Классификация и особенности технологии литья по выплавляемым моделям

1. Пенопластовая модель полностью повторяет форму отливки, её размеры отличаются от размеров готового изделия только на величину усадки металла. Модель остаётся в форме, образуя сплошную форму, в отличие от традиционной песчаной формы с полостью.

2. Для изготовления форм используется сухой кварцевый песок без связующих веществ, влаги и любых добавок. В зависимости от типа сплава также применяются оливиновый, хромитовый, магнезиальный и жемчужный песок.

3. При заливке расплавленный металл под воздействием высокой температуры вызывает разложение, распад и газификацию пенопластовой модели, происходит процесс замещения модели расплавом металла. Это отличается от традиционного литья в полые формы, где расплав заполняет готовую полость. Для изготовления каждой отливки используется одна пенопластовая модель, которая полностью выгорает.

4. Пенопластовые модели можно изготавливать по частям с последующим склеиванием. Форма моделей (и соответственно отливок) практически не имеет ограничений: их можно изготавливать вручную, на оборудовании или собирать из отдельных элементов.

(1) Важные моменты при применении технологии литья по выплавляемым моделям

1. Комплексная экономическая целесообразность

   Требуется детальный экономический анализ, расчёт себестоимости и оценка технических возможностей с учётом типа отливок, марки сплава, габаритов, конструкции, объёма производства и отпускных цен. Например, одно предприятие внедрило данную технологию для производства корпусов электродвигателей и корпусов насосов из чугуна мелкосерийного производства, поставляя заготовки сторонним компаниям по низкой цене. Стоимость изготовления моделей из пенополистирола составляет 0,03–0,04 руб./грамм. На фоне нестабильности технологического процесса и высокого брака производство стало убыточным, и предприятие вернулось к литью в глинистые пески. Если отливки используются как заготовки для собственного механического цеха, даже при минимальной прибыли такая технология оправдана благодаря стабильному качеству продукции.
2. Полная подготовка технологического процесса

   Копирование готовых решений или спешное запуск производственной линии недопустимы. Так, одно предприятие экстренно запустило линию по производству трубопроводных деталей из ковкого чугуна без наличия квалифицированных инженеров и специалистов по сбыту продукции. В дальнейшем из-за падения спроса производство было остановлено, а оборудование простаивало.
3. Учёт марки сплава и назначения отливок

   Слепое копирование технологий без учёта особенностей собственной продукции приводит к множеству проблем. Малое предприятие приобрело линию литья стали по выплавляемым моделям производительностью 1000 тонн в год стоимостью 200–300 тысяч рублей. Исходная технология была настроена под литьё высокомарганцевой стали: использовался оливиновый песок и порошковые наполнители для покрытий, что обеспечивало высокий выход годной продукции. Однако новое производство было ориентировано на сталь марки ЗТ25, поставщик оборудования не владел технологией её литья. Предприятию пришлось долго осваивать процесс, что повлекло за собой значительные убытки.
4. Перспективы развития производства

   При запуске линии необходимо предусмотреть рост объёмов выпуска. Ряд предприятий запустил линии для производства труб и износостойких деталей, рассчитанных на работу в одну или две смены. При резком увеличении спроса потребовалась работа в две или три смены. Выяснилось, что оборудование не рассчитано на повышенную нагрузку: возникали деформации моделей, не хватало мощностей для охлаждения изделий. Предприятия оказались в тупике: увеличить производственные мощности не позволяли финансы, а остановить производство было нецелесообразно. Также встречаются случаи запуска линий без гарантированных заказов. Одна линия литья стали по выплавляемым моделям производительностью 3000 тонн в год простаивала после выполнения трети плана из-за отсутствия заказов.
5. Виды отливок, для которых данная технология не рекомендуется

   К примеру, шары для мельниц из низкохромистого чугуна. При литье по выплавляемым моделям скорость охлаждения в сухом песке низкая, поэтому для повышения твёрдости и износостойкости требуется дополнительная термообработка (закалка, нормализация). При этом эксплуатационные характеристики уступают изделиям, полученным литьём в металлические формы. Литьё в металлические формы обеспечивает равномерное распределение карбидов на поверхности шаров, отличается низкой себестоимостью и позволяет обойтись термообработкой в литом состоянии или туманной закалкой, исключая расходы на изготовление пенопластовых моделей.
6. Правильное понимание технологии

   Некоторые специалисты, ознакомившись с работой цехов литья по выплавляемым моделям (в том числе с упрощёнными производствами), ошибочно считают эту технологию простой. Они пытаются изготавливать модели из отходов упаковочного пенополистирола, самостоятельно готовить покрытия, вибрационные столы и использовать бытовые вакуумные насосы. После нескольких месяцев неудач им всё же приходится приобретать специализированное промышленное оборудование для стабильного выпуска износостойких плит и трубных деталей.