Аннотация
В статье рассматривается применение технологии литья по газифицируемым моделям в области производства компонентов станков в Китае, анализируется текущее состояние её развития и отмечается, что технология вступила в стадию стабильного совершенствования. Объективно рассматриваются характеристики и область применения литейных процессов, подходящих для станочных отливок, подробно исследуется процесс литья по газифицируемым моделям для производства станочных отливок, предлагаются технические меры по устранению дефектов, а также рассматриваются тенденции и направления развития технологии литья по газифицируемым моделям в Китае.
Ключевые слова
Литьё по газифицируемым моделям; компоненты станков; характеристики технологии литья по газифицируемым моделям; оборудование для литья по газифицируемым моделям
1 В последние годы отрасль литья по газифицируемым моделям демонстрирует тенденцию ускоренного роста: число крупных предприятий быстро увеличивается, а между технологической итерацией и промышленным применением сформировалась глубокая взаимосвязь, способствующая скачкообразному переходу этого процесса от «мелких отливок низкого класса» к «крупным отливкам высокого класса». Крупносерийное производство основных компонентов станков является важным подтверждением технологической зрелости процесса.
Крупные и средние предприятия, опираясь на свои преимущества в капитале и НИОКР, глубоко интегрировали базовую теорию технологии литья по газифицируемым моделям с собственными производственными условиями. Это не только ускоряет промышленное внедрение технологических достижений, но и обеспечивает постоянную оптимизацию составов покрытий и повышение плотности отливок благодаря большим объёмам данных, накопленным в ходе крупносерийного производства.
Технология литья по газифицируемым моделям позволяет не только уменьшить припуски на механическую обработку и производственные затраты, но и удовлетворить потребности точного литья деталей сложной формы. Это не только свидетельствует о преодолении технологией ограничений ранних процессов, но и обеспечивает важную поддержку локализации и модернизации производства высокотехнологичного оборудования, становясь типичным примером перехода обрабатывающей промышленности к точному и крупносерийному производству.
2 Анализ текущего состояния литейных процессов, подходящих для станочных отливок
В современной отечественной области производства станочных отливок литьё в смоляно-песчаные формы и литьё по газифицируемым моделям находятся в резком контрасте: первое имеет большую базу производителей, тогда как второе постепенно расширяет область применения. Эти два процесса существенно различаются по технологическим характеристикам, экологическим показателям и совокупным затратам.
Ключевое преимущество литья в смоляно-песчаные формы заключается в высокой зрелости технологии и стабильности производства, благодаря чему этот процесс долгое время оставался основным выбором для станочных отливок. Однако его недостатки также очевидны: с точки зрения экологичности раздражающие токсичные газы и большое количество пыли, выделяемые смоляными связующими, непосредственно приводят к ухудшению производственной среды; с точки зрения эффективности и затрат громоздкие процедуры, сложные операции, высокое соотношение песка и металла, а также трудности регенерации песка увеличивают совокупные затраты. Согласно неполной статистике, себестоимость производства одной тонны станочных отливок почти на 1,000 юаней выше, чем при литье по газифицируемым моделям.
Литьё по газифицируемым моделям, напротив, демонстрирует преимущества, в большей степени соответствующие тенденциям развития промышленности: во-первых, оно соответствует национальной ориентации на экологичное литьё, производственная среда значительно улучшается по сравнению с традиционными процессами, а технология и вспомогательное оборудование становятся всё более зрелыми; во-вторых, качество поверхности и точность отливок выше, в процессе чёрной зоны нет необходимости учитывать разъёмы и стержни, процесс значительно упрощается, а преимущество по затратам становится очевидным; в-третьих, структура изделия гибко регулируется, а проектировщик и литейное предприятие могут совместно проводить оптимизацию. Это позволяет не только уменьшать массу и повышать прочность за счёт конструкционных инноваций, но и одновременно оптимизировать литейный процесс для многомерного повышения качества отливок.
Это сравнение не только отражает зависимость традиционных процессов от сложившегося пути развития, но и подчёркивает потенциал литья по газифицируемым моделям в области экологичности, затрат и гибкого производства, обеспечивая ясную основу для выбора процесса при производстве станочных отливок.
3 Анализ процесса литья по газифицируемым моделям для компонентов станков
3.1 Белая зона: формование и предварительная обработка белой модели
Основная задача белой зоны в технологии литья по газифицируемым моделям заключается в обеспечении размерной точности и конструкционной прочности пенополистироловой модели для гарантии последующих процессов.
Резка блоков и склеивание: при разделении модели отливки на блоки для раскроя необходимо строго контролировать потери при резке и обеспечивать точные размеры соединяемых частей. В процессе склеивания сначала выполняются предварительная сборка и проверка, затем равномерно наносится холодный клей, а локальные участки усиливаются горячим клеем для обеспечения плоской поверхности соединения; зазоры заполняются ремонтной пастой или заклеиваются малярной лентой для устранения пустот.
