В период с 19 по 27 мая 2017 года в Китае, город Линфен, провинция Шаньси была проведена ежегодная Международная конференция по освоению прогрессивных технологий  литья по газифицируемым моделям (LOST FOAM) и вакуумно-пленочной формовке (V-процесс).

Исполнители:

Главный специалист Андерсон В. А.

Главный инженер проекта Котович А. В.

Содержание:

1. Введение

2. Программа конференции

3. Посещение заводов

4. Выводы и предложения

1. Введение

Программа конференции включала обсуждение докладов участников (2 дня) и посещение передовых предприятий, освоивших данные технологии (6 дней).

В конференции участвовало около 500 представителей научных организаций и предприятий Китая, а  также, три иностранные делегации, представляющие фирмы Италии – док. Ренато Бегнис, технический директор, старший консультант  литейной компании Nantong Dea Aero Precision Casting, Ирана – четыре человека во главе с руководителем литейного предприятия Iran Tractor Foundry Company, док. Асадолах Ализаде и России – два человека, представляющие ООО «Симбирские печи» (Ульяновск): Андерсон В. А., к. т. н., славный специалист и Котович А. А., главный инженер проекта.  Председателем конференции был Гуо Пенг – генеральный секретарь технического комитета по ЛГМ и V- процессу, соорганизатор - экономическая и технологическая зона развития Линфена, провинция  Шаньси.

На конференции была организована выставка предприятий Китая, демонстрирующих их достижения (реклама и образцы изделий). Всего на выставке было представлено около 30 различных предприятий.

2. Программа конференции

На конференции было представлено 44 доклада, в том числе, в первый день совместные доклады по ЛГМ и ВПФ,  и во второй день раздельные доклады.

В первый день был проведен традиционный вечер литейщиков, на котором присутствовали и выступили с приветствиями руководители города Линфена и председателя комитета по ЛГМ и ВПФ.

3. Посещение заводов

После завершения конференции ее организаторами была предоставлена возможность иностранным делегациям посетить ряд заводов, наиболее успешно применяющих технологии ЛГМ и ВПФ.

В турне по заводам участвовали четыре представителя иранской фирмы «Iran Tractor Foundry Company”, два представителя российской фирмы «Симбирские печи», а также, сопровождающие - представитель фирмы «Castchem, Inc», производящей кополимер Wu Jiong,  и Guo Peng – генеральный секретарь ассоциации ВПФ И ЛГМ.

В день завершения конференции ее участники посетили один из крупнейших заводов по производству бытовых кондиционеров. Мы ознакомились с литейным цехом, который производил отливки методом ЛГМ и Disamatic. В модельном отделении ЛГМ были установлены автоматический подвспениватель, 16 автоматов для производства пеномоделей, установка для приготовления противопригарной краски и 20 сушильных камер. Формовка блоков осуществлялась на литейной формовочно-заливочной линии в опоках с размерами 1000Х1000Х1000 мм. Количество опок на линии – 108 шт. Транспорт опок производится с помощью приводных рольгангов. После выбивки готовый куст с отливками поступает на эпрон-конвейер, с которого, гидравлическим манипулятором, оператор помещает куст в кюбель для дальнейшей передачи в очистное отделение.

Далее наша делегация посетила завод, производящий крупные отливки по ВПФ с размерами опок 3000х1800х700/700 мм. Установка для изготовления вакуумных форм была челночного типа. После наложения пленки ваккумная опока краном устанавливалась на подмодельную плиту, затем опока перемещалась под засыпной бункер, где происходило заполнение опоки песком и ее виброуплотнение. После наложения пленки на верхний лад опоки к опоке подсоединялся вакуумный шланг и с помощью крана вакуумная полуформа устанавливалась на позицию заливки. На данной позиции происходило переключение вакуума, сборка полуформ и последующая заливка. В момент нашего посещения на заливочном плацу находилось примерно 10 залитых форм. Система регенерации следующая: после заливки и остывания к форме подключается вакуум и она переносится на выбивную решетку. После снятия вакуума и разборки форм горячий песок с помощью элеватора подается в охладитель, где происходит его остывание. Принцип работы охладителя – псевдокипящий слой плюс водяное охлаждение. Охлажденный песок элеватором подается обратно в формовочный бункер. Отливки, произведенные методом ВПФ, внешне выглядят высокого качества. Данная пилотная установка достаточно простой конструкции и изготовлена в Китае. Пленка для ВПФ (EVA) китайского производства.

