Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей
Приведены примеры навыков и приемов, разработанных научно-техническими специалистами ФТИМС НАН Украины в течение ряда десятилетий при производстве моделей из пенополистирола, которые послужат ценным опытом литейщикам для дальнейшего его использования на участках ЛГМ. Отражен технический уровень разв...
Saved in:
| Published in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49890 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей / В.С. Дорошенко, К.Х. Бердыев, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 5. — С. 14-19. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859801188691607552 |
|---|---|
| author | Дорошенко, В.С. Бердыев, К.Х. Шинский, И.О. |
| author_facet | Дорошенко, В.С. Бердыев, К.Х. Шинский, И.О. |
| citation_txt | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей / В.С. Дорошенко, К.Х. Бердыев, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 5. — С. 14-19. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металл и литье Украины |
| description | Приведены примеры навыков и приемов, разработанных научно-техническими специалистами ФТИМС НАН Украины в течение ряда десятилетий при производстве моделей из пенополистирола, которые послужат ценным опытом литейщикам для дальнейшего его использования на участках ЛГМ. Отражен технический уровень развития ЛГМ-процесса как весомый потенциал прогресса отечественного литейного производства, восстановления его роли в качестве стимулятора роста собственного машиностроения и поставщика отливок на экспорт.
Наведено приклади навичок і прийомів, розроблених науково-технічним фахівцями ФТІМС НАНУ протягом десятиліть при виробництві моделей із пінополістиролу, які послужать цінним досвідом ливарникам для подальшого його використання на дільницях ЛГМ. Відображено технічний рівень ЛГМ-процесу як вагомий потенціал розвитку вітчизняного ливарного виробництва, відновлення його ролі в якості стимулятора росту власного машинобудування і постачальника виливків на експорт.
The above examples describing the skills and techniques developed by the scientific and technical staff of the Institute PTIMA of NASU for several decades in the manufacture of polystyrene foam patterns, will provide valuable experience for foundrymen and for its further use in the Lost-Foam foundries. It is reflected the technical level of Lost Foam Casting Process as a significant development potential of the Ukrainian foundry industry, restoring its role as a stimulator of growth of its own engineering and supplier of castings for export.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:12:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
14 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
УДК 621.744.072.2
В. С. Дорошенко, К. Х. Бердыев, И. О. Шинский*
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Обобщение опыта изготовления
пенополистироловых литейных моделей
Приведены примеры навыков и приемов, разработанных научно-техническими специалистами ФТИМС
НАН Украины в течение ряда десятилетий при производстве моделей из пенополистирола, которые
послужат ценным опытом литейщикам для дальнейшего его использования на участках ЛГМ. Отражен
технический уровень развития ЛГМ-процесса как весомый потенциал прогресса отечественного литейного
производства, восстановления его роли в качестве стимулятора роста собственного машиностроения и
поставщика отливок на экспорт.
Ключевые слова: ФТИМС, модель из пенополистирола, ЛГМ, литейное производство, отливка, литейный цех
Н
а фоне закрытия многих литейных заводов в
Европе (в Англии их уже единицы, Германии ко-
личество чугунно- и сталелитейных заводов в
1991-2006 гг. уменьшилось почти в 2 раза) ли-
тейное производство, по информации из техниче-
ских журналов [1], переносится в Турцию, Украину,
Россию. В этой связи IFC (Международная финан-
совая корпорация, член Группы Всемирного Бан-
ка) в 2009-2010 гг. финансирует проект «Ресурсо-
эффективность литейного производства в России»
с планом инвестиций 250 млн. дол. США в модерни-
зацию как самостоятельных предприятий, так и ли-
тейных цехов машиностроительных заводов. Хотя
Украина – акционер и член IFC с 1993 г. и на нача-
ло 2010 г. IFC инвестирует в нашей стране 9 проек-
тов, все они касаются агробизнеса, производства
стройматериалов и других, но не относятся к ма-
шиностроению. Причина отчасти состоит в слабом
отражении в отечественной технической периодике
наших достижений на этом поприще, и эксперты не
видят основания инвестировать в машиностроение
и литейное производство Украины.
Среди последних промышленных способов полу-
чения отливок, созданных во второй половине про-
шлого века, литье по газифицируемым моделям
(ЛГМ или англ. термин – Lost Foam Casting Process)
уверенно расширяет свои объемы и географию вне-
дрения. Украина имеет более сотни патентов по раз-
ным вариантам этой технологии, а ФТИМС НАНУ яв-
ляется лидером в СНГ по ЛГМ-процессу, занимаю-
щимся организацией литейных цехов с поставкой
полного комплекса отечественного оборудования
производительностью 100-5000 т отливок в год.
