Перспективные разработки. «Перегрузка форм» и «Спаренные модели» для V - процесса

Усиление конкурентной борьбы за завоевание рынков сбыта, особенно в период экономического кризиса, заставляют литейщиков активно искать пути удешевления выпускаемой ими литейной продукции при неизменном сохранении ее качества. В такие сложные периоды работы предприятий, принимаются активные усилия по поиску и устранению узких мест производства, осуществляются меры по снижению накладных расходов и эффективному расходованию материальных ресурсов, что может привести к общему снижению затрат на производство. Иногда, уже существующий на предприятии пакет заказов на литейную продукцию, либо конкретные условия его производства, диктуют новую техническую стратегию развития и требуют индивидуального подхода к техническому обеспечению предприятия. В этом случае, использование известных технологий, оборудования и оснастки, не позволяют в полной мере решить все необходимые проблемы и задачи на предприятии. Требуются новые не традиционные подходы. Для полноценной модернизации существующего производства проводится работа по поиску инноваций - новых перспективных технологий и разработок, внедрение которых позволит на длительный срок оторваться от конкурентов и найти новые рынки сбыта своей продукции. Все это направлено на снижение издержек производства, снижение себестоимости продукции и, в конечном случае, на развитие и выживание предприятия. Многие потенциальные заказчики ассоциируют вакуумно-пленочную формовку с производством отливок только для крупносерийного либо массового производства, а также отливок не сложных конструкций. Переналадка линии на выпуск другого вида отливок они считают трудоемким процессом, поэтому, при выборе литейных технологий отдают предпочтение ХТС вместо ВПФ.

Последние наши разработки: «Способ перегрузки форм» и «Формовка по спаренным моделям» возникли на основе потребностей конкретных производителей литья, для решения существующих задач производства, в основе которых лежит одна из самых прогрессивных литейных технологий – «вакуумно-пленочная формовка».

«Способ перегрузки форм» был разработан для условий серийного производства крупногабаритных отливок, требующих длительного времени охлаждения в форме. При непрерывном производстве таких форм и их выдержке после заливки металлом, происходит накопление охлаждающихся и готовых под заливку форм на производственных площадях, что приводит к их не рациональному увеличению. При этом, транспортировка форм под заливку и на выбивку под вакуумом на длительные расстояния, приводит к необходимости создания разветвленной вакуумной системы. К тому же, использование дорогостоящих опок для форм, где 70%-80% их технологического времени приходится на пассивное охлаждение отливки в форме, крайне не рационально.

Разработанный нами «Способ перегрузки форм» (см. принцип способа Рис.1) позволяет произвести выгрузку песчаного кома песка с отливкой из опок в простой металлический контейнер, сразу же после отключения от них вакуума, без нарушения целостности кома. Дальнейшая транспортировка контейнера с отливкой в песке осуществляется без использования вакуума. Хранение контейнеров, при охлаждении отливок, производится стопками (один на другом), что значительно сокращает объем используемых производственных площадей, при этом время на охлаждение отливки в таком контейнере необходимо меньше, ввиду более быстрой теплопередачи тепла через тонкие стенки контейнера.

Рисунок 1.

На примере отливки «Броня конусная» рассмотрим целесообразность использования «способа перегрузки форм» (указанные ниже данные ориентировочно соответствуют действительности):

1. Расчетное время изготовления формы – 1 час.
2. Общее время выдержки формы после заливки ее металлом – 24 часа.
3. Расчетное время до отключения вакуума от формы – 2часа.
4. Время на выбивку формы и перегрузку кома в контейнер – 0.5 часа.
5. Время до заливки готовой формы металлом и ее заливка – 0.5 часа
Итак, полный временной цикл оборота комплекта опок составляет – 1+24+0.5+0.5=26 часов.
Полный временной цикл оборота комплекта опок при использовании способа перегрузки форм составляет – 1+2+0.5+0.5=4 часа, то есть для такого типа отливок, оборачиваемость опок увеличивается в 6.5 раз.

На одной из планировок участка вакуумно-пленочной формовки (Рис.2 и Рис.3), подготовленных для заказчика, разработан, как альтернатива стандартной технологии, участок с применением нового «способа перегрузки форм», позволивший:
- сократить количество комплектов дорогостоящих опок в три раза,
- сократить производственные площади участка ВПФ в 1.4 раза,
- снизить расход электрической энергии на 20%,
- значительно сократить сеть вакуумных труб и вакуумных постов, снизить количество вакуумных передающих консолей.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Внедрение «способа перегрузки форм» в уже существующие участки вакуумно-пленочной формовки, при не значительных затратах на их доработку, дадут возможность; повысить производительность участка на существующих производственных площадях, снизить себестоимость производимого литья и затраты на обслуживание технологического оборудования и оснастки.