Далее в нашей программе было посещение завода по технологии ЛГМ, производящего серийные чугунные отливки для тракторного производства. Следует отметить, что все пеномодели изготавливаются на комплексе китайского оборудования, состоящего из автоматического подвспенивателя и модельных автоматов, как правило с горизонтальным разъемом. Размер опок – 2000х1200х1500 мм. Отливки развесом до 100 кг. Формовочная линия, также, представляет собой рольганговую линию и систему регенерации песка. Конструкция вибростола- на виброподушках с вибраторами с возможностью изменения их частоты вращения. Заливка производится под вакуумом. Подключение вакуума осуществляется к боковой стенке контейнера с помощью быстроразъемного клапана и резинового ваккумного шланга.

На данном предприятии используется специальный литейный материал, который позволяет стабильно производить на автоматах модели с низкой плотностью не более 22-24 г/л. Применение данного материала позволяет получать отливки высокого качества без видимых литейных дефектов. Следует, также, отметить, что очистка отливок осуществляется на современном дробеметном оборудовании, позволяющего получать отливки с высокой чистотой поверхности. На данном заводе производят отливки в объеме до 20000 т/год.

Нам была предоставлена возможность посетить предприятие, которое является ведущим производителем оснастки для модельных автоматов. Данное предприятие имеет большой опыт по производству оснастки. По заверению руководителей за последние 5 лет на заводе было изготовлено более 5 тыс. комплектов оснастки для модельных автоматов. На сегодняшний день в проектировании оснастки участвуют более 30 инженеров-конструкторов, работающих в программе Proengineering. Процесс изготовления оснастки сводится к следующему:

Изготовление пеномоделей для будущей оснастки. Первоначально из больших пеноблоков вырезаются заготовки, затем их обрабатывают на специальных станках с ЧПУ. При этом программой закладываются минимальные припуска.

Изготовленные на данных станках промодели заливаются жидким алюминием по методу ЛГМ.

Механическая обработка алюминиевых промоделей на станках с ЧПУ.

Ручная доводка оснастки с установкой вент. В случае необходимости оснастка комплектуется пневмоцилиндрами для удаления съемных частей оснастки.

Производится изготовление опытных моделей, их обмер и сдача заказчику.

На данном предприятии нам была продемонстрирована выставка пеномоделей, насчитывающая более 150 наименований различных размеров. Создание подобного предприятия позволило практически полностью обеспечить потребность в оснастке для модельных автоматов, применяемых в ЛГМ. Следует особо подчеркнуть, что практически вся оснастка изготавливается из литого алюминиевого сплава, что делает ее значительно дешевой по сравнению с оснасткой из дуралюминиевого проката Д16. На данном заводе мы увидели очень сложные пеномодели для блока и головки цилиндров, а также, корпуса электродвигателя с толщиной ребра 1,5-2 мм.

