Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям
Предложено каркасные и ячеистые металлические конструкции отливать по газифицируемым моделям. Описан ряд примеров таких отливок, выполненных по аналогам из живой и неживой природы. Эти изделия относят к материалам будущего, они расширяют существующий спектр свойств металлопродукции и имеют потенциал...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49916 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 24-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49916 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Дорошенко, В.С. 2013-09-29T22:20:27Z 2013-09-29T22:20:27Z 2010 Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 24-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49916 621.744.072.2: 678.746.22-404.8 Предложено каркасные и ячеистые металлические конструкции отливать по газифицируемым моделям. Описан ряд примеров таких отливок, выполненных по аналогам из живой и неживой природы. Эти изделия относят к материалам будущего, они расширяют существующий спектр свойств металлопродукции и имеют потенциал применения в конструкциях, взаимодействующих с объемом или потоком вещества (энергии), а также как костяк для армированных, композиционных материалов и внутренних холодильников слитков и фасонных отливок. Запропоновано каркасні і комірчасті металеві конструкції виливати за газифікованими моделями. Описано ряд прикладів таких виливків, виконаних за аналогами з живої та неживої природи. Ці вироби відносять до матеріалів майбутнього, вони розширяють існуючий спектр властивостей металопродукції та мають потенціал застосування в конструкціях, які взаємодіють з об’ємом чи потоком речовини (енергії), а також як кістяк для армованих композиційних матеріалів та внутрішніх холодильників зливків і фасонних виливків. It was proposed to cast frame and honeycomb metal structures by using the lost foam expendable patterns. Several examples of such castings made by analogues of animate and inanimate nature are described. These items relate to materials of the future, they will expand the existing range of properties of metal and have a potential use in structures that relate to the space or flow of substance (energy), also as the backbone for reinforced, composite materials and inner refrigerators for ingots and castings. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям Проблеми конструювання просторових каркасних виливків для лиття за моделями, що газифікуються The problems of designing spatial frame castings for lost foam casting Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| spellingShingle |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям Дорошенко, В.С. |
| title_short |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| title_full |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| title_fullStr |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| title_full_unstemmed |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| title_sort |
проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям |
| author |
Дорошенко, В.С. |
| author_facet |
Дорошенко, В.С. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Проблеми конструювання просторових каркасних виливків для лиття за моделями, що газифікуються The problems of designing spatial frame castings for lost foam casting |
| description |
Предложено каркасные и ячеистые металлические конструкции отливать по газифицируемым моделям. Описан ряд примеров таких отливок, выполненных по аналогам из живой и неживой природы. Эти изделия относят к материалам будущего, они расширяют существующий спектр свойств металлопродукции и имеют потенциал применения в конструкциях, взаимодействующих с объемом или потоком вещества (энергии), а также как костяк для армированных, композиционных материалов и внутренних холодильников слитков и фасонных отливок.
Запропоновано каркасні і комірчасті металеві конструкції виливати за газифікованими моделями. Описано ряд прикладів таких виливків, виконаних за аналогами з живої та неживої природи. Ці вироби відносять до матеріалів майбутнього, вони розширяють існуючий спектр властивостей металопродукції та мають потенціал застосування в конструкціях, які взаємодіють з об’ємом чи потоком речовини (енергії), а також як кістяк для армованих композиційних матеріалів та внутрішніх холодильників зливків і фасонних виливків.