Внедрение «способа перегрузки форм» в выпускаемые автоматические линии ВПФ, позволит:
· значительно снизить стоимость технологического оборудования и оснастки, за счет упрощения конструкции и укорочения длины автоматической линии при многократном сокращении необходимого количества опочной оснастки и системы ее вакуумного обеспечения,
· существенно сократить производственную площадь, необходимую для размещения линии,
· сократить энергопотребление комплекса оборудования автоматической линии,
· снизить затраты на ее техническое обслуживание, и, в конечном счете, существенно снизить себестоимость литья, при этом большее количество литейных предприятий сможет себе позволить приобретение и использование такого дорогостоящего оборудования.

«Способ формовки по спаренным моделям» был разработан нами для условий одного из литейных предприятий, производящего единичные и мелкосерийные партии крупногабаритных отливок для горно-обогатительных комбинатов. Главным требованием к оборудованию была необходимость производства разных типоразмеров литейных форм для большой номенклатуры сложных отливок, без переналадки оборудования, при высокой его производительности. Для данного способа формовки за основу был взят вертикальный разъем формы.
Применение вертикального разъема формы для вакуумно-пленочной формовки в практике применяется очень редко, хотя условия формирования отливки в такой форме гораздо лучше, чем при горизонтальном разъеме, что создает необходимые условия для бездефектного получения литья. Основными препятствиями распространения формовки с вертикальным разъемом, на настоящий момент, являлись сложность технологической оснастки и трудоемкость процесса изготовления таких форм, в сравнении с горизонтальным разъемом.

Применение «спаренных моделей», представляющих собой пустотелую двухкамерную подмодельную плиту с размещенными соосно, с противоположных сторон плиты, моделей левой и правой части формы, и вакуумных полуконтейнеров вместо опок, позволяют одновременно производить формовку двух полуформ на одной формовочной установке (Рис.4, Рис.5, Рис.6), при чем размеры получаемых форм каждый раз могут быть разные. Для данного способа производства форм требуется только одна формовочная установка и одна установка подготовки модельных комплектов. Разработанная схема работы формовочного комплекса с использованием «спаренных моделей» и целого ряда основного технологического оборудования и оснастки (на настоящий момент проверяется их патентная чистота) кардинально отличаются от известных схем и конструкций, что позволяет:
- производить формы для единичных отливок при высокой производительности оборудования,
- получать формы разных типоразмеров (под конкретную отливку) без переналадки оборудования.
Что же дает внедрение такого комплекса оборудования на литейном предприятии, кроме вышеперечисленных достоинств?
· Снижение расхода синтетической пленки на 25% (необходимо только три пленки вместо четырех).
· Снижение объема используемого формовочного песка на 15%-20% (за счет отсутствия торцевых фильтров в опоке).
· Снижение мощности вакуумной станции (потребление вакуума) ориентировочно на 25% (снижаются потери вакуума в полуформах, изготовленных на базе полуконтейнеров имеющих по четыре герметичные стенки, а также в собранной форме, как при заливке ее металлом, так и при всех последующих операциях с ней).
· Повышение точности отливок, за счет исключения перекосов на операциях изготовления полуформ и сборки формы.
· Снижение вероятности образования дефектов в отливке, за счет исключения скачков вакуума в форме при заливке ее жидким металлом и возможности создания спокойного заполнения формы металлом, с использованием сифонной заливки.
· Самый экологически чистый способ получения крупногабаритного литья (сокращение количества синтетических пленок и создание объемного отсоса газов в форме).
· Улучшение условий кристаллизации отливок, в виду создания равномерного вакуума в форме на всех этапах производства отливок.
· Себестоимость литья, полученного с использованием «способа спаренных моделей» и «способа перегрузки форм», по отношению к самым передовым литейным технологиям, снижается на 20%-25% с повышением качества получаемого литья.

Рисунок 4-6.

«Способ перегрузки форм» уже апробирован в реальном производстве и показал свою эффективность. «Формовка по спаренным моделям» на базе ВПФ рассматривается на одном из литейных предприятий ближнего зарубежья, как альтернатива ХТС. Вызывают недоумения аргументы специалистов этого предприятия, знающих достоверно, что при ВПФ (даже без всех новшеств) отливки получаются дешевле и качественней, но они сомневаются, потому что, нигде не видели производства крупногабаритного стального литья такой формы, какой они льют сейчас, поэтому «наверное» остановятся на ХТС. На то, что бы отработать технологию и получить, хотя бы, одну такую отливку с помощью специалистов по ВПФ у себя на производстве и разобраться со своими сомнениями – средств нет, а потратить миллионы и получить устаревшую не конкурентоспособную технологию они готовы…

Порой собственники предприятий становятся заложниками не полной компетенции и не решительности ряда своих ведущих специалистов при выборе путей модернизации производства, что, в конечном счете, приводит; к не рациональным затратам, к потере рынков сбыта продукции и к падению доходности предприятия. Хочется надеяться, что наши литейные предприятия смогут стать ведущими в своей отрасли и не они, а у них будут изучать перспективы развития производства.