Архив рубрики: Литье по газифицируемым моделям

Описание технологии литья по газифицируемым моделям

РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

После многократного использования формовочных материалов при ЛГМ в них происходит накопление продуктов термодеструкции  модели,  остатков противопригарного покрытия,  керамических частиц от литниковой системы,  металлических включений и  мелкой пылевидной фракции кварцевого песка – результат его термического разрушения. Установлено, что  после 10-20 циклов  оборота песка в нем содержится от0,24 до 0,48 %  сконденсированных продуктов термодеструкции.  Все это ухудшает  технологические и физико-механические свойства сыпучих  формовочных  материалов, в частности песка. Поэтому формовочные сыпучие материалы должны подвергаться регенерации. Процесс регенерации включает  следующие операции: магнитную сепарацию,  просеивание песка на вибрационном сите с ячейкой 2х2 мм и тепловую обработку при температуре  650-700°С. Время термической обработки кварцевого песка составляет 5-10 мин при температуре 650-700°С,  после чего песок приобретает  естественный цвет,  а суммарное содержание углеводородов в  отходящем газе не превышает 0,001%. Одновременно с этим  в процессе термической  регенерации в кипящем слое  из песка удаляются  мелкие пылевидные  фракции.Так, содержание фракции менее 0,1 мм  снижается в 5 раз,  что полностью восстанавливает технологические  и физико- механические свойства  исходного кварцевого песка

ВЫБИВКА, ОЧИСТКА, ОБРУБКА И ЗАЧИСТКА ОТЛИВОК

Выбивка отливок в серийном производстве упрощена и сводится к извлечению  их из формы во время  освобождения опоки от песка. В единичном производстве крупных отливок процесс выбивки формы идентичен процессу при литье в  песчано-глинистые формы по извлекаемым моделям.

Очистка отливок в серийном производстве осуществляется по сокращенному циклу в дробеметных барабанах для удаления с поверхности отливок  остатков противопригарного покрытия.Время обработки устанавливают в 2-2,5 раза меньше, чем рекомендуется  в техническом паспорте дробеметного оборудования. Зачистке подвергаются только остатки от литниковой системы после ее отделения от отливки.  Для отделения литниковой системы и прибылей от отливки  применяется такое же оборудование, ка и при традиционных способах литья.

При производстве крупных разовых отливок возможны поверхностные дефекты,  которые образуются в результате недоуплотнения облицовочной смеси вокруг модели,  что может увеличить трудоемкость обрубки. Однако общая трудоемкость  обрубки и очистки  снижается, т.к. на отливке отсутствуют заливы, которые образуются при литье по извлекаемым  моделям по разъему формы и по контуру стержневых знаков.

ЗАЛИВКА ФОРМ ПРИ ЛГМ

При заливке форм металлом при ЛГМ необходимо соблюдать  следующие  требования:

— температура металла должна назначаться с учетом потерь тепла на термодеструкцию модели, отклонение от заданной температуры допускается в пределах 10°С.

— заливка металла должна производиться с оптимальной скоростью подъема его  в полости литейной формы;

— заливку формы металлом через чашу и стояк из пенополистирола следует производить сначала слабой струей, а затем,  по мере выхода газов, продолжать ее при заполненных стояке и чаше;

—  форму с керамическим стояком и чашей необходимо  заливать быстро при заполненной металлом чашей;

— при заливке формы из песка не допускается прерывание струи;

— заливку металла следует производить  из чайниковых ковшей, а заливку стали – из стопорных ковшей для предотвращения попадания шлака в форму;

— на автоматических и поточных линиях рационально осуществлять  заливку металла при помощи  заливочных установок на базе индукционных  тигельных и канальных печей, обеспечивающих постоянство  температуры и весовой расход металла.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛГМ

При ЛГМ к литниковым системам наряду с общепринятыми требованиями при изготовлении  отливок традиционными  способами литья предъявляются дополнительные требования, которые обусловлены особенностями данной технологии.Одним из основных правил заливки формы металлом при ЛГМ является условие создания плоского фронта взаимодействия металла с моделью,  способствующего постепенному замещению ее расплавом. Эти условия можно выполнить только при  сифонном рассредоточенном подводе металла в полость формы. Это условие необходимо соблюдать при получении отливок в форме из песка,а также при производстве среднего и крупного литья из железоуглеродистых и медных сплавов. При получении мелких и тонкостенных отливок из этих сплавов массой до 1 кг возможно  применение любого способа подвода металла.  При изготовлении отливок из алюминиевых сплавов возможно применение различных вариантов  литниковой системы с подводом металла сифонным, в разъем, сверху или в два яруса и более, т.к. при температуре заливки таких сплавов термодеструкция модели идет в основном с выделением жидкой фазы и процесс вытеснения модели металлом происходит в режиме замещения.Их традиционных требований к  проектированию литниковой системы необходимо выделить  два требования,  которые имеют важное значение при ЛГМ.

При конструировании литниковой системы необходимо обеспечить отсутствие разряжения в ее элементах при заливке формы металлом. Процесс горения пенополистирола в полости литейной формы нежелателен, т.к. при этом значительно увеличивается выделение газообразных продуктов и сажистого углерода. Это приводит к появлению  газовых раковин в отливках, а при литье стали – и к увеличению объемного науглероживания металла. При применении стояка из пенополистирола в формах из песка разряжение в стояке  приводит к разрушению формы в зоне стояка и образованию песочных раковин в отливке или полному обвалу формы в этой зоне  и браку отливки.

Другим важным фактором является обеспечение оптимальной скорости заливки формы металлом, т.к. нарушение этого режима приводит к снижению  качества отливки, особенно из черных сплавов. При ЛГМ кроме оптимальной  существует максимально  допустимые скорости заливки формы металлом, при превышении которых получение качественной отливки как из черных, так и из  цветных сплавов практически невозможно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ

При определении положения отливки в форме необходимо руководствоваться следующими правилами:

— модель в форме следует располагать  таким образом, чтобы отношение поперечного сечения ее относительно движения металла при заливке к к периметру в этом сечении  было  минимальным.Согласно этому положению, которое вытекает из напряженности газового режима формы при ее заливке металлом, модель должна располагаться в форме вертикально относительно большего ее размера;

— модель необходимо располагать таким образом, чтобы все отверстия и проемы, соединяющие внутренние закрытые или полуоткрытые полости модели, находились в верхней ее части или располагались под углом, который должен быть больше угла внутреннего трения кварцевого песка или другого формовочного сыпучего материала, применяемого  для изготовления формы. Исключение из первого правила делается для отливок, у которых два габаритных размера ( длина и ширина)  значительно превосходит третий (высоту). К таким отливкам  относятся плиты, рамы, столы и другие литые детали, главным образом штамповой,  литейной и инструментальной оснастки, а также ремонтного литья. Такие модели следует формовать горизонтально относительно большего размера, применяя разветвленную литниковую систему или двухстороннюю заливку формы металлом.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ЛИТОЙ ДЕТАЛИ, РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ, ВЫБОР СПОСОБА ФОРМОВКИ

Конструкция литой детали должна быть  технологичной, т.е.  обеспечивать  получение качественной отливки при экономичном осуществлении всего  технологического процесса, включая механическую обработку.

Чертеж отливки при данном способе литья отличается от чертежа детали  припуском на  механическую обработку и отдельными  технологическими элементами, которые не предусматриваются в конструкции. Это галтели, технологические отверстия,  утолщение стенок для создания условий направленной кристаллизации отдельных мест в отливке, уклоны на отдельных элементах отливки, которые получаются при изготовлении  модели в пресс-форме.

Выбор способа формовки зависит от серийности производства, габаритных размеров, массы отливки и технических условий. При серийном производстве отливок для изготовления формы используются сыпучие огнеупорные материалы, в основном кварцевый песок. В зависимости от технических требований и сложности отливки формовку сочетают с вакуумом или с заливкой формы под давлением.

При единичном производстве отливок из чугуна массой до  2000 кг и сложности 1-11-го  классов можно использовать формовку в кварцевый песок с применением вакуума. При отсутствии вакуума изготовление формы производится из  традиционных формовочных материалов и смесей: песчано-глинистых, самотвердеющих,  химически твердеющих, холоднотвердеющих и жидких самотвердеющих.