То, что жидкий металл при ЛГМ не заливается
в пустую полость литейной формы, а замещает пе-
нопластовую модель в форме, чтобы затем затвер-
деть там в качестве отливки, меняет технологиче-
ское видение процесса литья. Если при традицион-
ных способах литья точность размеров и чистота
поверхности отливки являются производными, пре-
жде всего, процесса формовки, то при ЛГМ-процессе
качество пенополистироловой (ППС) модели стано-
вится главным определяющим фактором. Понима-
ние этого служит ключом к организации производ-
ства качественных точных отливок с меньшими тру-
довыми и материальными затратами. Накопленный
в ФТИМС НАНУ опыт, полученный при выполнeнии
НИР, НИОКР и практического применения ЛГМ-про-
цесса в нескольких странах, позволяет сегодня сде-
лать и предложить вниманию литейщиков некоторый
обобщенный опыт производства моделей из ППС,
учитывая, что знание чужих ошибок при освоении
этого вида литья лучше, чем их повторение. К тому
же, при ЛГМ искусства формовщика обычно не тре-
буется, так как в большинстве вариантов формов-
ка ЛГМ состоит из засыпки контейнерной опоки су-
хим песком с виброуплотнением. При этом все другие
операции, включая шихтовку, плавку, заливку метал-
ла, очистку отливок и т. п., на литейном участке ЛГМ
(кроме касающихся изготовления моделей и указан-
ной простой операции формовки), аналогичны таким
же практически во всех литейных цехах и выполняют-
ся на стандартном общелитейном оборудовании. При
реконструкции литейного цеха с переходом на ЛГМ-
процесс планировка этих участков не изменяется.
Для производства ППС моделей имеется четыре
основных способа. Выбор каждого из них зависит, пре-
жде всего, от серийности и размера отливок. Исклю-
чительно низкая твердость и легкость обработки ППС
(плотностью 20-30 кг/м3) как конструкционного мате-
риала литейных моделей в сочетании с кратко рас-
смотренными ниже указанными четырьмя способами
объясняет высокую гибкость ЛГМ-процесса, пригод-
ного как для ремонтного, так и массового литья.
Простой и легкодоступный способ изготовления
модели на простейшем оборудовании – вырезание из
блочного ППС нагретой проволокой. При получении
единичной отливки, например, отливки детали для ре-
монта дорогостоящей или уникальной машины этот
способ является почти единственно приемлемым по
экономическим и технологическим соображениям. Мо-
дель необходимой детали с учетом усадки металла
*Результат освоения ЛГМ-процесса производился под руководством проф. О. И. Шинского
15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
ППС к контуру будущей отливки, особенно при изго-
товлении крупномерной модели. Оптимальный диа-
метр применяемой нихромовой проволоки составля-
ет 0,6-1,2 мм. Для изготовления тонкостенной моде-
ли плотность ППС плиты должна быть большей, чем
для толстостенной. Использование плиты с мелкозер-
нистой структурой, что дает экструзионный ППС, по-
зволяет получить отливки с поверхностью низкой ше-
роховатости. Также определенной сложностью явля-
ется выполнение таких мелкоразмерных элементов
поверхности модели (до 2 мм), как отверстия, пазы,
зубья, шлицы и др. Модельщики опытного производ-
ства Институтa в таких случаях используют специаль-
ные инструменты.
Самым современным и универсальным спосо-
бом получения резанием моделей крупногабарит-
ных, сложных и точных отливок как при единичном,
так и мелкосерийном производстве являются изго-
товленные из ППС плиты с использованием трехко-
ординатного фрезерного станка с ЧПУ (3D фрезера).
Модели, изготовленные фрезерованием, обеспечи-
вают повторяемость размеров, повышенную чисто-
ту поверхности модели, соответственно, и отливки.
На рис. 2 показаны примеры моделей, полученных
на 3D фрезере.
При изготовлении составных моделей легко вы-
полнить объемные стыковочно-маркерные элемен-
ты с возможностью центровки и замыкания различ-
ной конфигурации и размеров, что позволяет сде-
лать точные сплошные модели из составных частей,
снизить вероятность образования зазоров, обеспе-
чить качественную покраску и уменьшить исполь-
зование клея, а также затекание противопригарной
краски в возможные зазоры по стыку под действием
капиллярного эффекта.