It was proposed to cast frame and honeycomb metal structures by using the lost foam expendable patterns. Several examples of such castings made by analogues of animate and inanimate nature are described. These items relate to materials of the future, they will expand the existing range of properties of metal and have a potential use in structures that relate to the space or flow of substance (energy), also as the backbone for reinforced, composite materials and inner refrigerators for ingots and castings.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49916 |
| citation_txt |
Проблемы конструирования пространственных каркасных отливок для литья по газифицируемым моделям / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 8. — С. 24-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dorošenkovs problemykonstruirovaniâprostranstvennyhkarkasnyhotlivokdlâlitʹâpogazificiruemymmodelâm AT dorošenkovs problemikonstruûvannâprostorovihkarkasnihvilivkívdlâlittâzamodelâmiŝogazifíkuûtʹsâ AT dorošenkovs theproblemsofdesigningspatialframecastingsforlostfoamcasting |
| first_indexed |
2025-11-26T20:53:42Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:53:42Z |
| _version_ |
1850774855348125696 |
| fulltext |
24 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010
УДК 621.744.072.2: 678.746.22-404.8
В. С. Дорошенко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Проблемы конструирования пространственных каркасных
отливок для литья по газифицируемым моделям∗
Предложено каркасные и ячеистые металлические конструкции отливать по газифицируемым моделям. Опи-
сан ряд примеров таких отливок, выполненных по аналогам из живой и неживой природы. Эти изделия от-
носят к материалам будущего, они расширяют существующий спектр свойств металлопродукции и имеют
потенциал применения в конструкциях, взаимодействующих с объемом или потоком вещества (энергии), а так-
же как костяк для армированных, композиционных материалов и внутренних холодильников слитков и фасонных
отливок.
Ключевые слова: отливка, литье по газифицируемым моделям, материалы будущего, ячеистые
листьев («филлотаксис» из ботаники); пены со сквоз-
ными порами и ячейками (из физико-химии), а так-
же их закономерности; конструкций деревьев (включая
«деревья» бронхов и кровеносных сосудов млеко-
питающих); микроструктуры аморфных металлов и
структуру углеродных нанотрубок.
Такие же проблемы относятся к сфере исследо-
ваний подраздела бионики – биомиметики (bios –
жизнь, и mimesis – подражание) как подхода к соз-
данию технических устройств, при котором идея и
основные элементы устройства заимствуются из жи-
вой природы. Кроме того, часто в русле таких заим-
ствованных идей создаются новые конструкции, не
существующие в природе. Классическим примером
метода биомиметики служит Эйфелева башня, при
конструировании которой автор использовал опи-
сание костной структуры головки бедренной кости,
выполненное швейцарским профессором анатомии
Германом фон Мейером.
Создавая конструкции одноразовых моделей для
получения пространственных отливок, среди ото-
бранных эволюцией конструкций живой природы за-
метно нередкое использование спиральных элемен-
тов [3] с наличием таких закономерностей, как повто-
ряемость и комбинаторность (фрактальность) форм
природы. Известно использование указанных свойств
в новых архитектурных строениях, в которых одним
из конструктивных стилеобразующих элементов слу-
жит спиральная конструкция модели ДНК, предло-
женная Уотсоном-Криком и относящаяся к «морфо-
логическим стандартам структур различных систем
природы» [4]. В ряду рукотворных примеров заим-
ствования этой конструкции – автомобильный музей
Mercedes-Benz (построенный в Штутгарте, Германия,
проект UN Studio van Berkel & Bos). В нем экспона-
ты расположены на двух спиралевидных пандусах,
имитирующих цепь ДНК: они вьются, пересекая друг
друга, сквозь восемь уровней здания. Архитекторы
называют это здание «ДНК в бетоне».
Каркасное строительство показало, что спираль-
ный каркас сетчатой оболочки здания значительно
легче традиционного из прямых прутьев, его труд-
но сломать, так как он подобен пространственной
пружине и отвечает на деформирующие нагрузки об-
Т
ехнология литья по газифицируемым моделям
(ЛГМ или Lost Foam Casting Process), используя
размещение отливки или блока отливок в про-
странстве песка контейнерной песчаной фор-
мы, дает основание сформулировать задачу: «Ка-
кие пространственные конструкции литейщик может
получать в объеме песка?», в противовес традици-
онной «Как поместить отливку в плоскости литейной
формы?». Сегодня с помощью технологии ЛГМ мож-
но изготовить литые изделия, имитируя природное
распространение твердотелых конструкций в объе-
ме газообразной или жидкой среды. Разработка
проблем литых каркасно-ячеистых изделий и поис-
ка способов оптимизации их конфигураций ведет-
ся путем «заимствования технических решений» у
природы, поскольку природой «уже решены вопро-
сы» покорения пространства конструкциями с чрез-
вычайно высоким уровнем ресурсосбережения.
