Развитие химии вспенивающихся полимеров позволило использовать их для изготовления литейных моделей, которые не извлекаются перед сборкой формы, а газифицируются при ее заполнении расплавом. это позволило увеличить эффективность производства за счет снижения трудоемкости изготовления моделей и отливок, сократить цикл подготовки технологического процесса, а также улучшить качество отливок.

Литье по газифицируемым  моделям находит все большее применение на многих предприятиях  стран мира, расширяется область его использования для различной номенклатуры отливок и сплавов.

Способ литья по газифицируемым моделям был предложен и запатентован в 1958г. для изготовления художественных отливок. В соответствии с патентом модель из пенопласта, обладающая малой объемной массой, формуется в любой формовочной смеси так, что образуется неразъемная форма.

Литье по газифицируемым моделям, как способ формообразования, был предложен и осуществлен в отрасли литейного производства, где процесс изготовления формы трудоемок и длителен. Рассматривая этот  способ в свете закономерностей развития технологии литейной формы, можно отнести его к коренным совершенствованиям техники формовки. Существенное снижение трудоемкости формовки, повышение качества отливок достигается при применении закрытых прибылей, изготавливаемых по газифицируемым моделям.

При создании специализированных участков и линий, благодаря возможности автоматизации изготовления моделей в пресс формах, упрощению процессов уплотнения при применении сыпучих смесей, устранению стержней и оборудования для их изготовления могут быть существенно снижены затраты на изготовление отливок.

На начальной стадии освоения и внедрения процесса литья по газифицируемым моделям предпринимались попытки использовать для изготовления моделей различные пенопласты: полистирольные, полиуретановые, фенольно-резольные, полиэтиленовые, полипропиленовые и т.д. Однако практика использования и исследования их свойств в процессе термической деструкции при заливке формы показали, что материалы для газифицируемых моделей должны удовлетворять ряду требований.

Эти требования определяются особенностями формирования отливки; технологией изготовления модели; технологией изготовления литейной формы; технико-экономическими показателями; санитарно-гигиеническими требованиями.

Накопленный практический опыт, многочисленные исследования процесса, свойств и термодеструкции различных пенопластов показали, что большинству указанных выше требований наиболее полно отвечают полистирольные пенопласты. В настоящее время для изготовления газифицируемых литейных моделей в нашей стране и за рубежом в основном используют специально разработанный пенополистирол. Вместе с тем широкое применение начинает приобретать  литейный сополимер. При использовании сополимера содержание углерода в отливках сводится к минимуму (на практике науглероживание составляет до 0,04%). Поэтому производство отливок по технологии ЛГМ  из низкоуглеродистых сталей и высокопрочного чугуна, где проблема науглероживания стоит особенно остро, возможно только с применением литейных сополимеров.

Вначале в качестве материала для газифицируемых моделей использовали обычный пенополистирол, применяемый в качестве теплоизоляционного материала в строительстве. Однако уже первые промышленные опыты показали необходимость создания специального пенополистирола, предназначенного для изготовления литейных газифицируемых моделей.

Был разработан материал с повышенной прочностью, особыми физико-механическими свойствами, обеспечивающими более полную газификацию модели при заполнении формы. Обычно это высокомолекулярный пенополистирол, что обеспечивает ему повышенную прочность, с несколько более высоким содержанием порообразователя и пониженным содержанием остаточного мономера-стирола, равномерным гранулометрическим составом.

Для повышения скорости газификации в состав пенополистирола в процессе его синтеза вводят различные соединения, способствующие быстрому и полному разрыву цепей полимера в процессе термической деструкции.

Сополимер обладает высокими свойствами пиролиза и выделяет минимальное количество вредных газов по сравнению с полистиролами. Поэтому технология ЛГМ с применением сополимера позволяет получить ощутимый экономический эффект за счет применения более простой системы очистки газов, выбрасываемых в атмосферу. Материал обладает минимальной усадочной деформацией после формовки, что позволяет производить высокоточные отливки в течение достаточно большого времени хранения моделей.

Технологию изготовления газифицируемой модели выбирают в зависимости от серийности производства. В единичном  производстве выгодно изготовлять модели из плит и блоков подобно деревянным моделям. Для обработки материала в этом случае используют многокоординатные фрезерные и токарные станки с ЧПУ, а также станки резки нагретой проволокой.

В условиях серийного и массового производства отливок газифицируемые модели целесообразно изготовить в пресс-формах. Наибольшее применение в отечественной и зарубежной практике нашел метод изготовления газифицируемых моделей из гранул вспенивающегося пенополистирола по технологии двухстадийного вспенивания в пресс-формах. Первая стадия этого технологического процесса состоит в подготовке исходных гранул, их предварительной тепловой обработке (предвспенивание), сушке и активации выдержкой на воздухе.  Вторая стадия включает операции изготовления моделей: заполнение пресс-форм гранулами, тепловую обработку гранул в пресс-форме, включая охлаждение, разборку пресс-формы и извлечение модели. Этот процесс простой в осуществлении, легко регулируемый, позволяющий получить модели весьма сложной конфигурации, с различной толщиной стенок, значительных габаритных размеров, при заданной плотности, точности, чистоте поверхности. Вместе с тем операции предварительной подготовки гранул и окончательного изготовления моделей в пресс-формах легко автоматизируются.

Несмотря на кажущуюся простоту способа процессы, происходящие при переработке исходного гранульного пенополистирола в газифицируемые модели, весьма сложны и требуют специализированного оборудования.