Для получения отливок массой  более 500 кг следует использовать двухслойные формы. В качестве первого слоя применяются облицовочные холоднотвердеющие,  самотвердеющие или химически твердеющие (СО2 – процесс) смеси, а для второго – кварцевый песок при наличии вакуума или сырая песчано- глинистая смесь.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК ПО ТЕХПРОЦЕССУ ЛГМ

Существует несколько процессов изготовления отливок по газифицируемым моделям, которые отличаются в основном способом изготовления литейной формы. Применение того или иного технологического процесса определяется главным образом серийностью производства, массой отливки, ее конструктивными параметрами и техническими требованиями к качеству литья.Независимо от выбранного способа формообразования существуют общие  закономерности, которые должны учитываться при разработке технологического процесса,т.к. они основываются на применении не извлекаемой из формы газифицируемой модели. К таким закономерностям относятся разработка чертежа отливки и модели, расчет и конструирование литниковой системы, подготовка модели или модельного блока к формовке и т.д. ЛГМ является универсальным способом изготовления отливок. Он применяется в единичном, серийном и массовом производстве отливок из цветных и черных сплавов массой от нескольких грамм до десятков тонн.Как и любой другой способ производства отливок, ЛГМ имеет рациональную область применения, которая определяется конструктивной сложностью детали, ее габаритами,  видом сплава и требованиями к качеству.

В единичном производстве целесообразно  применять ЛГМ для получения отливок 1-3-й групп сложности при серийности не более 3-4 шт. в год и массой до 5т,  хотя в отдельных случаях можно получить  отливки и большей массы.При использовании  для изготовления моделей из плит  пенополистирола автоматической многострунной установки для резки горячей проволокой серийность отливок можно  увеличить в 10 раз и более. При подборе номенклатуры литых деталей в единичном производстве нужно исходить из следующих характеристик будущей отливки: вид сплава, конструктивная сложность,равностенность и жесткость модели из пенополистирола,  трудоемкость изготовления модели и формы, наличие необходимого оборудования и материалов.

  Равностенность модели определяет ее жесткость и точность, материал литой детали-возможность получения литьем по газифицируемым моделям. Наиболее рационально использовать ЛГМ для получения отливок для ремонтных нужд, экспериментальных отливок,  литья инструментальной и штамповой оснастки.

  В массовом и серийном производствах при выборе номенклатуры литых деталей следует руководствоваться следующими положениями:

— отливки должны быть 2-5 групп сложности, которые при их производстве по извлекаемым моделям требуют  применение не менее одного сложного стержня;

— толщина стенок детали должна быть в пределах 5-20 мм, но не менее 3 мм на 10 кратной длине. Внутренние замкнутые, открытые и полуоткрытые полости должны иметь проемы и отверстия, которые обеспечивали бы их заполнение сыпучим  материалом при формовке;

— желательно, чтобы отношение объема отливки к ее поверхности было бы меньше единицы или близко к ней;

-чистота поверхности отливки должна быть не выше Rz 40, размерная и весовая точность не выше 5т класса (ГОСТ 26645-85);

— рационально применять ЛГМ для получения отливок из алюминиевых и медных сплавов, из серого, высокопрочного и легированного чугуна, средеуглеродистых и хромистых сталей, нецелесообразно – из низкоуглеродистых и легированных сталей;

— наиболее эффективно применять ЛГМ для получения отливок по массе: из чугуна- до 50 кг, сталей до 10 кг, алюминиевых сплавов – до 20 кг, из медных сплавов – до 50 кг.При применении вакуума возможно получение отливок простой конфигурации массой до 2000 кг.Окончательное решение о применении ЛГМ для производства отливок из черных и цветных сплавов должно приниматься после технико-экономического  обоснования с учетом вышеприведенных положений, технических возможностей производства, капиталовложений и экологии.

Наибольшая рентабельность применения ЛГМ достигается при производстве отливок в автомобильной, электротехнической промышленности, для сельскохозяйственного и тракторного машиностроения, т.е. именно в тех отраслях промышленности, где конструктивная сложность деталей сочетается с повышенными  требованиями к геометрической и весовой точности и чистоте поверхности.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОДУКТОВ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ С ОТЛИВКОЙ ПРИ ЕЕ ЗАТВЕРДЕВАНИИ И ОХЛАЖДЕНИИ ПРИ ЛГМ

После заливки формы металлом процесс взаимодействия продуктов термодеструкции получает свое дальнейшее развитие на границе металл-форма. Во время заливки формы металлом образующаяся жидкая фаза  деструкции модели, перемещаясь с зеркала жидкого металла на границу металл-форма, продолжает дестругировать с выделением паро- и газообразной, а также твердой фаз.