Переход к проектированию литых металлоизде-
лий в объеме песка формы значительно расширяет
спектр их конфигураций, и, в частности, открывает
новое направление литья сотовых, объемно-ячеис-
тых, скелетно-решетчатых конструкций, материалов
и блоков отливок, расширяя известные свойства
традиционно применяемых не только литых, но и
получаемых с их привлечением армированных и
композиционных изделий. Отливки такого вида –
это облегченные несущие, армирующие, изолиру-
ющие, ограждающие, демпфирующие удары кон-
струкции, способные находиться в среде, пропуская
(полностью или частично) через себя поток веще-
ства или энергии. Они используются для отделе-
ния отходов при очистке газов, жидкостей, а также
для глушителей шума, взрыво- и пламяпреградите-
лей, теплообменных, адсорбционных, акустических
устройств, элементов источников тока, катализато-
ров, кристаллизаторов, электродов (в т. ч. заземле-
ния) и как костяк для композиционных материалов.
В первых двух статьях [1, 2] в конструкциях от-
ливок предложено использовать принципы строе-
ния: кристаллических решеток (как их изображают
в кристаллографии); спиралевидного расположения
* Статья отражает одну из тем научной школы проф. О. И, Шинского
25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010
ратимым восстановлением формы. Закономерно-
сти формообразования ДНК (как конструктивного
стилеобразующего элемента на микроуровне, ото-
бранном эволюцией и несущем разнообразие форм
и функций органических существ), целесообразно
копировать из металла для получения простран-
ственных каркасных конструкций, арматуры компо-
зиционных материалов и армированных отливок.
При конструировании литейной модели полный ви-
ток двойной спирали с шагом l можно рассматри-
вать как ячейку. Ячеистые материалы удобно соби-
рать при изготовлении пенополистироловой модели
из повторяющихся элементов. Эти материалы обыч-
но в несколько раз легче компактных материалов. В
настоящее время появилась информация об обнару-
жении трехспиральной ДНК (такой вариант учтен в
нижеописанной конструкции модели).
На рис. 1, а показан пример литейной одноразо-
вой модели с пропорциями макета молекулы ДНК из
книги [4]. Модель выполнена в форме винтовой лест-
ницы с двумя остовами 1, которые свиты вместе и за-
кручены вправо в виде двойной спирали, и одинако-
выми перекладинами 2, расположенными перпендику-
лярно оси двойной спирали. При этом двойная спираль
модели имеет диаметр d = 2, шаг витка – l = 3,4. Соот-
ношение этих величин равно l = 1,7d. Число одинако-
вых перекладин на полный виток – 10. Каждая повер-
нута на 36° относительно предыдущей и находится
на расстояние 0,1l от нее. Форму спирали удержи-
вает или фиксирует модель литниковой системы 3,
прикрепленная с помощью пайки или клея к остовам
этой двойной спирали.
На рис. 1, б показаны четыре примера состав-
ных повторяющихся элементов, которые можно ис-
пользовать для сборки модели. Эти элементы име-
ют столбики 1 высотой h, определяемой вдоль оси
двойной спирали. Из столбиков 1 составляют остов,
они закручены на угол α = 360° h/l. Перекладины 2
могут быть s-образной формы как наиболее благо-
приятной для релаксации усадочных напряжений
ячеистых отливок, а также в виде трех- или многоу-
гольных пластин 3, или перегородок 4 по периметру
многоугольника. Показан также элемент из трехлуче-
вых распорок 5. Последние три элемента предназна-
чены для трехспиральной модели.