Управляющие программы большинства 3D стан-D стан- стан-
ков адаптированы к различным конструкторским про-
граммам, работающим в среде Windows: «Компас»,
«SolidWorks», «3Ds Max», «Autodesk Inventor» и др.
Оператор-конструктор при изготовлении крупногаба-
ритных моделей определяет плоскости, разделяю-
щие их на части, и обеспечивает при этом возмож-
ность изготовления элементов, например, пазов, от-
верстий, ребер усиления,
площадок и т. п., располо-
женных на различных стыко-
вочных плоскостях и в теле
модели. Еще одним преиму-
ществом 3D фрезеров явля-D фрезеров явля- фрезеров явля-
ется большая скорость реза-
ния, обеспечивающая глад-
кость поверхности резания,
в том числе из-за расплав-
ления тонкого слоя поверх-
ности ППС.
При проектировании из-
готовления составных мо-
делей для получения каче-
ственной отливки необхо-
димо минимизировать количе-
ство и длину линий стыка, а
также делать поверхности
массой от десятков грамм до нескольких тонн мож-
но вырезать из ППС плит по шаблонам. Если деталь
пространственно-объемная, то модель изготавлива-
ется из частей и собирается в целое.
Специалистами института разработан ряд прие-
мов для точного изготовления модели по шаблону.
Сборку частей осуществляют склеиванием или рас-
плавлением стыка тепловым ножом, контур детали
или его частей прорисовывают на плоскостях ППС
плиты гелевой ручкой или фломастером. При необ-
ходимости изготовления нескольких моделей одной
и той же детали с целью повторяемости размеров
целесообразно изготовление шаблонов из плотного
картона толщиной 1,0-1,5 мм, которые сверху и снизу
ППС плиты закрепляют тонкими гвоздями или специ-
альными кнопками. При изготовлении модели детали
с элементами зубчатой передачи по картонным ша-
блонам необходимо их точное взаимное ориентиро-
вание в разных плоскостях. Для этого шаблоны могут
иметь средства совмещения типа шип-паз и др.
Особенности получения отливки по моделям, из-
готовленным резанием проволокой: невысокая точ-
ность размеров; шероховатость поверхности ППС
модели в точности переходит на поверхность отлив-
ки; сложность получения тонкостенных ребер (тонь-
ше 3 мм); узкие пределы выбора ППС по плотности,
которая может отличаться для отливок из разных
сплавов, так как блочный ППС, в основном, выпу-
скается для строительной отрасли и имеет неболь-
шую плотность; сложность совмещения в единую
конструкцию элементов модели, изготавливаемых
по частям, особенно крупногабаритных и простран-
ственно искривленных; возможность изготовления
отливки с толстыми стенками и элементами (толщи-
на свыше 40 мм), что часто трудно получить другими
способами. На рис. 1 показаны примеры изготовле-
ния моделей вырезанием нагретой проволокой.
При изготовлении модели или ее частей, име-
ющих различные толщины, необходимо следить за
скоростью резания и температурой проволоки, от ко-
торых зависят точность размеров и чистота поверх-
ности реза. Для устранения залипания мест реза
необходимо предварительно приблизить габариты
Примеры изготовления моделей выреза-
нием проволокой: торец модели и картон-
ный шаблон (а); модель детали МНЛЗ для формов-
ки способом Full Mould в песчаной смеси со связу-
ющим (б); конические шестерни (в); витые модели
деталей кресла (г)
г
а б в
Рис. 1.
16 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
стыковки в одной плоскости без закругления кромки
края, что исключает затекание защитной краски в сты-
ки. Такой методики следует придерживаться как для
горизонтальных, так и вертикальных стыковочно-
сборочных мест, последние желательно размещать
в шахматном порядке для придания жесткости сбор-
ной модели. При изготовлении крупногабаритных от-
ливок с толстыми стенками и элементами предпочти-
тельно выполнять их составными (из половинок) и в
местах утолщения модели делать пустоты, оставляя
стенки толщиной не более 10-15 мм. Это дает умень-
шение газотворности при газификации ППС. Мень-
ший объем газов легче утилизировать (дожигать),
при этом снижаются науглероживание поверхности и
количество газовых дефектов в отливке, а также эко-
номится время и энергия на откачку газов. При этом
способе изготовления моделей предпочтение отда-
ют применению ППС плит с повышенной плотностью
и мелкой зернистостью, отражаемой на поверхности
модели малой шероховатостью. Защитная краска на
модели, изготовленной из такого блочного ППС, лег-
ко наносится ровным слоем.
