Внедрение стержневых технологий Laempe для производства крупногабаритных блочных отливок в мировой литейной промышленности

Аннотация:

В статье объясняются подходы к выбору технологии производства стержней для отливок крупных блоков двигателей. Описан опыт успешных литейных заводов мира по внедрению современных стержневых комплексов, дается характеристика оборудования.

The article explains the approach to the selection of the core-making technology for large cast engine blocks. The experience of successful foundries of the world on the introduction of modern core-making machines is described, the characteristics of the equipment are given.

Ключевые слова:

Стержневые автоматы, модернизация литейного производства, Coldbox-Амин-процесс, блочное литье

Core-making machines, foundry modernization, Coldbox-Amin-process, engine block castings

Технология формовки для крупногабаритных блочных отливок из ВЧ 

Технология формовки крупногабаритных дизельных двигателей из ВЧ (рис. 1) – формообразование наружных поверхностей отливки с применением классических холоднотвердеющих смесей c простановкой стержней для оформления внутренних полостей отливки.

В более чем 90% случаев в мировой литейной практики для формообразования наружных поверхностей отливок применяются ХТС на базе современных версий фурановых смол.

Рис.1. Примеры крупногабаритных отливок из ВЧ «made in Germany»

Стержни при мелкосерийном производстве подобных отливок производят на полумеханизированных участках по ХТС-процессу (Фуран). Основной технологический недостаток производства стержней из ХТС – относительно медленная реакция поликонденсации для получения манипуляционной прочности (около 2 МПа на изгиб), которая в зависимости от размеров формы для современных версий связующих составляет около 20...60 минут [1-2].

В случае серийного производства отливок крупногабаритных блоков дизельных двигателей этот технологический недостаток означает низкую рентабельность производства и требует большого парка стержневой оснастки для получения в час требуемого количества форм и стержней. Т.е. единственная возможность увеличения рентабельности – применение подходящего «универсального» комплекса технологического оборудования для серийного производства стержней («высокоскоростного» техпроцесса). Стержни в более чем 90% подобных случаев в мировой литейной практики изготавливают методом Coldbox-Амин-процесс.

Рис.2. Пример формы для крупногабаритной V-образной блочной отливки из ХТС с простановкой стержней 

Пример сотрудничества фирмы Laempe с немецким

литейным концерном «Gienanth Group»

В настоящее время Gienanth Group является ведущим немецким литейным концерном- специалистом в области чугунного литья. В состав «группы Гинант» входят 4 литейных завода в Германии и по одному в Чехии и в Австрии. Суммарные плавильные мощности на всех заводах превышают 350.000 тн в год. Чугунное литье имеет многолетнюю традицию в компании Gienanth. Создание первых производственных мощностей относят еще к 1449 году. Сегодня Gienanth Group выступает в роли надежного поставщика крупногабаритных cудовых, локомотивных или электрогенераторных дизельных блоков с отдельным весом от 1500 до 12400 кг. Производство блочного литья «по классической технологии формовки» организовано на чугунолитейном заводе «группы Гинант» в г. Айзенберге. Производственные мощности данного завода составляют 195.000 тн литья в год. Чугунолитейный завод Гинант в г. Айзенберге основан в 1735 г и является сегодня штаб-квартирой самого литейного концерна [3].

Сотрудничество Laempe и группы Гинант началось в 2005 г. поставкой сверхсовременного нестандартного двухпозиционного пескострельного автомата типа L-Twin (рис.3). Пескострельный автомат был оснащен пескострельной головкой 250 литров и служил для производства стержней (рис. 4) для крупногабаритных дизелей по Coldbox-Амин-процессу. Производственный цикл стержней в стержневой оснастке с максимальными габаритными размерами 1600х1800х800 мм составлял не более 3-х минут, т.е. производительность по стержням методом машинной формовки как минимум в 7-10 раз превышала производительность, которую обеспечивала ранее традиционная технология маханизированного производства стержней из ХТС по фуран-процессу.  

Рис.3. Общий вид пескострельного автомата Laempe типа L-TWIN-250 на заводе Гинант-Айзенберг

Основные характерные особенности пескострельных автоматов Laempe типа L-Twin – компактное исполнение, отсутствие ям в фундаменте, крупные размеры применяемой стержневой оснастки, модульное исполнение с одной или двумя пескострельными головками, каждая с объёмом от 50 до 1000 литров, высокая производительность – превышающая минимум в 7 раз производительность самых современных вариантов классической формовки на базе ХТС с фурановыми смолами.  

Пескострельная головка автомата L-Twin 250 (рис.3) подвешена на каретке, которая передвигается по горизонтальной оси гидравлическими цилиндрами. Система линейного позиционирования, установленная на каретке, точно измеряет перемещение при подъеме и опускании пескострельного механизма. Пескострельная плита прижимается к пескострельной головке короткоходовыми гидравлическими цилиндрами. Это конструктивное решение обеспечивает быстрое и безопасное замыкание/размыкание пескострельных плит при замене комплектов стержневой оснастки.