Повторяющиеся детали для конкретной модели
бывают одного вида или между деталями 1 про-
кладываются столбчатые прокладки, чередуемые с
элементами перекладин. Элементы могут быть со-
браны склейкой, пайкой встык (при этом применя-
ются шаблоны, частично охватывающие снаружи стык
столбиков 1 – рис. 1, б) и иметь соединение «штырь-
паз» или др.
Составляющие элементы набирают нанизывани-
ем на гибких несущих осях (нить, проволока, шпагат
и другие) с прокалыванием элементов модели или
по заранее выполненным отверстиям в столбиках 1
(рис. 1, б). Затем их закручивают в двойную/тройную
спираль, форму которой удерживает или фиксирует
в собранной модели при транспортных и формовоч-
ных операциях модель литниковой системы, жестко
прикрепленная к этой двойной спирали. Для удоб-
ства сборки на гибкой оси также применяют вариант,
когда элементы имеют боковые прорези. В эти про-
рези вставлена лента из синтетической пленки, нить
или проволока в качестве гибкой несущей или на-
правляющей оси. Если столбики 1 (рис. 1, б) нанизы-
вают на гибкий каркас, например, в виде спиральной
или зигзагоподобной пружины, либо на объемный
жесткий, предварительно изогнутый в виде двойной
спирали, каркас, то отверстие в указанных деталях
выполняют соответствующего размера. В последнем
случае каркас служит внутренней арматурой, удер-
живающей форму модели в собранном виде, или хо-
лодильником для отливки, либо может быть изготов-
лен из металла, используемого для литья или леги-
рования металла этой отливки.
Если для отливок по каким-либо причинам надо
изменить созданный эволюцией «стандартный» про-
образ конструкции ДНК, то перекладины выполняют
не только как указано на рис. 1, б, но и в виде много-
лучевых распорок, многоугольных пластин или пере-
городок по периметру многоугольника. Перегородки
спиралей располагают произвольно: под углом к оси
спирали и с отношением l/d. Число спиральных осто-
вов может соответствовать количеству лучей распо-
рок или углов многоугольников при разном количе-
стве перекладин на полный виток.
Элементы модели выполняют из различных мате-
риалов для удаляемых одноразовых литейных
моделей, а модельные конструкции могут состоять
из элементов с размерами от нескольких до сотен
миллиметров. Простая конструкция элементов дает
возможность получения их на пластавтоматах, что
упростит конструирование каркасных ячеистых ма-
териалов и деталей, которые называют материала-
ми будущего.
Заложенная в конструкции модели возможность
закручивания или сборки в спираль упрощает литье но-
вых облегченных, механически и эстетически совер-
шенных спиралевидных конструкций. Одноразовые
литейные модели, по конструкции подобные единой
для всех клеточных организмов базовой матрице-
прототипу, взятой из биофизики наномира в виде кон-
струкции ДНК, расширяют возможности литья и номен-
клатуру литых каркасно-ячеистых конструкций для
использования в технических и декоративных целях.
Пенополистироловая модель (а) и варианты вы-
полнения перегородок (б)
Рис. 1.
а б
24 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010
В статье [1] описана одноразовая модель, имити-
рующая структуру пены как ячеистой конструкции и
состоящая из ребер, которые стыкуются под углом
109,47° [5]. Также известны другие пространствен-
ные структуры с расположением стыкующихся ре-
бер под указанным углом, отличающиеся особыми
свойствами. К ним можно отнести кристаллическую
решетку алмаза – самого твердого природного ма-
териала, атомы углерода в структуре которого свя-
заны прочной ковалентной связью с четырьмя сосед-
ними атомами, расположенными в вершинах тетра-
эдра [6], что является одной из основных причин его
уникальных свойств. Все углы между связями атомов
равны тетраэдрическому углу 109,47°, что соответ-
ствует наименьшей энергии отталкивания электро-
нов, и эта протяженная пространственная структура
отличается таким внутренним единством, что весь
кристалл представляет как бы одну молекулу.