Следующим объектом нашего посещения был цех ЛГМ на котором эксплуатируется оборудование американской фирмы «Vulcan Engineering» для изготовления литых деталей дизельного двигателя – четырехцилиндрового блока и головки цилиндров. Данное оборудование было закуплено китайской стороной в 2012 году. В модельном отделении мы ознакомились с:

• Американским подвспенивателем фирмы «Stirologic» и его аналогом китайским подвспенивателем, который в настоящее время эксплуатируется.
• Автоматами китайского производства для изготовления пеномоделей блока и головки цилиндра. Модель блока цилиндра изготавливается на автомате цельной, а головка из четырех (трех) отдельных частей, которые в дальнейшем подвергаются склейке.
• Для данной операции была закуплена американская установка для склейки с помощью термоклея. Китайские инженеры сконструировали и внедрили аналог данной установки, которая успешно эксплуатируется.
•  На данном участке в момент посещения мы видели более 500 штук собранных моделей подготовленных для последующей окраски, сборки и сушки кластеров. Мы, также, увидели специальные установки для приготовления противопригарной краски. Краска моделей осуществляется окунанием. Сушка производится в сушильных камерах, количество которых насчитывало около 40 штук.

Для данных ответственных отливок используется китайский кополимер, производство которого налажено в Китае на двух химических предприятиях, производящих по 10000т данного материала каждый.

Формовка и заливка подготовленных кластеров производится на американской автоматической формовочной линии производительностью 20 форм/час. Размер контейнера – 1500х1500х1000 мм. Перемещение контейнеров осуществляется с помощью приводного тележечного гидравлического конвейера. Формовка блоков осуществляется на трех позициях – засыпка постели, установка модельного кластера (четыре блока в одном контейнере), послойная засыпка кластера на вибростоле. Виброуплотнение производится на специальном вибростоле, работающем по следующей схеме:

Предварительно осуществляется фиксация контейнера в раме с помощью гидравлических прижимов;

Послойная засыпка и уплотнение песка

Вибростол установлен на резиновых виброподушках с четырьмя вибраторами. Вибрация осуществляется с изменением частоты и амплитуды колебаний по специальной компьютерной программе. Данный вибростол позволяет производить качественное виброуплотнение (заполнение) пеномоделей корпуса и головки цилиндров, имеющих сложные внутренние каналы. Заливка осуществляется с помощью манипулятора. Залитые контейнеры кантуются на выбивную решетку с помощью гидравлического кантователя. Данное устройство представляет собой вибросито, установленное на пружинных амортизаторах. Оно полностью закрыто, что исключает выделение пыли в атмосферу цеха. После выбивки отливка поступает на эпрон-конвейер, и удаляется с него с помощью гидравлического манипулятора. После дробеструйной обработки отливки не имеют видимых дефектов. Выбитый песок системой конвейеров подается на вертикальный              элеватор, с помощью которого горячий песок поступает в верхнюю часть вертикального охладителя. Из него охлажденный песок передается с помощью подобного элеватора в приемный формовочный    бункер. На линии установлено 58 опок.

Следующим нашим объектом посещения был завод по изготовлению массовых чугунных деталей, в том числе, корпусов редукторов для тракторов. На данном заводе, также, установлены подобные модельные комплексы китайского производства- автоматический подвспениватель и модельные автоматы с горизонтальным разъемом. Мы ознакомились с специальной установкой для склейки половинок модели с помощью холоднотвердеющего клея.

Принцип работы установки: две полумодели устанавливаются в кондуктор приемного стола и с помощью пистолета, управляемого компьютером, слой   холоднотвердеющего клея наносится на склеивающиеся поверхности модели. После нанесения клея модельщица вручную соединяет две половинки, а затем, стык заклеивается скотчем, во избежание проникновения металла. Следует отметить несовершенство конструкции модельных автоматов на данном предприятии - ручная выемка отъемных частей и отсутствие операции вакуумирования прессформы, что приводит к интенсивному вытеканию воды в момент разъема прессформы. Практически рабочий стоит у автомата в резиновой обуви в воде.