Для облегчения труда обслуживающего персонала при очистке пескострельной плиты в боковой части стержневого автомата предусмотрена вспомогательная система. Станция очистки засорённой остаточной стержневой смесью пескострельной плиты поворачивает ее под углом, так что остатки смеси падают в предварительно поставленный контейнер на роликах. Наклон поворота выбран так, чтобы оператор смог подходящими средствами тщательно очистить пескострельную плиту и погружные надувные сопла как щеткой, так и сжатым воздухом или сухим льдом, соблюдая локальные требования о персональной защите.  

Рис.4. Стержень для отливки крупногабаритного блока по Coldbox-Амин-процессу и склад стержней для на чугунолитейном заводе Гинант-Айзенберг, которые произведены на пескострельном автомате Laempe типа L-TWIN-250

Производство мелких отливок на заводах группы Гинант обеспечивается тремя высокопроизводительными АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия с размерами опок 1000х900х300+50/300 мм (производительность 120 ф/ч), 800х500х200/200 мм (200 ф/ч) и 690х580х250/200 мм (200 ф/ч) – рис.5.

Рис.5. Одна из трех АФЛ фирмы HWS-Sinto, Германия для мелкого литья на заводах Группы Гинант

Пример сотрудничества с китайским технологическим холдингом «Weichai»

«Weichai» - крупнейший китайский технологический холдинг, созданый в 1946 г. в экономической зоне города Шандон, который по финансовым результатам 2019 года занимает 2-е место среди TOP-100 машиностроительных концернов Китая. Основные сферы деятельности холдинга «Weichai»- двигателестроение, тяжелое, сельскохозяйственное и железодорожное машиностроение, стационарные энергетические станции, грузовое автомобилестроение, судостроение. На всех заводах холдинда работают 90.000 сотрудников. Работа по созданию современных крупногабаритных дизельных двигателей ведется дивизионом «Weichai Power», в структуру которого входит чугунолитейный завод Weichai Power (Weifang) Casting & Forging Company, коротко «Вейфанг», выполняющий заказы по производству отливок для потребностей всего холдинга. Это в основном блоки, головки, коробки, распредвалы и т. пр. [4]  

Формовка на заводе «Вейфанг» - классическая ХТС по Фуран-процессу. После заливки и охлаждения отливок следует классическая выбивка, а также механическая регенерация выбитых остатоков формы и внутренных стержней.

В «кризисном» 2020 г. фирма Laempe получила крупный заказ от чугунолитейного завода «Вейфанг» на поставку стержневого центра (рис. 6,7) для производства «секционных» стержней для чугунных отливок крупногабаритных дизельных двигателей для энергетических станций. Процесс изготовления стержней - Coldbox-Амин-процесс (рис. 8).

Рис.6. Общий вид самого крупного в мире пескострельного автомата Laempe типа LHL300H

Рис.7. Общий вид комплекта стержневой оснастки (стержневого ящика) для пескострельного автомата Laempe типа LHL300H

Рис.8. Пример секционного блочного стержня, который произведен на пескострельном автомате Laempe типа LHL300H во время приемки технологического оборудования на заводе Laempe в Германии

Стержневой центр состоит из самого крупного за все время в мировой литейной практике пескострельного автомата последнего поколения типа LHL300H (рис. 7,8), в комплекте с вихревым двухкамерным смесителем LVMD15 c производительностью 15 т/ч, а также всем необходимым периферийным оборудованием, включая комплект высокопроизводительных газогенераторов для испарения жидкого амина по Coldbox-Амин-процессу, системы автоматизированной замены комплектов стержневой оснастки и т.пр.

Стержневой центр Laempe имеет универсальное предназначение, т.е. служит для производства «секционных стержней» для различных по габаритным размерам отливок крупногабаритных дизельных двигателей как для стационарных установок электроснабжения, так и для судостроения. Максимальные габаритные размеры самого крупного секционного стержня, который будет производиться на пескострельном автомате LHL300H: ширина = 1550 мм, глубина = 1900 мм, высота = 530 мм, а его вес = макс.1900 кг (рис. 9). По этой причине и пескострельная головка автомата LHL300H выполнена из 4-х камер, каждая из них с объемом 425 литров. Расчетная производительность автономного стержневого центра Laempe для чугунолитейного завода «Вейфанг» в зависимости от габаритных размеров и весов отдельных секционных стержней будет составлять 6 ... 10 шт/час. Пусконаладка комплекса технологического оборудования Laempe в условиях чугунолитейного завода «Вейфанг» запланирована на третий квартал 2022 года.  

Обобщение

Описанные примеры сотрудничества Laempe с ведущими литейными концернами в области крупногабаритного блочного чугунного литья доказывают, что выбор сверхсовременного технологического оборудования для производства высококачественных стержней методом машинной формовкой – правильное решение для обеспечения высокой рентабельности производимой продукции. Взаимовыгодное сотрудничество Laempe с китайскими и с немецкими литейщиками активно продолжается.  

Литература

• 1) Giniec, Gießerei-Rundschau, H3/4; 2014, S. 94…96
• 2) Psimenos, Gießerei-Rundschau, H1/2; 2009, S. 2…6
• 3) Cайт https://www.gienanth.com/gienanth-group
• 4) Сайт китайского технологическото холдинга «Weichai»:  https://en.weichai.com/

Литье Украины, 2022, №10, стр. 2-7