А. П. Мельников , М. А. Садо ха, Д. М. Голуб, Н. А. Яцеви ч, ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
Производство отливок можно рассматривать как получение заготовок деталей путем придания металлу определенной геометрии через технологический передел, связанный с расплавлением исходной шихты и заполнением расплавом рабочей полости литейной формы. Одним из основных элементов технологии является литейная формообразующая оснастка, позволяющая придавать соответствующую геометрию форме и отливке.
Принимая во внимание тот факт, что на литые заготовки в общем объеме производства автомобилестроения приходится 8–10%, тракторостроения – 15–18, сельхозмашиностроения – 15–20, двигателей станкостроения – 70–80%, вопросы сокращения издержек при производстве отливок приобретают особую актуальность.
Если рассматривать все переделы технологии получения отливки, то можно заметить, что подготовка производства, ее технологическое оснащение занимают достаточно много времени и требуют существенных материальных затрат. Одну из основных статей затрат составляет разработка и изготовление оснастки.
В настоящее время для ускорения процессов подготовки производства предлагается следующая схема разработки и создания литейной технологической оснастки (рис. 1): разработка чертежа отливки; создание 3D-модели отливки; разработка технологии получения отливки и литейно-модельных указаний; моделирование процессов литья и оценка качества отливки; корректировка технологии с последующим моделированием; разработка элементов формы и документации на оснастку; изготовление оснастки.
Рис. 1. Основные стадии разработки и изготовления литейной оснастки
Рис. 2. Порядок разработки и изготовления оснастки и получения отливки «Коллектор» для изготовления двигателя внутреннего сгорания: а – деталь «Коллектор»; б – разработка управляющей программы для станка с ЧПУ при изготовлении модельной оснастки; в – черновая обработка модели; г – чистовая обработка; д – 3D-отливка «Коллектор»; е – полученная деталь
Значительное ускорение процесс создания оснастки получил при широком внедрении компьютерных технологий, которые в настоящее время позволяют осуществить фактически сквозной процесс от проектирования детали до изготовления литейной оснастки без разработки промежуточной документации на бумаге. Последняя необходима лишь для выполнения процедур согласования и контроля. На рис. 2 на примере отливки «Коллектор» показана технологическая цепочка изготовления ее модели.
В современном литейном производстве для изготовления модельной и стержневой оснастки наряду с традиционными материалами, такими, как дерево, черные и цветные сплавы, все чаще применяются новые современные материалы на основе МДФ, полимеров (полиуретаны различного вида и др.) (рис. 3).
Рис 3. Модельная оснастка, изготовленная из пластмассы на опытно-экспериментальной установке ОАО «БЕЛНИИЛИТ» для изготовления оснастки из дерева, МДФ и пластика (а); монтаж изготовленных моделей «Башмак» (б)
Рис. 4. Стержневая оснастка для изготовления стержней по «холодным» технологиям: а – комбинированный металлополимерный ящик; б – полимерный ящик
При этом служебные свойства данных материалов во многом близки и даже превосходят традиционно используемые металлические. В частности, они имеют минимальную адгезию ко многим связующим материалам, что обеспечивает получение рабочих поверхностей форм и песчаных стержней высокого качества.
При развитии современных «холодных» технологий изготовления песчаных стержней и форм от- крылись новые возможности для оптимизации и удешевления процессов изготовления соответствую- щей технологической оснастки. В частности, при создании стержневой оснастки для изготовления песчаных стержней по технологии «Cold-box-amin» начинает приобретать распространение комбинированный подход – металлический корпус с применением вставок из полимеров (рис. 4, а) и изготовление оснастки полностью из полимеров (рис. 4, б).
Вместе с тем, при изготовлении тяжело нагруженной оснастки для крупногабаритных стержней, а также при изготовлении оснастки с наличием отъемных частей силовых элементов для их перемещения преимущественно используют сплавы различных марок (рис. 5).
Рис. 5. Примеры металлических стержневых ящиков: а, б – стержневой ящик и стержень для железнодорожной отливки «Рама боковая»; в – стержневой ящик с отъемными частями для изготовления стержней отливки «Блок цилиндров»
Рис. 6. Новые виды отливок с применением пластиковых моделей: а – стержневой ящик обкладного стержня для изготовления отливки «Станина электродвигателя»; б – полученная отливка; в – 3D-модель детали «Картер маховика»; г – полученная деталь «Картер маховика»; д – модель отливки «Крыльчатка»; е – пластиковые модели отливок «Патрубок», «Коллектор», «Корпус масленого фильтра», «Крыльчатка», «Шкив»; ж – 3D-модель осваиваемого двигателя внутреннего сгорания производства ОАО «ММЗ»; з – пластиковая оснастка для изготовления корпуса насоса
В последние годы наиболее часто при постановке на производство новых отливок, особенно имеющих повышенную сложность, широкое применение нашла практика изготовления оснастки в две стадии. При этом на первой стадии изготавливают ручную пластиковую или деревянную модельную и стержневую оснастку, с ее помощью получают опытные партии отливок. Это позволяет оперативно изготовить опытные отливки, провести их испытания и при необходимости доработку конструкции и технологии. После этого ведется изготовление постоянной более дорогостоящей машинной оснастки для серийного производства отливок.
За последнее время ОАО «БЕЛНИИЛИТ» успешно провел работы по освоению новых видов отливок чугунных станин электродвигателя и двигателей внутреннего сгорания (рис. 6). Проведена работа по освоению новых видов насосов совместно с ОАО «Бобруйский машиностроительный завод». Специалистами института были разработаны технология, оснастка, а также изготовлена партия отливок. Оснастка передана на предприятия для дальнейшего освоения.
ОАО «БЕЛНИИЛИТ» оснащено современным оборудованием для изготовления сложной модельной оснастки, на котором работают высокопрофессиональные специалисты. Наше предприятие спроектирует и изготовит под заказ литейную оснастку любых конфигураций. Мы предлагаем оснастку для создания широкого спектра изделий из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов, пластмасс, дерева, полиуретанов, МДФ.
