Главная » Статьи, тех. документация » Изготовление крупногабаритных отливок методом ЛВМ

Изготовление крупногабаритных отливок методом ЛВМ

На ОАО «Тушинский машиностроительный завод» (г. Москва) впервые в мировой практике решена задача получения качественных отливок типа «Рабочее колесо» гидротурбины массой до 5 тонн, получаемых методом ЛВМ.

Для получения изделий подобных габаритных размеров и массы разработан технологический процесс, включающий: изготовление моделей, получение керамической оболочки и заливки металла.

Отливки типа «Рабочее колесо» представляют собой изделия диаметром до 3,5 м и предназначены для работы на гидроэлектростанциях малой мощности (от 500 кВт и выше).

 

koleso_1-768x314

 

Разработка технологического процесса получения качественных отливок типа «Рабочее Колесо» ориентирована на интенсивном использовании современных технологий и ведется в несколько этапов, началом которого служит построение 3D-модели будущей отливки в программном обеспечении SolidWorks. Далее, исходная 3D-модель передается в программное обеспечение LVMFlow для моделирования оптимальной конструкции ЛПС, режимов нагрева формы перед заливкой и скорости заливки. Процесс компьютерного моделирования позволил без проведения натурных испытаний выбрать оптимальные технологические параметры получения отливок с требуемыми технологическими параметрами.

После проведения компьютерного моделирования, 3D-модель передается на установку быстрого прототипирования (VIPER PRO, США) для «выращивания» модели отливки. Сущность процесса быстрого прототипирования (Rapid Prototyping) — послойное «выращивание» физической копии различных объектов из жидкого фотополимерного материала лучом лазера на основе 3D CAD-модели без использования традиционной технологической оснастки. Данная технология особенно привлекательна для изготовления опытных, единичных, эксклюзивных и уникальных образцов, поскольку не требует изготовления специальной оснастки и исключает труд модельщика.

Выбор данного метода получения моделей отливок «Рабочее колесо» обусловлен сложностью их изготовления традиционными методами из выплавляемых материалов, а также единичностью производства. Модели отливок, полученные на установке быстрого прототипирования, по сравнению с восковыми моделями,  обладают высокой точностью и жесткостью. К недостаткам данного метода следует отнести высокую стоимость получаемых моделей и длительность процесса выращивания моделей.

«Выращенная» модель представляет собой полимерный материал сотовой конструкции, за счет которой снижается вес модели и компенсируется расширение фотополимерного состава при выжигании модели из керамической оболочки.

При необходимости, модель отливки дорабатывается вручную и передается в цех для нанесения керамической оболочки, толщина которой для данного вида отливок варьируется в диапазоне 25-40 мм. Для нанесения оболочки используется водное связующее «Армосил А» (Россия), материал обсыпки — плавленый кварц марки «ЭКОСИЛ — МЕЛУР» (Россия).

 

koleso_2-300x126

 

Процесс «выплавки» модельного состава отличается от традиционного метода ЛВМ и заключается в выжигании фотополимерного материала в нагревательных печах. Нагрев заформованной керамической оболочки производится также в нагревательных печах. Общий вид заформованной оболочки представлен на рисунке.

 

koleso_3-768x339

 

Процесс заливки и выдержки формы производился в индукционной вакуумной печи марки VIM IC 40-E производство фирмы ALD (Германия).

Использование системы моделирования литейных процессов LVMFlow при разработке технологического процесса получения отливок «Рабочее колесо» методом ЛВМ позволило на стадии проектирования выявить места образования усадочных дефектов, скорректировать конструкцию ЛПС и определить оптимальную температуру формы перед заливкой. Картина распределения усадочных дефектов приведена ниже. Наблюдается усадочная пористость 2-3 % по телу отливки: нижний и верхний обод. В лопастях – до 5 %.

koleso_4-768x436

 

Помимо грубых усадочных дефектов и пористости, были выявлены места «непроливов» в верхней части лопастей, образование которых было устранено повышением начальной температуры формы с 250о до 420о С и уменьшением времени заливки формы с 6-8 мин до 3 мин.

koleso_5-768x403

Разработанный технологический процесс получения отливок типа «Рабочее колесо» методом ЛВМ, позволил получить качественные изделия, по своим характеристикам превышающие сварные в 2,5 раза.

Турищев В.В. ООО «НПО «ПроМодель»

Леднев А.С. ООО «НПО» ПроМодель»

Морозов В. (ОАО «Тушинский машиностроительный завод», г. Москва)

Контакт

  • тел. (473) 258-33-26
  • тел./факс (473) 270-99-35
  • www.osnastka36.ru — изготовление модельной оснастки, формы для литья
  • www.lvmflow.ru — моделирование литейных процессов, разработка литейной технологии
  • http://www.proform.ru
Яндекс.Метрика