ОЕМ-ПРОЦЕСС ЛИТЬЯ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ (LOST FOAM) — ВВЕДЕНИЕ 

Данный процесс применим для отливок из высокопрочного чугуна марок QT400-18, QT600-3, серого чугуна, стали, алюминиевых и медных сплавов, особенно для интегрированных корпусов со сложной многополостной конструкцией. Обеспечивается точность размеров CT7–CT9 и шероховатость поверхности Ra6,3–25 мкм, что даёт более высокую общую точность по сравнению с литьём в глинистые формы, а качество поверхности при определённых условиях сопоставимо с оболочковым литьём.

Основной принцип формования

Цельный блок пенополистирольных моделей (отливка, литниковая система и прибыли, склеенные в единое целое) покрывается огнеупорным покрытием для изоляции от сухого песка и отвода пиролизных газов, образующихся при выгорании пенопласта. Сухой песок не содержит глины, смол или других связующих; сыпучие зёрна песка уплотняются и фиксируются под действием вакуумного отрицательного давления, образуя жёсткую форму. При контакте высокотемпературного расплава с пенопластом происходит термический крекинг, испарение и сгорание EPS. Большой объём газов отводится через поры покрытия вакуумной системой. Расплав непрерывно заполняет полость формы, замещая объём пенопласта. После охлаждения вакуум снимается, сухой песок самопроизвольно осыпается, и отливки могут быть извлечены в целостном состоянии.

Система сырьевых материалов

3.1 Материалы для пенополистирольных моделей

Гранулы EPS: стандартны для отливок из высокопрочного чугуна, серого чугуна и алюминия, плотностью 18–20 кг/м³. Размер гранул не должен превышать 1/9 минимальной толщины стенки отливки, коэффициент предварительного вспенивания — 40–60 раз.

Сополимер STMMA и EPMMA: применяются специально для стальных отливок для снижения дефектов науглероживания на поверхности отливок.

3.2 Огнеупорное покрытие

Состоит из огнеупорного порошка (кварцевая мука, боксит, цирконовый порошок), связующего, суспендирующего агента и функциональных добавок. Покрытие наносится кистью или распылением на поверхность пенопласта в 2–3 слоя и полностью высушивается в низкотемпературных печах. Оно предотвращает проникновение металла, поддерживает пенопластовые модели, направляет пиролизные газы и предотвращает попадание песка в полость формы.

3.3 Сухой формовочный песок

Чистый мытый кварцевый песок, не содержащий влаги, глины и смоляных связующих. Для чёрных металлов используется крупный песок, для алюминиевых сплавов — мелкий. Отработанный песок не загрязняется органическими связующими и может быть регенерирован бесконечное количество раз после просеивания и охлаждения.

Полный технологический процесс

4.1 Изготовление и сборка пенопластовых моделей

Гранулы EPS предварительно вспениваются, выдерживаются и формуются в отдельные пенопластовые модели; для мелкосерийных изделий модели могут изготавливаться на станках с ЧПУ из пенопластовых листов.

Отдельные пенопластовые элементы (отливка, литниковая чаша, питатели и прибыли) склеиваются в единый модельный блок для устранения зазоров в местах соединений.

4.2 Нанесение огнеупорного покрытия и сушка

Весь модельный блок окунается или окрашивается распылением специальным покрытием для газифицируемых моделей в 2–3 слоя, затем полностью высушивается в низкотемпературных печах. Остаточная влага приведёт к образованию газовых раковин во время заливки.

4.3 Трёхмерное виброуплотнение в вакуумной опоке

Установка опоки на вибростол, укладка нижнего слоя песка толщиной 50–100 мм и уплотнение вибрацией;

Размещение полностью высушенного пенопластового модельного блока внутри опоки; послойная засыпка сухим песком с синхронной трёхосной (X/Y/Z) вибрацией в течение 30–60 секунд для полного заполнения всех внутренних полостей, рёбер и мелких отверстий;

Герметизация верхней части опоки пластиковой плёнкой и подключение вакуумного насоса, стабилизация отрицательного давления на уровне -0,04…-0,08 МПа; атмосферное давление фиксирует сыпучий песок, образуя жёсткую форму.

4.4 Заливка при непрерывном вакуумировании

Вакуум поддерживается во время равномерной заливки расплавленного чугуна, стали или алюминия. Пенопласт непрерывно газифицируется, и вакуум синхронно отводит дымовые газы крекинга, обеспечивая стабильное заполнение формы до полного заполнения прибылей.

4.5 Охлаждение, опрокидывание опоки и выбивка

После полного затвердевания и охлаждения отливок вакуум отключается, и отрицательное давление снимается. Опока опрокидывается; несвязанный сухой песок самопроизвольно осыпается, отделяясь от отливок. Отработанный песок просеивается, охлаждается и возвращается в следующий производственный цикл.

4.6 Очистка и термическая обработка

Удаление интегрированных пенопластовых литников и прибылей, дробеструйная обработка для удаления остатков покрытия с поверхностей. Отливки из высокопрочного чугуна (QT400-18, QT600-3) подвергаются отжигу или нормализации по требованию, после чего проходят контроль размеров и механических свойств и направляются на складирование.