Изготовление ППС моделей автоклавным спосо-
бом или на полуавтоматах технологически отличает-
ся отрассмотренных выше методов тем, что исход-
ный гранулированный ППС необходимо подготовить
к использованию, подвспенить или активировать гра-
нулы для получения модели необходимой плотности
и качества. Рекомендации к применению марки ППС в
зависимости от вида материала отливки составлены
специалистами Института по результатам многолет-
них исследовательских работ. Исследования велись
как с материалами отечественного производства, так
и зарубежных производителей для получения отли-
вок различного развеса из разных металлов. Прове-
денные работы позволили внедрить ЛГМ-процесс на
различных предприятиях и получить положительные
результаты, подтвердившие его преимущества перед
традиционными видами литья как по экономическим
показателям, так и качеству отливок. Скрупулезное
соблюдение технологии гарантирует возможность по-
лучения до 97 % годных отливок при тщательном со-
блюдении технологических инструкций ФТИМС, на-
чиная от выбора марок ППС, режимов подвспенива-
ния, хранения, изготовления модели, сборки, окраски,
и включая весь литейный цикл до выбивки.
Исходный полистирол рекомендуемой марки и
размеров гранул можно подвспенивать на подвспе-
нивателях конструкции ФТИМС или
на автоматических подвспенивате-
лях, выпускаемых в различных
странах. Последние такие конструк-
ции, разработанные конструктора-
ми института, позволяют в полу-
автоматическом режиме получать
подвспененные гранулы полисти-
рола заданной плотности от 15 до
50 кг/м3 и размеров диаметром от
0,5 до 3,0 мм. В зимнее время не-
которую сложность представляют
пневмотранспортировка и задувка
в пресс-формы из-за повышенной
влажности как гранул, так и окружающего воздуха.
Доработка разработанных технологических единиц
оборудования позволила преодолеть и эту проблему
путем выдержки подвспененного до определенной
плотности ППС в газопроницаемых бункерах. В за-
висимости от марки ППС и климатических условий
время стабилизации составляет от 2 до 24 ч.
При автоклавном способе изготовления моде-
лей подвспененный и выдержанный ППС задувают
в пресс-формы и спекают паром с температурой 110-
130 °С и давлением 110-125 кПа. Модельный ряд
стандартных автоклавов по объему камер составля-
ет 100, 400, 700, 1000 дм3 (литров). Последние кон-
струкции автоклавов имеют автоматику для контро-
ля уровня воды в котле, температуры водяного па-
ра, давления в камере, а также рекуператора пара.
Новым техническим решением по этой теме является
разработка конструкции проходного автоклава, в ко-
тором по рольгангу пресс-формы проходят три каме-
ры, две крайние из них служат своеобразными шлю-
зами для экономии пара как теплоносителя [2]. Сле-
дует отметить, что ППС модели с элементами толще
30 мм сложно стабильно пропечь по толщине, поэто-
му такие места выполняют с пустотами внутри тела
модели. Например, конструкторами и технологами ин-
ститута для выполнения модели литого ствола пуш-
ки в виде толстенной трубной заготовки с толщиной
более 70 мм были разработаны и изготовлены пресс-
формы, в которых производились составные пустоте-
лые модели с толщиной сплошных стенок до 12-14 мм
и длиной более 4 м.
При изготовлении моделей отливки из низкоугле-
родистых (до Ст20) или нержавеющих сплавов же-
лательно использование пенопластов сополиме-
ров, например, на основе полиметилметакрилата
(PMMA), в частности, под торговой маркой Сlearpor,
содержащего 70 % PMMA и 30 полистирола, хотя со-
полимеры на порядок дороже ППС. PMMA облада-
ет высокой скоростью газификации при минималь-
ном коксовом остатке, который в 20 раз меньше,
чем у ППС, что объясняется наличием в молекуляр-
ной структуре PMMA связанного кислорода и отсут-
ствием тяжелых радикалов. Эти два обстоятельства
стимулируют быстрое протекание высокотемпе-
ратурной окислительной термодеструкции с выде-
лением газов при малом количестве свободно-
го углерода. Чистый PMMA имеет невысокую проч-
ность, добавление к нему 30 % полистирола или
Примеры моделей, полу-
ченных на 3D фрезере:
крышка контейнера (а); элемент кон-
вейера (б); желоб с габаритными раз-
мерами больше 2 м (в); 3D фрезер в
работе (г); лоток (д); колесо (е)
Рис. 2.
