Особенности продувки форм газом СО2 в ЛГМ технологии

В борьбе за качество литья пользователи ЛГМ технологии прибегают к различным технологическим хитростям, преодолевая порой ими же созданные препятствия. Ещё в прошлом столетии советские специалисты проводили множество исследований при освоении ЛГМ технологии и пришли к простому выводу: плотность пеномоделей для стального и чугунного литья должна быть в пределах 0,016...0,018 г/см3. При этой плотности пеномодель ещё сохраняет свою размерную точность, но при этом в металл вводится минимальное количество продуктов разложения полистирола при заливке. Для сохранения размеров оправданным действием при этом является увеличение толщины противопригарного покрытия до 1..3 мм. Всё должно быть починено правилу: попадание продуктов деструкции полистирола в жидкий металл должно быть сведено к минимуму. Это обеспечит минимальный брак литья. На Рис.1 наглядно продемонстрирована зависимость процента брака от величины плотности пеномодели.

Методов снижения плотности пеномоделей описано достаточно много. Ну а если пользователь ЛГМ технологии в силу разных причин не может применять пеномодели с низкой плотностью, автор рекомендует в качестве компенсации негативных последствий от моделей повышенной плотности организовать продувку формы газом СО2. Продувка формы СО2 значительно снизит науглераживание стального литья и создаст компенсационные механизмы для уменьшения общеизвестного типа брака для ЛГМ технологии. Теоретическая база создания в форме среды СО2 уже давно подробно описана, а вот практических рекомендаций по реализации в реальном производстве очень мало. Рекомендуемое количество СО2, подаваемого в форму, должно быть в пределах 20...35 см3/сек на 1г. пеномодели. Больше и меньше нельзя, т.к. в первом случае результат будет стремиться к обратному, а во втором - нулевой.

На первый взгляд всё ясно, а в реальной практике необходимо учесть не только время заливки, но и подготовительное время подачи газа перед заливкой и после неё. В общую массу полистирола необходимо включить и литниково-питающую систему. В результате общий объём подаваемого газа определяется как произведение рекомендованного объёма СО2 (20...35 см3) на уточнённые время и массу полистирола куста. Указанный объём газа должен в форме создать ещё и равномерную газовую среду вокруг отливки с постоянным обновлением СО2 и отводом прореагировавших с ним газообразных продуктов деструкции полистирола. Подаваемый в форму СО2 должен ещё и синхронно подниматься с фронтом газификации полистирола жидким металлом. Для этого конструктив контейнера должен обеспечивать векторы вакуума и СО2 вертикально вверх, а вибростол - равномерное уплотнение песка по всему фронту подъёма металла в форме.

С целью исключения замкнутых объёмов в верхних частях отливки (прибыли) необходимо применять верхний подвод металла к отливке, в крайнем случае в этих зонах выполнять газоходные каналы. Подачу газа в форму (контейнер) можно производить как непосредственно из баллона через редукционный блок, трубопровод и распределительный коллектор в контейнере, так и инжекторным способом через дополнительный вакуумный контур в контейнере.

Второй способ не требует непосредственного присоединения трубопровода с газом к контейнеру, подача СО2 управляется вакуумом, но при этом неизбежны потери газа в атмосферу. Требования к конструктиву контейнеров и газораспределительной оснастке, а также методика определения расхода газа из баллона приведены в ранних публикациях автора. Кроме вышеизложенных преимуществ, продувкой формы СО2 можно решить извечную маркетинговую проблему по обеспечению производства полистиролом со стабильными характеристиками и от одного производителя - технология в определённой степени обладает нивелирующими свойствами. Для организации подачи СО2 в форму из баллона достаточно иметь одноконтурный контейнер, а для инжекторного варианта необходимо располагать комплектом двух или трёхконтурных контейнеров. Конструктив контейнеров в обоих вариантах должен соответствовать ранним рекомендациям автора, в противном случае все усилия пользователя ЛГМ по продувке формы СО2 обречены на провал.

Важную роль в этом процессе играет вибростол, т. к. обеспечить равномерное уплотнение песка по фронту подъёма металла в форме под силу далеко не каждому. Для решения этой задачи автор рекомендует использовать параметрический или опозитный вибростол (модель 8632) с частотой виброуплотнения 100 Гц. Вакуумная система должна обеспечивать, как минимум, двухкратный запас для отбора пиковых выбросов газов из контейнера в начальный период заливки. Применяемая противопригарная краска должна содержать в своём составе 5...10% перлита фракции 160 мкм. Продувка формы газом СО2 является специальной технологией ЛГМ, что подразумевает и соответствующие затраты на её освоение. Это решение за производителем конкретного литья.