Энергетически выгодную конструкцию атомной
решетки алмаза, обладающую высокой прочностью
практически во всех направлениях, используют в стро-
ительстве, например, в конструкции мобильного па-
вильона «Yorkshire Diamond» размерами 20×26×10 м,
(фотография показана на рис. 2, а). Он имеет несу-
щий каркас из надувных сообщающихся труб, скле-
енных из синтетического полотна (фрагмент показан
на рис. 2, б), в которые постоянно нагнетается воздух
с помощью вентилятора [7].
Литейщик, занимающийся ЛГМ, увидев на рис. 2
пенопластовую модель, может захотеть такую же.
Однако изготавливать одноразовые литейные мо-
дели из полимерных материалов в виде таких наду-
вных трубчатых пространственных конструкций бу-
дет слишком дорого из-за высокой трудоемкости гер-
метичного склеивания этих труб в систему с единой
полостью, а также весьма затруднительно поддер-
живать газовое давление в трубах при засыпке их
формовочным песком с последующим уплотнением.
Поэтому для изготовления ячеистых моделей, как
на рис. 2, б, решили задействовать такие новые ма-
териалы, как воздушно-пузырчатую синтетическую
пленку (ВПСП). В отличие от пенопласта, который не
гнется, изготовленные из нее плоские решетки мож-
но изгибать под требуемым углом. Эта пленка слу-
жит прекрасным наполнителем, создавая объем мо-
дели. Из нее нетрудно изготовить плоские решетки с
шестигранными отверстиями путем выполнения над-
резов (по выкройке или картонному шаблону) и скру-
чивания пленки в рулоны для выполнения перегоро-
док таких решеток с шестигранными ячейками, как
в решетке алмаза. Затем путем изгибания этих ре-
шеток в месте стыка перегородок их сшивали в про-
странственную стопочную конструкцию литейной мо-
дели перемычками из пенопласта. Применяли ВПСП
российского производства по ТУ2245-006-18425183-
2001 из пищевого полиэтилена и производства Укра-
ины – по ТУ У 25.2-30920106-001-2003 из пленки тол-ТУ У 25.2-30920106-001-2003 из пленки тол- 25.2-30920106-001-2003 из пленки тол-
щиной по основе от 45 до 300 мкм в зависимости от
требуемой прочности. Большая номенклатура пле-
нок включает двух- и трехслойные ВПСП из полиэти-
лена высокого давления для применения в диапазо-
не от –60 до +80 °С. ВПСП с диаметром пузырька 10
мм имеет общую толщину 4 мм, диаметром пузырь-
ка 30 мм – 10 мм. Также в продаже имеется пленка
с размерами пузырька (диаметр × высоту, мм) 6×3,2;
10×(3,2-4,8); 25×(8-10). Номенклатура отечественных
производителей как ВПСП, так и установок для ее
производства с каждым годом растет, цена по отно-
шению к другим полимерам имеет тенденцию к сни-
жению.
Плотность в рулоне пленки с пузырьками 30 мм
составляет около 7,5 кг/м3, а масса 1 м2 пленки с пу-
зырьком диаметром 10 мм составляет: двухслой-
ной 63-75 г, трехслойной 90-150 г. Сегодня на отече-
ственном рынке цены 1 кг наиболее дешевых и мас-
сово применяемых для литейных моделей ВПСП и
пенопласта сравнимы. Однако плотность рулонных
изделий из ВПСП обычно в 3 раза меньше с уче-
том того, что для литья по газифицируемым моде-
лям традиционно применяют пенопласт плотностью
не ниже 22-25 кг/м3, иначе модель может деформи-
роваться при формовке. Регулировать толщины ру-
лонных перегородок из ВПСП можно проколами не-
скольких пузырей.
Для увеличения жесткости рулонных перегоро-
док крупногабаритных решеток и повышения их
прочности на изгиб применили другие, нетрадици-
онные для моделей, углеводородные материалы –
тонкостенные полипропиленовые трубки, распола-
гая их в виде каркаса внутри и/или снаружи рулон-
ной перегородки. Внутреннее расположение трубок
облегчило скручивание рулонов ВПСП, повысило их
а б
Павильон с несущим надувным каркасом в виде решетки, подобной структуре алмазаРис. 2.