ба в г
д е
17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
этилена повышает прочность материала до уровня
ППС. Для получения тонкостенных отливок обычно
изготавливают модели из более плотного подвспе-
ненного ППС, а для обеспечения меньшей шерохо-
ватости поверхности отливки применяют мелкозер-
нистый подвспененный полистирол.
При проектировании пресс-формы из алюминия
надо стремиться, чтобы ее стенки были приблизи-
тельно одной толщины и не более 15 мм для равно-
мерного спекания модели. Чем выше чистота формо-
образующих поверхностей оснастки, тем выше чистота
модели и отливки, а также легкость извлечения моде-
ли из пресс-формы. Получить отливку ЛГМ-процессом
с наименьшей возможной шероховатостью (до 6 клас-
са чистоты) можно, если поверхности пресс-формы
и, соответственно, модели имеют шероховатость на
класс выше. При конструировании пресс-формы учи-
тывают усадку ППС и заливаемого металла.
Изготовленные модели перед окрашиванием и
сборкой с элементами литниково-питающей систе-
мы (ЛПС) должны быть высушены. Сушильные шка-
фы конструкции ФТИМС обеспечивают качественную
сушку без коробления и деформации. Высушенные
модели после выхода порообразователя из ППС мож-
но хранить долго (несколько месяцев) без потери тех-
нологических свойств и размеров.
Для уменьшения прилипаемости и облегчения вы-
емки модели из охлажденной пресс-формы ее по-
верхность (предварительно перед задувкой ППС) об-
рабатывают аэрозольной силиконовой смазкой. Но
эта смазка, частично переходящая на поверхность
испеченной модели, затрудняет нанесение противо-
пригарной краски. Технологи отдела формообразо-
вания института после серии опытов разработали
составы смазок из дешевых и доступных средств и
технологию их применения, а также несколько видов
добавок, ПАВ, которые повышают адгезию краски к
модели и регулируют ее газопроницаемость. Кроме
этого, задействовали ряд добавок, которые повыша-
ют тепловые характеристики красок, а также способ-
ствуют целостности покрытия без растрескивания
при сушке и складировании. При изготовлении пресс-
форм также учитывалась необходимость максималь-
ного их облегчения и выполнения в них задувочных
и вентиляционных отверстий, от количества которых
зависит быстрое и полное заполнение пресс-форм
гранулами ППС, что обеспечивает получение каче-
ственных моделей или составных частей и облегча-
ет труд модельщика.
Расстановка технологического оборудования (ав-
токлава, ванны охлаждения, рабочего стола, сте-
лажей для хранения пресс-форм и моделей, пнев-
матического задувочного устройства, тары с под-
вспененным ППС) производится в соответствии с
эргономическими и санитарными нормами. Установка
вентиляционного зонта над автоклавом способству-
ет сохранению гранул ППС сухими. На крупных мо-
дельных участках, где используют пневмотранспорт
подачи подвспененного ППС из бункера вылежива-
ния до расходной тары, на рабочем месте модель-
щика необходимо заземление или использование
антистатического аэрозоля, иначе наэлектризован-
ные гранулы заполняют пресс-форму не полностью.
Сжатый воздух давлением 200-250 кПа, необходи-
мый для задувного устройства, должен быть сухим и
без масла. Желательно наличие влаго- и маслоотде-
лителя на пневмотрубопроводе.
Самые недорогие и качественные ППС модели
для крупносерийного производства получают на по-
луавтоматах методом «теплового удара». Несколь-
ко вариантов полуавтоматов разработаны сотруд-
никами института, они соответствуют современным
требованиям. Для их эксплуатации и обслужива-
ния требуется квалифицированный персонал. К по-
луавтомату подводят магистрали сжатого воздуха
давлением до 1000 кПа, сухого пара с температу-
рой +(135-150) °С и давлением 130-150 кПа, воды
для охлаждения с температурой до 30 °С, вакуума
с давлением 75-150 мм рт. ст., конденсатоотвода и
пневмотранспорта подачи подвспененного ППС из
бункера вылеживания до расходного бункера полу-
автомата, электропитания 220/380 В, 50 Гц.
