Методики художественного литья с применением ЛГМ-моделей

Современное производство отличается экологической чистотой, а для его организации вкладываются гораздо меньшие суммы, чем при создании типовых литейных производств.

Преимущества технологии ЛГМ-моделирования при выпуске отливок

ЛГМ-моделирование активно используется в развитых странах, а во многих из них объемы производства отливок с помощью подобных методик достигли 30 процентов. Технология доказала свою эффективность при выпуске сложных и высокоточных деталей, а к основным ее преимуществам относятся:

• Отсутствие механической доработки деталей в 90 процентах случаев.
• Снижение расхода стали благодаря высокой точности отливок.
• Более простое и дешевое оборудование, а также меньшие затраты на выпуск пресс-форм.
• Экологическая чистота, связанная с практически полной переработкой выхлопа в углекислый газ и водяной пар.
• Создание должных условий для работы сотрудников литейного производства.
• Возможность наладить выпуск металлоизделий в любом объеме.
• Производство конструкций сложной формы и содержания.

Преимущества метода ЛГМ-моделирования над традиционными способами литья очевидны и доказаны на практике. Далеко не каждую деталь удается получить типовыми способами, при этом затраты на выпуск могут существенно возрасти. ЛГМ-модели могут иметь любую форму, а несколько разработанных и реализованных методик литья дают возможность существенно снизить себестоимость производства.

Особенности ЛГМ-литья заготовок древовидной конструкции

Отливки, выпущенные при помощи заготовок древовидной формы, широко применяются в различных отраслях. Сложная и разветвленная конструкция активно используется в качестве несущей или армирующей основы, элементов ограждений и изоляции. Небольшой вес и высокая прочность отливок позволяет выдерживать значительные механические нагрузки и применять детали практически без ограничений.

По сравнению с традиционными методиками выпуска отливок, выполняемых в плоскостных моделях, производство с применением ЛГМ-моделей основано на методики объемного литья в специальном формовочном контейнере. Заготовка или их группа размещаются в емкости, заполняемой кварцевым песком. Материал не позволяет расплавленному металлу растекаться по контейнеру и обеспечивает высокую точность производства.

К преимуществам метода ЛГМ-моделирования при выпуске подобных отливок относятся:

• Возможность производства неразъемной формы даже наиболее сложных отливок.
• Простая обработка пенополистирола для производства модели по сравнению с изготовлением стандартных пресс-форм.
• Высокая производительность выпуска заготовок на полуавтоматах.
• Точность соблюдения габаритных размеров детали и отсутствие механических доработок.

Типовая древовидная ЛГМ-модель имеет ствол и расходящиеся под прямым углом к нему ветви. Допускается сужение элементов ближе к окончаниям или одинаковый диаметр отростков на всем протяжении. С одной стороны ствола находится воронка для подачи расплавленного металла.

Для производства заготовок могут применяться пресс-формы вкупе со станками полуавтоматами или цельные листы пенополистирола. В первом варианте необходимо наличие достаточно сложной пресс-формы, позволяющей выпускать одну или несколько заготовок из алюминия. Допускается производство ЛГМ-моделей по частям с последующим составлением элементов в единое целое. Для производства объемных или сложных заготовок необходимо использовать модели, вырезанные из листов пенополистирола. Операция выполняется нагретой нихромовой проволокой, позволяющей добиться высокого качества среза.

Готовая ЛГМ-модель помещается в контейнер, засыпается кварцевым песком, который трамбуется на вибростенде. Предварительно заготовка обрабатывается огнеупорной краской, создающей защитную оболочку между расплавленным металлом и песком. Раскаленная жидкость подается через литники и воронку в заготовке, преобразуя пенополистирол в газ и заполняя свободное пространство. Газ выводится за пределы помещения на дожиг, а остывшая деталь извлекается из камеры и может использоваться по назначению.

