Подводные камни вакуумно-пленочной формовки
Сказочная вакуумная-плёночная или суть технологии
На первый взгляд ВПФ кажется какой-то «сказочной» технологией. Посудите сами!
Что такое ПГС – песчано-глинистые смеси? Классическая понятная технология, проверенная временем. Форма делается из смеси песка, глины, воды и добавок, которая уплотняется и формирует отпечаток будущей отливки.
Или ХТС – холодно-твердеющие смеси. Технология достаточно новая, но уже тоже привычная. В результате смешивания песка, смолы и катализатора, получается смесь, которая застывает и превращается в жесткую форму. В вакуумно-плёночной формовке даже из названия сразу непонятно – как получается форма – с помощью вакуума или плёнки?
Давайте разберёмся!
1. Формовочный стол и модельная плита
Изготовление формы происходит на формовочном столе, который представляет собой сложную конструкцию, включающую следующие возможности:
- вакуумированния, т.е. внутри стола находится полость, из которой отсасывается воздух.
- вибрации – стол оснащён вибрационными установками для дополнительного уплотнения песка.
- протяжки – механизм, с помощью которого с модельного комплекта будет сниматься форма.
Итак, на стол с модельной плитой устанавливается модельный комплект и элементы литниковой питающей системы.
Модельная плита связана каналами с вакуумной полостью рабочего стола. Причём в модельном комплекте в узких местах, там, где есть большие переходы, ставятся венты, либо сверлятся отверстия, чтобы соединить поверхность модельного комплекта с вакуумной полостью стола.
В идеале, модели должны быть пустотелыми. Это позволяет доработать их в процессе испытаний и добавить дополнительных отверстий в местах плохого облегания плёнкой.
2. Плёнка
Готовый модельный комплект накрывается этиленвинилацетатной пленкой. Она обладает специальными свойствами и при нагреве её относительное удлинение во все стороны достигает 600 %. Нельзя применять поливинилхлоридную плёнку, потом что в процессе её сгорания образуются вредные соединения хлора.
Плёнка растягивается на специальных держателях над модельным комплектом и нагревается сверху. Уровень нагрева определяется опытным путем – главное, чтобы она не потекла и не порвалась. Оптимально нагретую плёнку опускают на модельный комплект и следят, чтобы она покрывала всю поверхность модельный плиты и моделей.
К формовочному столу подключается вакуум. Вакуумная полость формовочного стола соединена с модельной плитой и отверстиями, которые находятся в модели, соответственно, нагретая плёнка под действием вакуума равномерно прижимается к модельной плите и модельному комплекту, повторяя форму модели.
3. Противопригарное покрытие
Обтянутую плёнкой модель покрывают противопригарной краской. Её состав и толщину подбирают из опыта на конкретно заливаемом металле, исходя из габаритов отливки.
4. Вакуумная опока и упрочнение песка
После этого, не снимая вакуум с формовочной стола, на модельную плиту по штырям и втулкам устанавливается специальная вакуумная опока. Она с полыми стенками и в ней тоже наводится вакуум. Дальше в опоку насыпается сухой кварцевый песок мелкой фракции. Он без воды и без всяких присадок.
Для дополнительного уплотнения песка на формовочном столе включается вибрация и песок, осаживаясь, заполняет все небольшие полости, которые есть на модели.
После того как песок уплотнился на контрлад формы накладывается плёнка. Требование к ней невысоки. Главное, чтобы она была довольно прочной и эластичный, не совсем толстой. Можно использовать плёнку для теплиц. После этого к опоке подсоединяется шланги и подключается вакуум.
Так происходит упрочнение песка и получается форма:
- снизу на ладе формы пленка, которая повторяет контур модели
- сверху на контрладе – пленка, которая замыкает этот контур
- внутри – песок, который держится вакуумом
Теперь вакуум на формовочном столе снимается и получается, что вся пленка, которая деформировалась на ладе, принадлежит уже самой форме.
5. Протяжка
Чтобы пленка не прилипла к модельному комплекту, либо за счет разряжения воздуха в первый момент протяжки, не деформировалась, необходимо подать небольшое избыточное давление в вакуумную полость формовочного стола. То есть организовывается, так сказать, пневмоподдержка, после чего уже опока с готовой формой поднимается.
6. Изготовление верхней полуформы
Аналогичным образом изготавливается полуформа верха, при этом в ней организуется:
- стояк
- выпоры
- прибыли
Эти элементы устанавливаются и приклеиваются уже после того, как пленка обтянула контур модельного комплекта, а песок в верхнюю полуформу ещё не засыпан.