Технология получения ППС модели методом
«теплового удара» не аналогична изготовлению
изделий из полиэтиленов, полиамидов и других
пластмасс на пластавтоматах, экструдерах и пресс-
машинах. Поэтому для разработки пресс-форм для
ППС модели на полуавтомат требуется знание су-
ществующих отличий в технологии получения изде-
лий из газонаполненных полимеров, игнорирование
которых приводит к излишним финансовым и трудо-
вым затратам, уменьшению производительности и
ухудшению качества модели. На рис. 3 показаны ти-
повые примеры отливок, а также моделей, которые
получены в пресс-формах.
Пресс-формы для полуавтоматов бывают двух ти-
пов – ящичного и контурного. В контурном нет вент
для подачи теплоносителя, охладителя, воздуха и
создания вакуума в модельной полости. Разновидно-
стью контурного типа пресс-формы является форма
с трубчатыми каналами, которые обеспечивают мак-
симальную производительность и экономичность
Отливки и модели, полученные в пресс-формах:
впускной коллектор двигателя внутреннего сгора-
ния; модель, полученная методом «теплового удара» (а);
отливки и модели, спеченные в автоклаве (б-г); статор и
ротор гидромуфты (в); танковый трак (г) (на каждом фото
показана линейка)
а б
в г
Рис. 3.
18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
изготовления модели. Самыми оптимальными по сто-
имости проектирования и изготовления являются кон-
турные пресс-формы. При разработке пресс-формы
тщательно согласовывают каналы подачи вышепере-
численных энергоносителей и их отвода, а также гер-
метизации подвижных и неподвижных частей и эле-
ментов пресс-формы. Грамотно сконструированная и
изготовленная пресс-форма обеспечивает получение
качественных моделей с наименьшими затратами.
Если модель составная, то конфигурацией поло-
сти пресс-формы формируют стыковочные и ориен-
тирующие элементы на частях модели, которые вы-
полняют такими, чтобы нанесение клея при их со-
единении не представляло больших трудностей.
Химический состав клея, используемого для сборки
моделей, подобен химическому составу используе-
мого пенопласта или специально рекомендован для
этого, что обеспечивает равномерное газовыделе-
ние и получение отливки без дефектов. Кроме того,
клей на стыкуемых поверхностях наносят равномер-
ным слоем минимальной толщины. Для предотвра-
щения затягивания клея в щели и получения отли-
вок с гладкой поверхностью без отпечатка места сты-
ка составных моделей нередко покрывают клеевые
швы узкой бумажной малярной клейкой лентой или
синтетической лентой типа «скотч». Бумажная лен-
та предпочтительнее для водной краски, на ней крас-
ка держится лучше, а спиртовые краски дают ровный
слой на пластиковой пленке. Сборка сложных со-
ставных моделей в стапеле с использованием раз-
личных приспособлений (кондукторов) для фиксации
и прижимания позволяет повысить качество и жест-
кость склеенных швов.
При сборке ППС моделей отливок малых развеса
и размеров на общий/один стояк их располагают та-
ким образом, чтобы обеспечивались равномерность
откачки газов при литье, качественное окрашивание
и доступность для инструмента при обрубке или от-
резке отливок. Опытные модельщики располагают
такие модели на разных уровнях с угловым смеще-
нием как в вертикальной плоскости, так и горизон-
тальной. Места установки моделей, прибылей и вы-
поров из ППС определяет технолог с учетом их опти-
мального действия и последующей отрезки. Для по-
лучения отливок с залитыми элементами крепления
из другого металла (например, защитные плиты дро-
бильных машин из высокопрочного чугуна с резьбо-
выми шпильками из стали) такие элементы (металли-
ческие шпильки) устанавливают в требуемые места
в тело ППС модели до их покраски. Аналогично из-
готавливают отливки из алюминиевых или медных
сплавов с элементами крепления из другого метал-
ла или в случаях установки внутренних или наруж-
ных холодильников для направленной кристаллиза-
ции металла при заливке. Создано целое техноло-
гическое направление введения «имплантантов» в
модель для получения биметаллических и армиро-
ванных отливок.