25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010
толщину и прочность на изгиб. Применяли трубки ди-
аметром 3-8 мм, толщиной 0,1 мм, которые массово
выпускаются и используются в качестве соломин для
питья напитков. Также для каркаса пригодны трубки
с продольным разрезом и других диаметров, кото-
рые достаточно просто надеть поверх рулонных пе-
регородок. Упругости трубок достаточно, чтобы пол-
ностью сомкнуться по линии разреза, образуя глад-
кую цилиндрическую поверхность.
Полипропилен – продукт полимеризации пропиле-
на С3Н6, термопластичный углеводородный полимер.
В промышленности в последнее время он теснит та-
кие углеводороды, как полистирол и другие пласти-
ки, обладая более высокой механической прочно-
стью и упругостью, меньшей токсичностью. Соче-
тание в конструкциях литейных моделей полезных
свойств указанных широко производимых легковес-
ных материалов упрощало их изготовление.
На рис. 3, а приведена схема монтажа стопоч-
ной каркасной модели на примере двух плоских ре-
шеток, условно показанных в виде трех шестиуголь-
ных ячеек. Оси нижней решетки 1 выделены точко-
пунктирной линией, верхней 2 – штрихпунктирной.
Эти две решетки при скреплении в углах шестиуголь-
ных ячеек параллельными вертикальными перемыч-
ками 3 деформируют все свои ячейки, в результа-
те чего получается стопка изломанных (подобно зиг-
загу) при изгибании вверх-вниз на «алмазный» угол
109,47° решеток, условно обозначенная сплошными
линиями 4 без учета их усадки.
На рис. 3, б показан зажим 1 при виде снизу, ко-
торый силами трения удерживает перегородки 2 под
углом 109,47° тем, что имеет для них направляющие
канавки. У зажима из пенопласта небольшая, но до-
статочной прочности толщина стенок для выполне-
ния модели. На рис. 3, в этот зажим представлен в
разрезе. Он крепится на перемычке 1 и состоит из
фигурной шайбы 2 и пробки 3, у которых есть канав-
ки, охватывающие три перегородки 4 в виде рулона
ВПСП, свитого вокруг трубки 5, которая обжимается
вместе с рулоном.
Описанные варианты моделей позволят получать
ячеистые отливки методом ЛГМ. Эти примеры явля-
ются лишь частными случаями ответа на поставлен-
ный в начале статьи вопрос о возможных конфигу-
рациях пространственных отливок, получаемых в
объеме сухого песка. Ячеистые литые изделия пока
являются редкостью, однако такие конструкции отли-
вок уже сегодня все чаще появляются на рынке за-
требованной металлопродукции.
Тому может послужить примером стальная от-
ливка заготовки траверсы с габаритными размера-
ми: шириной около 145 мм и высотой по централь-
ному столбику 72 мм, 3D-модель которой показана
на рис. 4, а. Эта заготовка спроектирована в опыт-
ном производстве одного из КБ заводов атомного
энергомашиностроения. Конструкторы-разработчики
назвали ее «снежинка». При экономии на оснастке
для изготовления малых серий таких заготовок спо-
собом ЛГМ можно серийно изготавливать 1/6-ю пе-
нопластовой модели (часть центрального столбика с
веточкой). Затем собрать шесть одинаковых частей
в целую модель, которую монтировать с подобными
ей в модельные кусты и заливать металлом, получая
сборные отливки.
Примером ячеистых декоративных отливок из мед-
ных сплавов может служить одно из изделий скульп-
тора из Венеции Gianfranco Meggiato (см. рис. 4, б).