ЛГМ-модели в форме многогранников и литье с их применением

Методика производства ЛГМ-моделей и последующего выпуска отливок по данным заготовкам позволяет добиться высокой прочности деталей. За счет решетчатой структуры газифицируемой модели прочность готового элемента в 5-10 раз выше, чем при стандартных методах выпуска отливок. По своей конструкции изделия напоминают аморфные металлические сплавы АМС с хаотичным расположением элементов. Несмотря на то, что каждый отдельный узел имеет меньшую прочность, в сумме продукция намного более приспособлена к высоким механическим нагрузкам.

Стандартный элемент ЛГМ-модели имеет форму тетраэдра с одной или несколькими сквозными полостями. Пресс-форму для выпуска подобных заготовок сделать достаточно просто и недорого. В большинстве случаев производится сразу несколько однотипных заготовок с использованием станков-полуавтоматов. Предварительно обработанные гранулы пенополистирола с изопетаном внутри заполняют пресс-форму. После нагрева до нужной температуры шарики материала спекаются и принимают монолитную форму. На процедуру изготовления ЛГМ-модели уходит около трех минут.

Дальнейший процесс создания многогранной ЛГМ-модели сложен с технической стороны. Чаще всего применяется формообразующая емкость, в которую укладываются простые многогранники, полученные на полуавтоматах. Наличие синтетического мешка позволяет добиться герметичности формы. Уложенные многогранники тщательно прессуются и утрамбовываются. В результате происходит частичное проникновение граней друг в друга, что положительно сказывается на качестве отливки.

По окончании трамбования из мешка откачивается воздух при помощи вакуумного насоса. ЛГМ-модель помещается в специальную камеру и снаружи мешок заливается самотвердеющим составом. В результате заготовка получает прочную и надежную оболочку. Аналогично внутренняя часть мешка заливается тем же составом, который заполняет собой все полости кроме элементов из пенополистирола.

Выполненная подобным образом заготовка помещается в формовочную камеру. Подача раскаленного до температуры 400-500 градусов металла обеспечивает выжигание пенополистирола и превращение его в газообразное состояние. Сталь полностью замещает материал и принимает форму ЛГМ-модели. Полученная конструкция имеет решетчатую структуру, обладает высокой прочностью и не требует механической доработки. Существуют способы отливки без вакуумного мешка с применением одноразовой формы, а также без выполнения откачки воздуха, когда в емкость сразу подается самотвердеющий состав.

Особенности ЛГМ-литья для криволинейных и трубчатых элементов

Еще одной интересной методикой позволяющей выпускать гнутые и криволинейные отливки сложной конструкции, является соответствующая технология ЛГМ-моделирования. За основу взята способность заготовок из пенополистирола гнуться на некоторый угол без потери связи между составляющими элементами. В результате из прямой трубки или прутка можно отлить изогнутую металлическую деталь.

Возможность изгибаться доступна для пенополистирольных заготовок диаметром от 0,1 до 4 миллиметров. Если требуется получить ЛГМ-модели большего размера, применяется методика клинообразных вырезов. Подготавливаются специальные пресс-формы, в которых на определенном интервале ЛГМ-модель имеет соответствующий вырез на требуемый угол. В результате производитель получает возможность сгибать заготовку вплоть до придания ей формы окружности.

Наличие в клиновидных ЛГМ-моделях специальных замков позволяет создавать сложные и непрерывные заготовки, применимые для выпуска соответствующих отливок. Технология производства деталей идентична другим методикам и выполняется в несколько этапов:

• Установка ЛГМ-модели в формовочной камере.
• Заполнение пустот и полостей контейнера кварцевым песком.
• Трамбование наполнителя с помощью вибрационного воздействия в нескольких направлениях.
• Подача расплавленного металла через специальные литники с полным выжиганием пенополистирола и заполнением заготовки сталью.
• Отвод газов на дожиг и утилизацию.
• Сушка песка с целью повторного использования.

Полученные пространственные детали могут использоваться в различных отраслях, в том числе промышленности и художественном оформлении объектов. Высокая точность отливки, механическая прочность, относительно невысокая стоимость производства и его экологическая чистота делают ЛГМ-модели востребованными на рынке и обеспечивают растущий спрос на технологию.

Источник: https://gaz-model.ru/