Важная технологическая роль при получении ка-
чественной отливки ЛГМ-процессом со стороны на-
несенного на модель и модельные кусты специаль-
ного покрытия объясняется тем, что этот слой крас-
ки толщиной 0,6-1,0 мм после сушки одновременно
служит своеобразным фильтром дозированной га-
зопроницаемости для пропуска газов от деструкции
ППС модели, а также защитой от попадания формо-
вочного материала в металл и противопригарной за-
щитой поверхности отливки. Марки готовых красок,
рецептура композиций и технология их приготовле-
ния в зависимости от вида металла, сложности и
серийности отливки приведены в технологических
инструкциях института, реже – технической лите-
ратуре. Чаще всего состав импортных красок не
раскрывается, а патентный поиск показывает десят-
ки конкурирующих вариантов без возможности их га-
рантированного применения, что подтверждает важ-
ное (порой определяющее) их значение для обес-
печения качества отливок. В зависимости от марки
краски выбирается режим сушки для получения ров-
ного и прочного слоя. Модели, окрашенные краской
на спиртовой основе, в летнее время не требуется
сушить, в отличие от водных красок. Конструкции
сушильных шкафов разработки ФТИМС обеспечи-
вают качественную и быструю сушку моделей без
коробления и растрескивания краски в потоке теп-
лого воздуха с температурой не более +(35-40) оС.
Краски, в составе которых имеется декстрин, реко-
мендуется использовать в течение 72-х ч после их
приготовления.
Плотность краски перед применением должна
быть в пределах 1,40-1,65 г/см3, а краска – тщатель-
но перемешанной. Как показали исследования, при
плотности больше 1,8 г/см3, после высыхания краска
склонна к растрескиванию и осыпанию. На модель
краску можно наносить вручную, кисточкой, пульве-
ризатором или окунанием. При окрашивании путем
окунания желательно придать краске циркуляцион-
ное движение для равномерного покрытия, особенно
на внутренних плоскостях модели. Подготовленные
модели или модельные кусты с ЛПС подаются к мес-
ту формовки в специальной таре, обеспечивающей
их сохранность при транспортировке и хранении.
Интересными и полезными для литейщиков мо-
гут быть разработанные в институте и подтвержден-
ные практически весьма перспективные техноло-
гии модифицирования металла отливки (например,
высокопрочного и специального чугунов) при ЛГМ-
процессе, когда модель в своем объеме или на по-
верхности содержит модификатор, то есть служит
его носителем. Такой уникальной возможностью по-
дачи на зеркало расплавленного металла модифи-
цирующего материала по мере заполнения этим
расплавом формы и газификации модели не обла-
дает никакая другая технология литья. Модифика-
торы, преимущественно в порошковом виде, вно-
сятся в объем ППС модели или добавляются в крас-
ку для легирования поверхности отливки.
Обнадеживающие результаты получены при
подвспенивании исходного ППС в СВЧ установ-
ках и обработке его ультрафиолетовым облучени-
ем. Эти технологии экологически чище действую-
щих, основанных на энергоемком нагреве гранул в
кипящей воде или паре со свойственными им поте-
рями тепла в окружающую среду. Новые указанные
19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 5 ’2010
1. Буданов Е. Н. Семь основных мифов и заблуждений относительно литейного производства // Литейн. пр-во. – 2009.
– № 8. – С. 3.
2. Бердыев К. Х., Дорошенко В. С. Проходной туннельный автоклав для получения пенопластовых литейных моделей
// Металл и литье Украины. – 2009. – № 7-8. – С. 41-45.
ЛИТЕРАТУРА
Дорошенко В. С., Бердиєв К. Х., Шинський І. О.
Узагальнення досвіду виготовлення пінополістиролових ливарних
моделей
Наведено приклади навичок і прийомів, розроблених науково-технічним фахівцями ФТІМС НАНУ протягом десятиліть
при виробництві моделей із пінополістиролу, які послужать цінним досвідом ливарникам для подальшого його викори-
стання на дільницях ЛГМ. Відображено технічний рівень ЛГМ-процесу як вагомий потенціал розвитку вітчизняного ли-
варного виробництва, відновлення його ролі в якості стимулятора росту власного машинобудування і постачальника
виливків на експорт.
Анотація
Поступила 03.02.10
PTIMA of NASU, polystyrene foam pattern, lost-foam casting, cast pattern, foundry, metal casting,
industry
Keywords
ФТІМС, модель із пінополістиролу, ЛГМ, ливарне виробництво, виливок, ливарний цехКлючові слова
Summary
The above examples describing the skills and techniques developed by the scientific and technical staff of the Institute PTIMA
of NASU for several decades in the manufacture of polystyrene foam patterns, will provide valuable experience for foundrymen
and for its further use in the Lost-Foam foundries. It is reflected the technical level of Lost Foam Casting Process as a significant
development potential of the Ukrainian foundry industry, restoring its role as a stimulator of growth of its own engineering and
supplier of castings for export.
Doroshenko V., Berdyev K., Shinsky I.
