Производство отливок запорной арматуры. Вакуумно-пленочная формовка – «спаренные модели»

Конкуренция многочисленных предприятий, специализирующихся на выпуске запорной арматуры, в условиях постоянно ужесточающих требований к их качеству и снижению стоимости, приводит к  необходимости постоянного поиска путей модернизации производства.

Одними из самых ответственных деталей запорной арматуры, влияющих на их герметичность и прочность, а так же занимающих весомую часть в структуре себестоимости готового изделия, являются корпусные отливки (Рис.1).

                                     Рис.1 Виды корпусных отливок запорной арматуры.

Разработка новых и усовершенствование существующих технических и технологических подходов при производстве такого типа литья, привела к созданию инновационной технологии – способа формовки по «спаренным моделям», что позволило, в сравнении с существующими способами производства, получать более качественное литье по более низкой себестоимости, создать литейное производство нового поколения.

В основе каждой из применяемых технологий, при производстве литых пустотелых корпусов, находиться литейная форма, полученная тем или иным способом, и насколько она отвечает условиям формирования тела отливки внутри нее, в основном, зависит и ее качество. Себестоимость же получаемого литья, особенно при производстве большой номенклатуры изделий, где требуется частая смена оснастки, напрямую зависит от используемой технологии и технологического оборудования. Предлагаемый инновационный способ формовки по «спаренным моделям», разработанный на базе технологии вакуумно-пленочной формовки (ВПФ), является самым экономически, технически и технологически обоснованным при производстве отливок такого типа. Главными отличиями «спаренных моделей» от существующих способов производства форм, являются:

- Конструкция модельных комплектов, собранных на одной вакуумной камере с двух ее противоположных сторон и располагаемых на специальной поворотной карусели (Рис.2), позволяющая, без остановки производства осуществлять подготовку и смену моделей.

                              Рис.2 Установка подготовки модельных комплектов.                 

- Конструкция формовочной установки (Рис.3), позволяющая осуществлять; одновременную загрузку двух собранных полуформ формовочным материалом, уплотнение этого материала, простановку стержней и сборку форм.                           

                              Рис.3 Формовочная установка – «спаренные модели».

- Конструкция стержневой установки, разработанная с использованием метода вакуумно-пленочной формовки (Рис.4), позволяющая создавать стержня непосредственно под каждую из изготавливаемых форм.                                        

                             Рис.4 Установка изготовления стержней методом ВПФ.

Принципиальная схема формовочного участка по «спаренным моделям» (Рис.5):

                    Рис.5 Формовочный участок ВПФ по «спаренным моделям».

Описание процесса формовки:

 - Подготовленный (облицованный и окрашенный) модельный комплект устанавливается между полуконтейнерами (ПК).

- ПК с помощью приводов прижимаются друг к другу через модельный комплект.

- Производиться загрузка (и уплотнение) формовочного песка одновременно в два полуконтейнера.

- ПК вакуумируются и герметизируются их загрузочные части.

- С помощью привода производят протяжку полуконтейнеров (разводят ПК друг от друга).

- Удаляют модельный комплект.

- Изготовленный стержень устанавливают в один из полуконтейнеров.

- С помощью приводов сжимают ПК друг с другом. Скрепляют между собой.

- Транспортируют готовую форму под заливку.

Описание используемой оснастки:

Две подмодельные плиты с моделями, скрепленные соосно между собой, представляют собой спаренный модельный комплект (Рис.6).                                             

                                            Рис.6 Спаренный модельный комплект.

Модельные комплекты установлены на поворотной карусели (Рис.2) где производятся операции по облицовке моделей пленкой, окраске и сушке огнеупорного покрытия.

Используются полуконтейнера (ПК) вместо опок (Рис.7).                                                   

                                                             Рис.7 Полуконтейнера.

При сборке двух полуконтейнеров образуется контейнер с открытой верхней частью.  Наличие торцевых вакуумных камер по всей плоскости каждого из ПК позволяет осуществлять равномерное вакуумирование тела формы.

Расположение подготовленного спаренного модельного комплекта между двух ПК (Рис.8) позволяет получать точную форму без последующего смещения отпечатков моделей при ее сборке, и осуществлять одновременную загрузку двух собранных полуконтейнеров формовочным составом.                                            

                                 Рис.8 Полуконтейнера с модельным комплектом.

Специальная конструкция стержневых ящиков (рис.9), размещенных  на поворотной карусели (Рис.4), с возможностью их вертикальной загрузки формовочным составом,  изготавливаемых способом вакуумно-пленочной формовки, позволяет производить стержня непосредственно под каждую литейную форму из одного и того же формовочного состава.                                            

                                                           Рис.9 Стержневой ящик.

Экономическая и технологическая привлекательность способа формовки по «спаренным моделям».

1. Использование вертикального разъема форм при производстве такого типа отливок (корпуса задвижек) позволяет осуществлять направленное, спокойное заполнение формы жидким расплавом снизу вверх с вытеснением всех газов и включений из тела отливки в зоны прибылей, что значительно снижает вероятность образования газовых раковин и появление неметаллических включений в отливке.
2. Использование полуконтейнеров вместо стандартных опок при вакуумно-пленочной формовке, позволяет:

- создавать равномерный вакуум по всему объему формы;

- снизить расход формовочного песка на 15-20%;

- сократить расход синтетической пленки на 25%;

- сократить потребление вакуума более чем на 20%.

3. Формовка по спаренным моделям исключает смещение оттисков моделей при сборке формы за счет точного базирования модельных плит и полуконтейнеров между собой в процессе ее изготовления, что повышает геометрическую точность отливки.
4. Способ формовки по спаренным моделям позволяет производить формы, как для единичных, так и для серийных партий отливок при высокой производительности, что значительно сокращает простои оборудования из-за переустановки модельных комплектов.
5. Использование одного и того же формовочного материала (песка), как для формы так и для стержней, предотвращает смешивание песков разных фракций после выбивки залитых форм, при этом упрощается (удешевляется) технологический процесс регенерации формовочного материала.
6. Изготовление отливок с использованием спаренных моделей является самым экологически чистым производством, из всех известных.
7. Трудоемкость и время изготовления литейных форм существенно снижается, в связи изготовлением двух полуформ на одной позиции и возможности транспортирования залитых форм без вакуума.
8. Увеличение выхода годного литья с одной формы в связи с более рациональным расположением литниково-питающей системы (Рис.6).
9. Себестоимость литья, полученного с использованием способа «спаренных моделей», в сравнении с самыми передовыми литейными технологиями снижается не менее чем на 20-25%.

Снижение затрат на производство корпусных отливок взято из расчета на готовую деталь, то есть; с учетом многократного снижения количества получаемого исправимого и неисправимого брака, сокращения простоев по причине переналадки оборудования, существенного сокращения использования расходных и оборотных материалов, снижения трудоемкости работ по изготовлению литейных форм, снижения энергозатрат на единицу продукции. Кроме этого; упрощается процесс размещения литниково-питающей системы, улучшаются условия заливки форм, а так же условия кристаллизации металла в ней.

Установка подготовки модельных комплектов позволяет одновременно готовить несколько форм на разные отливки, производить замену моделей без остановки производства.

Внедрение инновационной технологии – способа формовки по «спаренным моделям» позволит предприятию занять лидирующие позиции на рынке поставок корпусных отливок, значительно повысить рентабельность своего производства. 

«Литьё Украины», 2020, №9, с.15-21