В завершение нашего турне по заводам нам был представлен один из самых крупных цехов с годовым объемом производства до 20000 т/год отливок по ЛГМ. В цеху установлено 5 формовочных линий с размерами опок от 1000х1000х1000 до 2500х1500х2000 мм. Максимальный вес отливок составляет 2 т. Количество отливок в форме 3 шт. В данном цехе все модели изготавливаются на модельных автоматах, в том числе, самая крупная модель размерами в свету 1500х2000 мм. Материал для пеномоделей – литейный пенополистирол. Конструкция всех линий представляет собой рольганговые линии. Все опоки вакуумируются в процессе заливки.

Во время проведения конференции и посещения предприятий были проведены следующие переговоры:

С представителем фирмы  «Castchem, Inc» по вопросу поставки в Россию высококачественных пеноматериалов, в том числе, литейного пенополистирола и кополимера. Результатом переговоров явилось подписание контракта на поставку указанных материалов, что позволит организовать производство отливок по ЛГМ высокого качества.

С генеральным директором фирмы    - производителем оборудования для ЛГМ и господином Гуо Пенгом. Цель переговоров – сотрудничество в области совершенствования оборудования для ЛГМ. Обе стороны договорились об обмене соответствующей информацией, после изучения которой будет принято решение о дальнейшем сотрудничестве.

С представителями фирм «Ceramic Foundry Sand» и «Luoyang Baozhusha Founding Material Co., LTD» по вопросу поставки в Россию нового литейного материала (пропантов) в замен применяемого сегодня кварцевого песка. Данный продукт представляет собой исскуственный муллит, полученный путем специальной термической обработки двуокиси алюминия. Данный материал широко применяется в Китае, в том числе, для технологии ЛГМ благодаря высокой огнеупорности, текучести и газопроницаемости. Данные достоинства материала позволяют получить особо сложные отливки, которым предъявляются высокие требования по чистоте внутренних каналов и гидроплотности.

В настоящее время получено предложение с китайской стороны на поставку пропанта и производится его обсуждение.

4. Выводы и предложения

1) Специалисты получили возможность ознакомления с последними достижениями по освоению прогрессивных технологий производства точных литых заготовок методами ЛГМ И ВПФ. Посещение заводов позволило реально убедиться в значительных масштабах производства высококачественных литых заготовок указанными методами. По информации, полученной от китайских специалистов, годовые объемы точных отливок, произведенных данными методами, составляют  300 тыс. т, в том числе 200 тыс. т по ЛГМ. Широкое внедрение данной технологии стало возможным благодаря комплексной пятилетней программе:

• стремительному развитию экономики, что вызвало соответственно возросшую потребность в точных литых заготовках высокого качества;
• организации массового производства высококачественных литейных пеноматериалов – специальных пенополистиролов и кополимеров;
• организации серийного производства надежных комплексов оборудования для процессов ЛГМ и ВПФ;
• созданию специализированного завода по производству литой алюминиевой оснастки для модельных автоматов. Данное предприятие в течение 3 лет изготовило более 5 тыс. наименований автоматических прессформ. Использование метода литья для прессформ позволило резко снизить их себестоимость. Завод укомплектован  высококвалифицированными специалистами – более 40 инженеров-конструкторов проектирующих оснастку в системе Proengineering;
• качественной подготовки специалистов по данным технологиям;
• дальнейшее развитие новых технологий планируется пятилетним планом, в котором отражены конкретные заводы, на которых будет осуществлено внедрение. Этим планом, также, предусмотрены конкретные производители оборудования и поставщики исходных материалов. С целью совершенствования технологий и оборудования государством выделяются средства университетам и научно-техническим центрам для проведения необходимых исследований. С целью координации всего комплекса работ предусматривается проведение ежегодных научно-практических конференций.

2) На основании полученной информации предлагаем: Комитету по литейному и кузнечно-прессовому производствам при Союзе машиностроителей России разработать комплексную пятилетнюю программу широкого внедрения прогрессивных технологий ЛГМ и ВПФ, обеспечивающих высокое качество литых заготовок, низкую себестоимость и современные требования к экологии. Данная программа должна быть обеспечена государственным финансированием.