ООО "ПП Салют"

Вакуумно-пленочная формовка

вакуумно пленочная формовка

       В наше время в литейном деле при формовке сталкиваются с проблемами, такими как невысокая размерная точность отливок, износ используемых моделей, сложность изготовления тонкостенных отливок, большие припуски на механическую обработку, образование раковин в отливках и т. д.  

      Иные технологии формообразования существенно уступают двум «лидерам», как по возможности высокой автоматизации техпроцессов, так и по объемам мирового производства отливок, производительности самих линий и их активному использованию. Из раздела специальных способов литья V-процесс (вакуумно-плёночная формовка) перешел в основные способы производства отливок в разовые песчаные формы.   

Технологический процесс вакуумно пленочной формовки

Технологический процесс, основные принципы и особенности:

  1. В процессе производства используется специальная вакуумная форма с вытяжной камерой и с отверстиями для откачки воздуха.
  2. Нагретую до размягченного пластичного состояния пленку из полимерного материала помещают на заранее подготовленную форму. Затем вакуумный насос выкачивает воздух. Это приводит к тому, что под действием приложенной силы вакуумного насоса полимерная пленка плотно прижимается к форме и оформляется в готовое изделие.
  3. Затем на уже прижатую к форме пленку из полимерного материала накладывается опока, оборудованная трубой для откачки воздуха со специальным фильтром.
  4. Внутренняя часть опоки заполняется специальным сухим формовочным песком, не имеющим спаивающих (вяжущих) веществ и других дополнительных примесей. Мелкими встряхиваниями вибростола достигается уплотнение заполнителя опоки, удаляются излишки засыпного материала, а сверху опока накрывается полимерной пленкой, необходимой для уплотнения заполнителя. После этого открывается клапан трубы для откачки воздуха, что приводит к возникновению вакуума в формовочном песке. В результате этого возникает разница внешнего и внутреннего давления на форме (приблизительно 300~400 миллиметров ртутного столба). Благодаря указанной разнице давлений получается форма для литья, обладающая достаточно высокой жесткостью.
  5. После полного окончания приложения усилия вакуума внутри формы, указанную форму необходимо извлечь, чтобы получилась полость. Усилие должно прилагаться к форме до тех пор, пока форму можно будет извлечь без особых усилий и без ущерба для полученной полости для заливки. Нижнюю часть опоки изготавливают точно также, как и описано выше для верхней части опоки.
  6. В форму устанавливаются различные литейные стержни, затем после формовки изделия они убираются, нижняя и верхняя части опоки совмещаются и происходит залитие формы.
  7.  Усилие вакуумного насоса должно прилагаться вплоть до полного затвердевания изделия. После полного затвердевания изделия, прекращается откачка воздуха из формы. И когда давление внутри формы начнет приближаться к атмосферному, нижняя и верхняя части формы автоматически распадутся.
Важные моменты:

Особенности ВПФ

Разница внешнего и внутреннего давления на форме обеспечивает необходимую жесткость и прочность изделия, а также точное соответствие изделия выпуклостям и полостям формы.

      При подсоединение вакуумного насоса, труба для откачки воздуха, оборудованная специальным фильтром, должна устанавливаться в соответствующее место верхней и нижней опоки еще до начала заполнения их песком, но после помещения туда модели и литейных стержней, а также после накладки на опоки пленок для уплотнения заполнителя.

Преимущества V-формовки:

  • Заполняемость формы металлом при заливке выше на 30% чем при сырой формовке (доказано на пробах на жидкотекучесть);
  • Форма обеспечивает минимальную температуру заливки металла за счет высокой заполняемости и теплоемкости;
  • Самая низкая себестоимость отливок, на 25…30% дешевле отливок, полученных в песчаной форме, и в разы дешевле аналогичных отливок в формах из ХТС;
  • Нет традиционной системы смесеприготовления, достаточно транспортных операций с сухим песком (иногда только обеспылевание и охлаждение песка);
  • Нет отходов и системы регенерации смеси, высокая экологичность;
  • Превосходное качество поверхности отливок без доводок (шероховатость 100 мкм для стали, для других отливок RZ-70 и выше);
  • Возможность изготовления тонкостенных стальных отливок;
  • Возможность обеспечения формовочного уклона до 0 град. или отрицательных уклонов с помощью отъемных частей модели;
  • Долгий срок службы моделей, низкий износ моделей, изготовленных обычно из пластмассы или дерева; нет контакта модели с песком (только с пленкой, что исключает износ);
  • Минимальный расход заливаемых материалов, меньше прибыли и т.д.;
  • Существенное уменьшение условий для «горячих трещин»;
  • Возможность выбивки отливок при высоких температурах;
  • Меньше затрат на термообработку отливок;
  • Нет необходимости в специальном обучении персонала.

Недостатки

  • Сложный процесс изготовления литейной формы, трудно увеличить производительность изделий малой формы.
  • От начала и до конца технологического процесса используется вакуум, тяжело механизировать труд.
  • Из-за того, что на заготовки из полимерных материалов накладывают ограничения по тягучести и пластичности материала, то это ограничивает сферу применения указанной технологии.
  • Проблема пыли и охлаждения формовочной смеси.

Основное технологическое оборудование:

  1. Водокольцевой вакуум-насос модели SK－12. Следует уделить внимание удалению пыли с модели!
  2. Вибростол: переменного типа, модель DZ－300W частота колебаний(Гц)　тип вибратора 3000 об/мин. Двойная амплитуда　1.5мм.
  3. Нагревательные элементы для размягчения и пластификации пленки из полимерных материалов: пластина с нагревательными элементами, принцип действия которых основан на использовании тепловой энергии лучей дальней (коротковолновой) ИК-области спектра излучения. Для размягчения и пластификации также можно использовать нагревательные элементы, отдающие тепловую энергию при помощи открытого огня, либо принцип действия которых основан на излучении тепла при прохождении через них электрического тока.

      Чтобы тепло распространялось равномерно, нагревательные элементы, находящиеся на пластине нагревателя, располагают в три группы А, В, С. В процессе функционирования установки электрическая схема управления нагревом использует каждую группу нагревательных элементов в отдельности, и тем самым регулирует температуру каждой из групп нагревательных элементов, распределяя его равномерно.

 Формы и отъемные части формы.

Диаметр отверстия для откачки воздуха составляет 2~3мм.

Необходимо обеспечить плотное прилегание пленки из полимерных материалов к форме. В местах неплотного прилегания пленки к форме следует дополнительно просверлить еще одно маленькое отверстие.

       Опока с трубой для откачки воздуха со специальным фильтром и отъемные части формы.

      Способ откачки воздуха:

  • По трубопроводам для откачки воздуха,
  • Из боковой вытяжной камеры,
  • Комбинированный способ.

      При использовании трубопроводов для откачки воздуха (для изготовления трубопроводов для откачки воздуха можно использовать металлизированные гофрированные шланги от электрических проводов) на них должны быть установлены специальные просеивающие фильтры, размер ячейки которых должен быть меньше среднего размера песчинок формовочного песка. 　　　　

      1). Выбор формовочного песка:

      Формовочный песок должен обладать достаточной степенью проницаемости, при этом, чем меньше размер песчинок, тем проницаемость будет ниже.

      Наличие в песке различных примесей, а также смешивание формовочных песков различных марок может привести к возникновению песчаных раковин.

      2). При использовании метода вакуумной формовки легко получить дефект формы.

      Наличие литейного пригара:

      Способ предотвращения образования пригара: необходимо использовать достаточно мелкий формовочный песок, температура заливаемого материала должна быть достаточно низкой, повышение плотности формы. Степень вакуума должна быть достаточно низкой. Верхний слой полимерной плёнки должен быстро высыхать.

      Провалы: нарушена герметичность.

      Способ предотвращения возникновения провалов:

  • Плавная заливка, постоянное наполненные литниковой системы;
  • Плотное прилегание полимерной пленки；
  • Использование литниковой системы открытого типа.

Появление трещин и утолщений.

Способ предотвращения ：сжатие материала, припуски для формы.