Литье по газифицируемым моделям

Если честно, до сих пор встречаю инженеров, которые путают ЛГМ с выжиганием пенополистирола в песчаных формах — мол, разлагается модель — значит одно и то же. Но когда на АО Шаньси Боин Литье запускали линию для крышек турбокомпрессоров, разница стала очевидной: там, где обычный метод давал газовые раковины, ЛГМ сохранял геометрию лопаток без доводки.

Что на самом деле скрывается за технологией

Вот смотрите: берем модель из пенополистирола, покрываем огнеупорным составом — но не тем же, что для ВПФ. В 2019 году на https://www.byzz.ru экспериментировали с разными связующими для наполнителя, и выяснили: если в кварцевый песок добавить всего 1.5% смолы против обычных 3%, газопроницаемость формы вырастает на 40%. Это критично, когда отливки для промышленных роботов должны держать ударные нагрузки.

Помню, как технолог с 30-летним стажем спорил со мной: 'Зачем усложнять? Залил — выбил — готово'. Но когда вскрыли бракованную партию штампов для сельхозтехники, увидели — классический метод не успевал вытеснить газы из зоны ребер жесткости. А ЛГМ тут работает иначе: модель испаряется быстрее, чем металл заполняет полость.

Кстати, о температурных режимах. Для высокопрочного чугуна с шаровидным графитом мы держим °C, но с поправкой на толщину стенки. Для кронштейнов роботов-манипуляторов — свой диапазон, для корпусов компрессоров — другой. Это не из учебника, это сломанные оснастки в цехе научили.

Оборудование, которое не найти в каталогах

Наша вакуумная установка на https://www.byzz.ru собиралась фактически 'с коленки': взяли советский вакуум-насос, добавили немецкие датчики давления — и три месяца отлаживали цикл газификации. Сначала модели просто обугливались, оставляя нагар. Пока не подобрали скорость подъема температуры в зоне заливки.

Самое сложное — не сама заливка, а момент, когда металл подходит к модели. Тут либо получишь чистую поверхность, либо брак на всю партию. Для автомобильных отливок (ступицы, например) мы теперь ставим дополнительный дроссель на газоотвод — снизили процент дефектов с 7% до 0.8.

Кстати, про пенополистирол. Берите марку не ниже EPS-150, иначе при хранении влага накапливается в порах. Был случай — сделали идеальные модели для насосных крышек, а после летней грозы все покрытие пошло пузырями. Пришлось сушильную камеру дорабатывать.

Где ЛГМ выигрывает без вариантов

Вот смотрите — отливки для воздушных компрессоров с внутренними каналами охлаждения. Фрезеровка дороже самой заготовки. А ЛГМ позволяет сразу получить полость сложной формы. На АО Шаньси Боин Литье такие детали идут для поршневых групп — там, где точность стенки ±0.3 мм.

Но есть и подводные камни. Например, для высокопрочного чугуна с шаровидным графитом нужны особые условия кристаллизации. Если в обычном литье мы контролируем скорость охлаждения, то здесь — еще и давление в форме. Иначе графит теряет сферичность.

Зато когда удается — механические характеристики получаются стабильными по всему сечению. Проверяли на образцах из партии для сельхозтехники: предел прочности 650-680 МПа при любом сечении, даже в зоне перехода от толстой стенки к тонкой.

Ошибки, которые лучше не повторять

В 2021 пробовали делать литье по газифицируемым моделям для крупногабаритных баков гидросистем. Казалось — идеальный случай: сложная поверхность, тонкие фланцы. Но не учли скорость газификации большого объема пенополистирола — газы не успевали выходить, форма 'дышала'. Результат — 12 тонн лома.

Потом уже расчетами вывели: если объем модели превышает 0.7 м3, нужно дренирование газов через дополнительные каналы. Но это уже совсем другая история, ближе к вакуумно-пленочной формовке.

Еще один момент — литниковые системы. Для ЛГМ они проектируются иначе: не просто доставить металл, а согласовать с фронтом газификации. Иначе возможен обратный заброс продуктов разложения в отливку.

Почему это не панацея (хочется верить)

Видел мастеров, которые пытаются ЛГМ применить везде — от мелких кронштейнов до станин станков. Но экономика технологии работает только при серийности от 50 штук и сложной геометрии. Для простых деталей из серого чугуна дешевле использовать КГШ.

Хотя... для ответственных узлов промышленных роботов — тех, где требуется минимальная механическая обработка, — литье по газифицируемым моделям действительно незаменимо. Особенно когда речь о соосности отверстий с допуском H7.

Сейчас на https://www.byzz.ru рассматривают переход на синтетические модели для особо точных отливок. Говорят, разрешение лучше. Но пока что стоимость материалов съедает всю выгоду. Может, через пару лет...

Что в сухом остатке

Технология не для всех. Требует перестройки всего процесса — от подготовки моделей до выбивки. Но когда видишь, как из формы выходит крышка турбины с готовыми лабиринтными уплотнениями... понимаешь, что игра стоит свеч.

Главное — не верить рекламным буклетам. Наш опыт на АО Шаньси Боин Литье показал: реальная производительность линии ЛГМ всегда на 15-20% ниже паспортной. Зато стабильность параметров отливки — выше.

Собираемся пробовать комбинированные формы — для крупных деталей автомобилей. Часть — традиционная оснастка, сложные участки — ЛГМ. Если получится, будет прорыв. Но это уже тема для другого разговора.