Предварительное встраивание усиления: для деталей большой площади, встраиваемых в модель, заранее приклеиваются волоконные стержни, чтобы улучшить сопряжение при последующем предварительном встраивании в смоляно-песчаную смесь, предотвратить выпадение и повысить общую конструкционную стабильность белой модели.
3.2 Жёлтая зона: нанесение покрытия и сушка с отверждением
В жёлтой зоне технологии литья по газифицируемым моделям нанесение и отверждение покрытия повышают термостойкость и влагостойкость белой модели, обеспечивая её стабильность на этапе формовки.
Выбор и приготовление покрытия: выбирается специальное покрытие для крупных отливок, в которое добавляется белый латекс для повышения прочности и влагостойкости; соотношение покрытия и воды строго контролируется, а время перемешивания должно превышать 2 часа. Напыление выполняется в три прохода, при этом число Боме последовательно поддерживается на уровнях 68-70, 66-68 и 64-66.
Контроль напыления и сушки: белая модель должна горизонтально подвешиваться на тележке для напыления. После нанесения и сушки первых двух слоёв модель переворачивается для обработки обратной стороны, при этом кромки и углы тщательно подкрашиваются во избежание оголения; толщина покрытия самой отливки должна достигать 2mm, а литниковой системы — 3mm для предотвращения таких дефектов, как газовые раковины. После сушки жёлтой модели выполняется предварительное встраивание в смоляно-песчаную смесь, после чего модель необходимо снова сушить в течение 12 часов для обеспечения полного отверждения.
3.3 Чёрная зона: формовка, заливка и извлечение отливки
Чёрная зона технологии литья по газифицируемым моделям охватывает ключевые операции от формовки в заглубленной опоке до формирования отливки и требует точного контроля технологических параметров для обеспечения качества отливок.
Ключевые моменты формовки в заглубленной опоке: толщина нижнего слоя песка должна превышать 150mm, при этом важные обрабатываемые поверхности предпочтительно размещать снизу; глухие углы предварительно заполняются или засыпаются песком вручную; для компонентов станков применяются вертикальная заливка и ступенчатые литниковые системы. При размещении нескольких деталей в одной опоке необходимо контролировать расстояние между ними; при необходимости вакуумные трубы выводятся внутрь или к верхней поверхности изделия, чтобы избежать обрушения опоки из-за недостаточного локального разрежения. Температуру песка поддерживают на уровне 50-60℃ (близком к температуре сушильного помещения), чтобы предотвратить дефекты, вызванные повторным увлажнением жёлтой модели; литниковый канал герметизируется глиняными полосками и окружается асбестовой тканью или затвердевшим плакированным песком для предотвращения вытекания расплава чугуна и попадания примесей.
15kg/s
Контроль процесса заливки: температура выпуска металла составляет 1530-1560℃, а температура заливки — 1450-1480℃, чтобы избежать песчаных включений из-за чрезмерно высокой температуры или неспаев из-за чрезмерно низкой температуры. Соблюдается принцип «медленно-быстро-медленно», при этом скорость заливки крупных деталей превышает 15kg/s: сначала канал открывают на малой скорости, после исчезновения звука всасывания при разрежении скорость увеличивают, а при приближении к литниковой чаше снижают. Перед заливкой трижды выполняются шлакообразование и снятие шлака; шлакообразователь, использованный в последний раз, оставляют в разливочном ковше для сбора шлака, а устье ковша закрывают шлакоулавливающей ватой, прижатой стальной пластиной, чтобы задержать мелкий шлак и повысить качество.
Оптимизация переворачивания опоки и извлечения отливки: ручное переворачивание опоки требует взаимодействия с кранами, устройствами сброса песка и мобильными кронштейнами для переворачивания опоки, адаптированными к различным опокам; на автоматических производственных линиях используются стандартные опоки, а формовочный песок регенерируется через утечку нижнего песка, что исключает ручные операции, значительно снижает трудоёмкость и повышает безопасность производства.
4 Тенденции развития литья по газифицируемым моделям в Китае
В условиях трансформации и модернизации литейной промышленности Китая технологические преимущества и экологическая ценность литья по газифицируемым моделям становятся всё более заметными. С точки зрения всей отрасли, благодаря постоянному ужесточению экологических стандартов и оптимизации производственной среды процесс литья по газифицируемым моделям вступает в период ускоренного развития, а его рост характеризуется одновременным улучшением «качества» и «количества»: прорыв в «качестве» выражается в постоянном расширении числа предприятий, выпускающих высококачественные отливки, и непрерывном достижении ключевых успехов в технологии литья сложных деталей специальной формы; рост «количества» сопровождается быстрым повышением уровня проникновения технологии, формируя тенденцию крупномасштабного развития.
Исходя из этой тенденции, наша компания будет внимательно следить за рыночным спросом, углублять продвижение и итерационную модернизацию технологии литья по газифицируемым моделям и стремиться предоставлять литейным предприятиям высококачественные услуги по поставке вспомогательного оборудования, помогая отрасли достигать эффективного и экологичного развития.