Предварительная тепловая обработка гранул вспенивающегося пенополистирола необходима для получения газифицируемых моделей с заданной объемной массой. Объемная масса модели является важнейшим показателем ее качества, так как определяет прочность пенополистирола, количество продуктов разложения, взаимодействующих с металлом при заполнении формы, а также удаляющихся во внешнюю среду. Для получения качественной отливки необходимо иметь газифицируемые модели вполне определенной объемной массы.

Практикой установлено, что при вспенивании гранул исходного пенополистирола различных партий в одинаковых режимах объемная масса получаемых изделий колеблется в значительных пределах. Более того, изделия, полученные из гранул различного диаметра одной партии, имеют разную объемную массу и чистоту поверхности.

Предварительное вспенивание пенополистирола осуществляют нагревом гранул в кипящей воде, перегретым паром: в автоклавах, в специальных установках периодического и непрерывного действия- предвспенивателях (предэкспандерах). Предварительное вспенивание в кипящей воде и в автоклавах применяют в условиях мелкосерийного производства. Исходные гранулы загружают в емкости и помещают в автоклав. После выдержки, необходимой для подвспенивания до заданной насыпной массы, гранулы извлекают и высыпают в емкости  либо стеллажи где происходит  их сушка и активация.

Предварительное вспенивание в установках периодического и непрерывного действия- предвспенивателях (предэкспандерах) применяют в условиях серийного и массового производства. В качестве теплоносителя в этих установках используют пар или паровоздушную смесь. Гранулы в предвспенивателях имеют равномерную ячеистую структуру, насыпная масса их может быть минимальной, а потеря порообразователя незначительной.

Формование моделей в пресс-формах заключается во вторичном нагреве подвспененных гранул в объеме пресс-формы горячей водой, паром. После предварительного вспенивания и активации гранулы пенополистирола засыпают в рабочую полость пресс-формы так, что они полностью заполняют ее объем. После скрепления половин пресс-формы гранулы подвергают нагреву. В процессе вторичного нагрева вновь происходит испарение порообразователя в ячейках гранул, размягчается их полистироловая основа, гранулы увеличиваются в объеме. При вспенивании давление гранул на стенки пресс-формы достигает 2-2.5 кг/см2. В местах соприкосновения гранул под действием этого давления происходит их соединение, а при достаточно высокой температуре гранулы спекаются в единую монолитную массу. После охлаждения пресс-форму раскрывают и извлекают из нее модель.

Качество модели, получаемой вспениванием гранул в пресс-формах, зависит не только от качества пенополистирола и условий его предварительного вспенивания, но и от тепловых режимов его формования в пресс-формах, а также конструкции пресс-формы, режимов охлаждения.

Способ формования моделей в пресс-формах продувкой паром заключается в обработке предвспененных гранул в пресс-форме перегретым до 105-1200С паром.

 Автоклавный метод осуществляется следующим способом: после загрузки подвспененных гранул п пресс-форму и скрепления ее частей, пресс-форму помещают в автоклав. Давление пара в автоклаве 1.6- 2 кг/см2. Продолжительность выдержки пресс-форм в автоклавах подбирают опытным путем. Автоклавный метод формования моделей не требует сложных пресс-форм, однако, способ требует продолжительных подготовительно-заключительных операций, поэтому он не может обеспечить высокую производительность.

Формование моделей в пресс-формах, снабженных паровой камерой- наиболее высокопроизводительный процесс, обеспечивающий высокое качество моделей. Пресс-формы, используемые для такого формования, имеют паровую камеру, в которую подается острый сухой пар при давлении 2-2.5кг/см2. Быстрый нагрев пресс-формы и гранул паром ускоряет процесс тепловой обработки гранул. Модели, полученные таким способом,  имеют малую объемную массу и хорошую чистоту поверхности. Длительность тепловой обработки гранул составляет несколько десятков секунд в зависимости от толщины модели. Существуют разновидности этого процесса для тонкостенных и массивных моделей.

Формование моделей в пресс-формах тепловым ударом паром наиболее эффективный и производительный метод. Однако этот способ формования моделей требует очень точной регулировки тепловых и временных режимов, что усложняет конструкцию автоматических машин и установок.

Существующие конструкции машин можно разделить  машины с горизонтальной линией разъема и машины с вертикальной линией разъема. В зависимости от сложности конфигурации получаемых моделей применяют форму с боковой или верхней подачей гранул.

Машины с вертикальной линией разъема формы имеют наибольшее применение. Подача исходного материала-подвспененных гранул в этих машинах производится сжатым воздухом или всасыванием за счет разрежения в форме. Все операции- заполнение, открытие и закрытие формы, формование и охлаждение формы, извлечение модели из формы-производятся автоматически.

Машины с горизонтальной линией разъема менее распространены.  Они имеют меньшую производительность,  но при этом их стоимость значительно ниже.

В связи с особенностями обработки литейного пенополистирола и сополимера оборудование для производства газифицируемых моделей зарубежного производства достаточно дорого, а российских производителей мало.

Пенополистирольные модели для ЛГМ.

ПРИМЕРЫ КОМПЛЕКТАЦИЙ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОДЕЛЕЙ ЛГМ ИЗ ПЕНОПЛАСТА
с автоматизированными агрегатами

 подробнее...

ПРИМЕРЫ КОМПЛЕКТАЦИЙ

Сезонное Предложение

Автоматический предвспениватель для ЛГМ цена 686 000 рублей!
 подробнее...

Мы предлагаем высокопроизводительное, технологичное оборудование для изготовления моделей ЛГМ из вспененного полистирола.

Мы предлагаем услуги для производства моделей ЛГМ из вспененного полистирола.

  • Facebook Social Icon
  • YouTube Social  Icon
  • Vkontakte Social Icon

 +7 (8332) 44-74-26 / info@pkgmitom.com/ ©ООО "МИТОМ" 2008-2019