Generalization of experience in manufacturing polystyrene casting patterns
технологии повышают производительность подвспе-
нивания гранул, позволяют автоматизировать про-
цесс и получать гранулы с размерами в строго за-
данных пределах. Ученые ФТИМС опытным путем
определили оптимальный спектр ультрафиолето-
вых лучей и скорость перемещения гранул исхо-
дного полистирола в зоне облучения. Внедрение
этих технологий в производство планируется по-
сле полного завершения исследовательских работ
и разработки конструкторской и технологической до-
кументации. При наличии инвестирования возмож-
но изготовление первых пилотных установок в тече-
ние полугода.
Выводы
Таким образом, приведенные в статье примеры на-
выков и приемов, разработанных научно-техническими
специалистами ФТИМС НАН Украины в течение ря-
да десятилетий при производстве моделей из ППС,
послужат ценным опытом литейщикам для дальней-
шего его использования на участках ЛГМ. В целом
статья отражает технический уровень развития ЛГМ-
процесса как весомый потенциал развития отече-
ственного литейного производства, восстановления
его роли в качестве стимулятора роста собственного
машиностроения и поставщика отливок на экспорт.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49890 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2077-1304 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:12:39Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дорошенко, В.С. Бердыев, К.Х. Шинский, И.О. 2013-09-29T17:16:45Z 2013-09-29T17:16:45Z 2010 Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей / В.С. Дорошенко, К.Х. Бердыев, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 5. — С. 14-19. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49890 621.744.072.2 Приведены примеры навыков и приемов, разработанных научно-техническими специалистами ФТИМС НАН Украины в течение ряда десятилетий при производстве моделей из пенополистирола, которые послужат ценным опытом литейщикам для дальнейшего его использования на участках ЛГМ. Отражен технический уровень развития ЛГМ-процесса как весомый потенциал прогресса отечественного литейного производства, восстановления его роли в качестве стимулятора роста собственного машиностроения и поставщика отливок на экспорт. Наведено приклади навичок і прийомів, розроблених науково-технічним фахівцями ФТІМС НАНУ протягом десятиліть при виробництві моделей із пінополістиролу, які послужать цінним досвідом ливарникам для подальшого його використання на дільницях ЛГМ. Відображено технічний рівень ЛГМ-процесу як вагомий потенціал розвитку вітчизняного ливарного виробництва, відновлення його ролі в якості стимулятора росту власного машинобудування і постачальника виливків на експорт. The above examples describing the skills and techniques developed by the scientific and technical staff of the Institute PTIMA of NASU for several decades in the manufacture of polystyrene foam patterns, will provide valuable experience for foundrymen and for its further use in the Lost-Foam foundries. It is reflected the technical level of Lost Foam Casting Process as a significant development potential of the Ukrainian foundry industry, restoring its role as a stimulator of growth of its own engineering and supplier of castings for export. Результат освоения ЛГМ-процесса производился под руководством проф. О. И. Шинского ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей Узагальнення досвіду виготовлення пінополістиролових ливарних моделей Generalization of experience in manufacturing polystyrene casting patterns Article published earlier |
| spellingShingle | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей Дорошенко, В.С. Бердыев, К.Х. Шинский, И.О. |
| title | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| title_alt | Узагальнення досвіду виготовлення пінополістиролових ливарних моделей Generalization of experience in manufacturing polystyrene casting patterns |
| title_full | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| title_fullStr | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| title_full_unstemmed | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| title_short | Обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| title_sort | обобщение опыта изготовления пенополистироловых литейных моделей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49890 |
| work_keys_str_mv | AT dorošenkovs obobŝenieopytaizgotovleniâpenopolistirolovyhliteinyhmodelei AT berdyevkh obobŝenieopytaizgotovleniâpenopolistirolovyhliteinyhmodelei AT šinskiiio obobŝenieopytaizgotovleniâpenopolistirolovyhliteinyhmodelei AT dorošenkovs uzagalʹnennâdosvíduvigotovlennâpínopolístirolovihlivarnihmodelei AT berdyevkh uzagalʹnennâdosvíduvigotovlennâpínopolístirolovihlivarnihmodelei AT šinskiiio uzagalʹnennâdosvíduvigotovlennâpínopolístirolovihlivarnihmodelei AT dorošenkovs generalizationofexperienceinmanufacturingpolystyrenecastingpatterns AT berdyevkh generalizationofexperienceinmanufacturingpolystyrenecastingpatterns AT šinskiiio generalizationofexperienceinmanufacturingpolystyrenecastingpatterns |