Совершенствование производства разовых пеномоделей

Разработана новая энергосберегающая конструкция полуавтомата для серийного и массового получения моделей из пенополистирола для ЛГМ-процесса. Проведено их сравнение с действующим оборудованием.

Ключевые слова: пенополистирол, полуавтомат модельный, литье по газифицируемым моделям, автоклав, модель, ЛГМ.

Развитие отечественного производства невозможно без технологического использования науки, внедрения ресурсосберегающих процесов и оборудования. В литейном производстве расширяется применение литья по газифицируемым моделям (ЛГМ) как одного из наиболее перспективных способов получения точных отливок. ФТИМС НАН Украины постоянно совершенствует эту технологию, в составе которой важное место занимает процесс получения разовых моделей из пенополистирола (ППС), для чего необходимы высокопроизводительные конструкции модельных установок, способствующие переводу ЛГМ на конвейерные технологии. Такое же оборудование используется для производства фасонных изделий из ППС для упаковки, теплоизоляции, художественных деталей интерьера и т.п.

В номерах журнала этого года ранее описано, что в настоящее время для получения разовых и мелкосерийных изделий из ППС применяют как способы их вырезания из блочного ППС нагретой проволокой, либо на фрезеровальнных станках с ЧПУ, так и для серийного и массового производства - спекание изделий в пресс-формах в камерах автоклавов, либо на модельных полуавтоматах. Настоящая статья посвящена новой конструкциии полуавтомата для спекания изделий в пресс-формах, разработанной под рук. проф. Шинского О.И. в институте ФТИМС НАН Украины.

В серийном производстве моделей из ППС для ЛГМ используются машины производства компаний ФРГ, Южной Кореи, КНР и полуавтомат ПМ-5М, разработанный ранее во ФТИМС НАН Украины для пресс-форм с габаритными размерами 600x400x120/1300 мм (длина x ширина x наименьшее / наименьшее расстояние между плитами, здесь и для ПМ-2К). Модельный полуавтомат типа ПМ–5М используют в производстве широкой гаммы изделий из суспензионного вспенивающегося ППС методом «теплового удара». Некоторые модели полуавтоматов имеют встроенные парогенераторы и вакуумные системы, соответственно – повышенную стоимость. У незначительного количества предприятий, использующих ЛГМ-процесс, имеются котельные, позволяющие обеспечивать полуавтоматы паром с необходимыми параметрами, а вакуумных станций почти нигде нет.

Установка в цехе ЛГМ полуавтоматов ПМ-5М, либо импортных, без парогенератора и вакуумной системы требует дополнительного их приобретения, что по затратам сравнимо со стоимостью полуавтоматов. Это приводит к увеличению капитальных вложений, производственных площадей и обслуживающего персонала. Парогенераторы отечественного производства достаточно энергозатратны, их устанавливают рядом с полуавтоматом и тщательно теплоизолируют паропроводы. При установке их далее 10 м обеспечить сухим паром полуавтомат проблематично, что ведет к нестабильному качеству ППС моделей. Практика эксплуатации таких комплексов показала очевидную экономическую выгодность полуавтоматов со встроенными парогенератором и вакуумной системой при оптимальном качестве производимых моделей.

При разработке КД на полуавтомат ПМ-2К (рис. 1) для пресс-форм с габаритными размерами 800x500x380/1480 мм конструкторы учли опыт эксплуатации полуавтомата ПМ-5М и автоклавов ГП-100, ГП-400, парогенераторов АВПЭ(Э) завода "НПП Электротепломаш", г. Днепропетровск. Конструкция ПМ-2К экономична из-за отсутствия внешнего парогенератора и теплоизолированного паропровода. Встроенный вакуумный пластинчатый насос производительностью 1,0 м3/мин. с вакуумным аккумулятором объемом 0,7 м3 обеспечивает полуавтомату 25-30 съемов моделей в час, а установка вибратора в бункере подвспененного ППС - равномерную подачу гранул в пресс-формы. Управление ПМ-2К - программируемым контроллером фирмы "Siemens", пневмоаппаратура и датчики такие же, как и на ПМ-5М. Из-за расположения котла парогенератора (мощностью Nуст.=32 кВт; Р=0,15 МПа) рядом с пресс-формой пар остается сухим без излишних паропроводов. Максимальное давление пара достигает 0,2 МПа, температура - +130 °С, производительность - 50 кг пара в час, энергопотребление - менее 50 квт.ч. Рекуператор пара не предусмотрен, учитывая сложность и стоимость установки. Сравнение технических характеристик модельного оборудования представлено в таблице.

Совершенствование оборудования для получения фасонных изделий из ППС, включая модели для ЛГМ-процесса, гибко ориентируется на существующие потребности с учетом серийности и возрастания размеров оснастки для получения этих изделий (укрупнение оснастки позволяет делать ее многоместной для мелких изделий). Предложенная новая конструкция полуавтомата позволяет получать более крупные модели, автономна и экономична по энергопотреблению, имеет повышенную производительность по сравнению с отечественными аналогами. На рис. 2, показаны примеры моделей, полученные специалистами научно-технической школы под рук. проф Шинского О.И. с использованием полуавтоматов отечественного производства.

Рисунок 1.

1- станина; 2 - блок управления полуавтоматом; 3 - пульт управления парогенератором; 4 - пульт управления вакуумной системой; 5 - главный цилиндр O 200; 6 -  пульт воздушной системы (Р=1 МПа); 7 - парогенератор (Р=0,15 МПа, Т >=130 °С); 8 - вакуумная машина с ресивером; 9 - блок подвода сжатого воздуха, воды; 10 - система отвода воды и пара; 11 - подвижная плита; 12 - неподвижная плита; 13 - задувочное устройство (2-6 шт.); 14 - бункер подвспененного полистирола; 15 - вибратор загрузки; 16 - запорное устройство; 17 - поддон.

Рисунок 2. 

Таблица 1. Сравнительные характеристики модельного оборудования 

Опубликовано: ИТБ "Литье Украины", №12 (160) 2013 г.