При изготовлении верхней полуформы, когда вакуум будет дан в опоку, необходимо извлечь модели стояка, выпоров, прибылей через контрлад. После этого нужно соединить плёнку контр-лада с пленкой, которая обрамляла элементы литниково-питающий системы.
7. Соединение форм
Перед тем как собрать форму, в нижнюю полуформу, если это необходимо, проставляются стержни, которые изготавливают традиционным способом, и уже готовая собранная форма перемещается на позицию заливки. Всё это происходит при включенном вакууме!
8. Заливка
Традиционно заливка происходит на заливочном плацу через чашу-наращалку. Для исключения попадания брызг металла при заливке на пленку, контрлад верхней полуформы обсыпают сухим песком. В зависимости от того, какой металл заливается, происходит выдержка металла в форме до его кристаллизации. Это может быть и десять минут, и час. После чего вакуум из обеих полуформ снимается, и отливка остывает в комфортных условиях, в расслабленной форме.9. Затвердевание и выбивка
После остывания отливки, для транспортировки, к опокам опять подключается вакуум и с помощью подъемно-транспортных механизмов опока с отливкой перемещается на выбивную вибрационную решётку. Вакуум снимается, песок высыпается, отливка вынимается.
10. Регенерация песка и обработка отливок
Песок, пройдя через решётку, очищается от остатков стержней и плёнки, охлаждается в специальной установке и снова поступает на формовку. Отливка уходит на традиционные способы обработки – дробемётная очистка, обрезка литников, прибылей, первично-механическая обработка.
Особенности вакуумно-плёночной формовки
сложностей, которые могут возникнуть при освоении процесса вакуумно-плёночной формовки и на что требуется обратить особое внимание.
1. Достаточное количество вакуумно-кольцевых насосов
Это оборудование для создания вакуума, которое способно работать в условиях запылённого литейного производства. Очень важно, чтобы вакуум в системе поддерживался постоянно, потому при проектировании системы необходимо закладывать в запас не менее 50 % по производительности насосов.
2. Для насосов необходимо отдельное помещение
Работа вакуумно-кольцевых насосов сопровождается высоким уровнем шума, поэтому нужно подобрать особое место для их расположения.
3. Конструкция модельной оснастки
Материал модельной оснастки – дерево, металл, пластмасса – не пропускает воздух, поэтому необходимо обеспечить принудительную вентиляцию конструкции. Для этого модели оборудуют вентами либо каналами. Устанавливают их на формообразующей поверхности и в местах резкой смены геометрии. Правильное расположение вент и каналов гарантирует правильное прилегание плёнки к модельно-литниково-питающей оснастке.
4. Особые условия хранения модельных комплектов
Модельные комплекты должны хранится в тёплых отапливаемых помещениях, иначе плёнка при соприкосновении с холодной поверхностью модели теряет эластичность, и технология нарушается.
5. Литниково-питающая система с выпорами
В классической технологии ПГС выпоры в форме служат для ухода воздуха из формы в процессе заливки. В технологии ВПФ через выпоры воздух, наоборот, поступает. Это необходимо, чтобы продукты сгорания плёнки уходили из вакуумной системы, а в незаполненной ещё металлом форме поддерживалось атмосферное давление.
6. Плёнка должна быть без складок и пузырьков
Этиленвинилацетатной плёнка для ВПФ должна быть стабильного качества. В рулоне недопустимы пузыри и заломы. Необходимо отслеживать не только партии, но и рулоны материала.
7. Охлаждение песка
Недопустимо работать на горячем или тёплом песке. Это влияет на производительность оборудования и качество получаемой формы и отливки.
Охлаждают песок в псевдоожиженном слое или с помощью специального оборудования, например, вертикальной установки радиаторного типа.
8. Производительность оборудования и зависимость от человеческого фактора
В технологии ВПФ присутствует много ручного труда, например:
- приклеивание стояков, выпоров, прибылей к формообразующей пленке
- извлечение моделей стояков, выпоров, прибылей
- соединение пленки от элементов литниково-питающей системы с пленкой на контрладе
Поэтому автоматизировать процесс и добиться повышения производительности труда, сложно.
9. Квалификация персонала не важна, а аккуратность необходима высокая
Персонал должен понимать, для чего он делает конкретную операцию, чтобы работать максимально аккуратно и быстро.
10. Сложность перехода из других технологий получения отливок
Для успешного освоения технологии необходимо знание основ и практический опыт работы с ВПФ. Поэтому идеально, если руководить процессом будет технолог, понимающий именно эту технологию.
В компании СЛТ работают специалисты, имеющие практический опыт запуска производства и получения отливок по технологии ВПФ. Они ответят на все ваши вопросы и помогут с выбором оборудования.
