийное производство отливок по газифицируемым моделям налажено на фирмах: HARTMAN (Германия), Ferrie Fonderie di Dongo (Италия), заводе MEZ (Чехия), выпускающем чугунное литье; заводе Stenton PLC (Великобритания) – серый и высокопрочный чугун; завод Alexcon (Индия) – алюминий и чугун; завод Logink (Голландия) – чугун и др. Мощное производство отливок для автомобилестроения организовано на заводе компании BMW (Германия).
Различные варианты ЛГМ-процесса используются в цехах единичного крупного литья, мелкосерийного, серийного и массового производства отливок в США, Великобритании, Италии, Германии, Японии, Корее, Чехии Китае и других странах производительностью от 500 т до 10 000 т отливок в год. Используется оборудование с системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники с использованием роботов, позволяющее создать рентабельные гибкие производства, благодаря единой опоке, в которой используется весь объем; единому формовочному материалу – песку; простоте формовки и выбивки форм при неограниченном сроке хранения моделей.
Технологические аспекты
Суть процесса литья по газифицируемым моделям
Расславленный металл заливают в специальный вакуумируемый литейный контейнер, в котором находится модель из пенополистирола, заформованная в сухом песке без связующих материалов. Во время заливки металл замещает полость, занятую моделью, в результате чего образуется отливка, точно повторяющая геометрию модели.
Опыт изготовления отливок по газифицируемым моделям показал преимущества этого процесса:
Технологический процесс изготовления отливок включает следующие операции:
Технологический процесс изготовления отливок по газифицирумым моделям находится в развитии. Его возможности далеко не исчерпаны. Литейщики находят все новые решения технологических вопросов изготовления отливок, предлагают новые варианты этого процесса и области его применения, используют новые материалы для изготовления литейных форм и моделей, совершенствуют оборудование, используют новые решения в автоматизации процесса.
Для более глубокого ознакомления с процессом предлагаем просмотреть фильм:
О производстве литья
Популярные статьи
Обучающий PDF-мануал «5 способов эффективно вложить 1000+ руб»
Модные часы для успешных
Свежие записи
| Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
| 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
Блок подписки
Согласие на получение новостей с сайта
Литье по газифицируемым моделям- ЛГМ. Является одним из новейших способов производства отливок.Появившихся в результате научно-технической революции во половине ХХ века, наряду с такими технологическими процессами, как вакуумная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением и т.д. Однако наибольший интерес у литейщиков вызвало сообщение о способе литья по моделям, которые не удаляются из формы, а остаются в ней и газифицируются под действием тепловой энергии металла, заливаемого в форму.Такая технология, названная литьем по газифицируемым моделям, решала важнейшую задачу литейного производства повышение точности отливок до уровня литья по выплавляемым моделям при издержках производства литья в песчано-глинистые формы.
Регенерация отработанных формовочных материалов
После многократного использования формовочных материалов при ЛГМ в них происходит накопление продуктов термодеструкции модели. Остатков противопригарного покрытия, керамических частиц от дитниковой системы, металлических включений и мелкой пылевидной …..
Заливка форм при ЛГМ
При заливке форм металлом при ЛГМ необходимо соблюдать следующие требования: — температура металла должна назначаться с учетом потерь тепла на термодеструкцию модели, отклонение от заданной температуры допускается …..
Расчет и конструирование литниковой системы для ЛГМ
При ЛГМ к литниковым системам наряду с общепринятыми требованиями. При изготовлении отливок традиционными способами литья предъявляются дополнительные требования. Которые обусловлены особенностями данной технологии. Правила ЛГМ Одним из …..
Определение положения отливки в форме
При определении положения отливки в форме необходимо руководствоваться следующими правилами: — модель в форме следует располагать таким образом. Чтобы отношение поперечного сечения ее относительно движения металла …..
Изготовление отливок по техпроцессу ЛГМ
. Существует несколько процессов изготовления отливок по газифицируемым моделям. Которые отличаются в основном способом изготовления литейной формы. Применение того или иного технологического процесса определяется главным образом серийностью …..
Формирование отливки при ЛГМ
Формирование поверхности отливки. Ее геометрической точности и физико-механических свойств при ЛГМ происходит в результате сложных процессов тепломассопереноса в системе модель-металл-форма. Наличие газифицируемой модели в форме, которая дестругируется …..
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА В ЕДИНИЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ОТЛИВОК
В единичном производстве отливок модели изготавливаются из пенополистироловых плит механической обработкой на деревообрабатывающих станках или на специальных установках горячим инструментом. В качестве которого используется нагретая проволока. Заготовка …..
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЛГМ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
В серийном производстве модели изготавливают из вспененного полистирола в две стадии. На первой стадии гранулы исходного полистирола вспениваются до заданной насыпной массы и выдерживаются в течение определенного …..
Модельные материалы для ЛГМ
На первоначальной стадии освоения ЛГМ использовались плиты из пенополистирола повышенной плотности. Из которых путем механической обработки получали модели. Фото взято из открытого источника яндекс.картинки Так, например, модель …..
Развитие метода литья по газифицируемым моделям
Начало использования ЛГМ Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) является одним из новейших способов производства отливок, появившихся в результате научно-технической революции во второй половине ХХ в. Наряду с …..