Такие литые скульптуры из цикла Lost Foam (не ме-Lost Foam (не ме- Foam (не ме-Foam (не ме- (не ме-
нее десяти видов) в габаритных размерах обычно
имеют 0,4-0,5 м, отдельные достигают 1 м. Десят-
ки примеров полимерных моделей (одна из которых,
«diamond», приведен на рис. 4, в), полученных ме-
тодом быстрого прототипирования, показал в Интер-
нете дизайнер George W. Hart [8]. Все они будто так
и «просятся в песчаную форму» для превращения в
металлические отливки.
Предложенными в статье литейными моделями
автор пытался повторить природу в поиске границ
возможных конфигураций пространственных ме-
таллоотливок. Литье как одно из древнейших реме-
сел (а отливки отечественных мастеров еще со вре-
мен Киевской Руси поражали своей искусностью) опе-
режает в этом другие виды обработки металлов, шаг
за шагом раскрывая свои возможности технологиче-
ского воплощения науки. А замечательные, чаще все-
го ажурные ячеисто-каркасные, конструкции природы
неизбежно будут перенесены технологами в новые
металлоизделия с необходимыми преобразованиями,
учитывающими поставленные технические задачи.
4
3
2
1
1
2
1
2
3
4 5
а б в
Схема сборки модели (а) и узлы стыка: в плане (б) и разрезе (в)Рис. 3.
26 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 ’2010
Дорошенко В. С.
Проблеми конструювання просторових каркасних виливків для лиття за
моделями, що газифікуються
Запропоновано каркасні і комірчасті металеві конструкції виливати за газифікованими моделями. Описано ряд
прикладів таких виливків, виконаних за аналогами з живої та неживої природи. Ці вироби відносять до матеріалів
майбутнього, вони розширяють існуючий спектр властивостей металопродукції та мають потенціал застосування в
конструкціях, які взаємодіють з об’ємом чи потоком речовини (енергії), а також як кістяк для армованих композиційних
матеріалів та внутрішніх холодильників зливків і фасонних виливків.
Анотація
Ключові слова виливок; лиття за моделями, що газифікуються; матеріали майбутнього; коміркові
Keywords
casting, expendable pattern casting (lost foam), decomposable materials of the future, honey-
comb
Doroshenko V.
The problems of designing spatial frame castings for lost foam castingSummary
It was proposed to cast frame and honeycomb metal structures by using the lost foam expendable patterns. Several examples
of such castings made by analogues of animate and inanimate nature are described. These items relate to materials of the
future, they will expand the existing range of properties of metal and have a potential use in structures that relate to the space
or flow of substance (energy), also as the backbone for reinforced, composite materials and inner refrigerators for ingots and
castings.
а б в
Примеры ячеистых отливок (а, б) и пенопластовой модели (в)Рис. 4.
1. Дорошенко В. С. Способы получения каркасных и ячеистых литых материалов и деталей по газифицируемым моде-
лям // Литейн. пр-во. – 2008. – № 9. – С. 28-32.
2. Дорошенко В. С. Пространственные литые конструкции, получаемые в объеме песка // Металл и литье Украины. –
2009. – № 7-8. – С. 45-52.
3. Пат. № 83447 Украины, МПК В22С7/00, В22С 9/00. Ливарна одноразова модель / О. Й. Шинский, В. С. Дорошенко. –
Опубл. 2008, Бюл. № 13.
4. Архитектурная бионика /Ю. С. Лебедев, В. И. Рабинович, Е. Д. Положай и др. Под. ред. Ю. С. Лебедева. – М.: Стройиз-
дат, 1990. – С. 89, 91.
5. Пат. № 87782 Украины, МПК В22С7/00. Ливарна одноразова модель / О. Й. Шинский, В. С. Дорошенко. – Опубл. 2009,
Бюл. № 15.
6. Физический энциклопедический словарь / Под ред. А. М. Прохорова. – М.: Сов. энциклопедия, 1984. – С. 18.
7. Сайт журнала Design magazine: www.dezeen.com/2009/02/28/
8. Сайт дизайнера George W. Hart www.georgehart.com/rp/rp.html
ЛИТЕРАТУРА
Поступила 26.03.10
|