Углерод термодеструкции при заливке формы  металлом  адсорбируется на зернах кварцевого песка в ближайших к отливке слоях формы. Паровая фаза, состоящая в основном из стирола, толуола и бензола, конденсируются в холодных слоях формы и по  мере их нагрева теплым потоком от отливок перемещается  в более глубокие  слои формы. Газообразная фаза, фильтруясь через поры песчаной формы,вытесняет воздух и частично удаляется  за пределы формы в атмосферу цеха.

ФОРМИРОВАНИЕ ОТЛИВКИ ПРИ ЛГМ

Формирование поверхности отливки, ее геометрической точности и физико-механических свойств при ЛГМ происходит в результате сложных процессов тепломассопереноса в системе  модель-металл-форма. Наличие газифицируемой модели в форме, которая дестругируется под  действием расплавленного металла и постепенно замещается им,  меняет сложившиеся представления о процессе формирования отливки, т.к.  продукты термической деструкции непосредственно  взаимодействуют  с металлом как в процессе заливки формы, так и при кристаллизации и последующим охлаждении отливки.

Определяющим фактором процесса формовки отливки является газовый режим  формы, который следует разделить на два периода. Первый период определяется временем заливки формы металлом. Он характеризуется термодеструкцией пенополистирола в узком зазоре между металлом и моделью с образованием жидкой, парогазообразной и твердой фаз. Парогазообразная фаза формирует давление в зазоре, которое, с одной стороны, оказывает противодавление гидростатическому напору металла, с другой- определяет скорость фильтрации парогазовой фазы во внутренние слои формы.Содержащиеся в газовой фазе углерод и водород непосредственно взаимодействуют с жидким металлом и в зависимости оттермодинамических условий системы газ-металл растворяются в расплаве, оказывая влияние на структуру и механические  свойства отливки. Жидкая фаза,  перемещаясь на границу металл-форма,создает замкнутые зоны вторичной термодеструкции  жидкой фазы с образованием парогазовой и твердой фаз, которые оказывают воздействие на формирование поверхности отливки и на свойства металла в прилегающих слоях. Твердая фаза отфильтровывается  в поверхностных слоях формы и становится источником  диффузионного насыщения поверхностного слоя отливок из низкоуглеродистых сплавов. Второй период газового режима начинается после заливки формы металлом, он характеризуется продолжением  процесса термодеструкции жидкой фазы на границе металл- форма и сконденсированной паровой фазы в близлежащих слоях формы по мере ее прогрева тепловым потоком от охлаждающейся отливки. В этот период протекают процессы, оказывающие непосредственное влияние на формирование поверхности отливки.

ПОДГОТОВКА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЛГМ К ФОРМОВКЕ

Заключительной операцией перед формовкой  модели или модельного блока является нанесение противопригарного покрытия, к которому при ЛГМ предъявляются особые требования, вытекающие из технологии производства отливок и процессов, происходящих в формах при заливке их металлом. Противопригарное покрытие наносится на поверхность модели, которая имеет низкую шероховатость, поэтому покрытие должно хорошо материал модели, образуя с поверхностью  прочную адгезионную связь. При формовке модели и уплотнении формы формовочный материал непосредственно воздействует  на противопригарное покрытие, поэтому оно должно обладать высокой стойкостью к истиранию  и достаточной когезионной прочностью. При заливке формы металлом модель деструкгирует с образованием парогазовой фазы, которая должна свободно транспортироваться из зоны взаимодействия модели мс металлом через противопригарное покрытие, поэтому покрытие должно обладать достаточной  газопроницаемостью. Однако необходимо, чтобы пористость покрытия не снижала его  технологическую прочность и при сохранении необходимой газопроницаемости обеспечивала  получение отливок без пригара.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИЗ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА В ЕДИНИЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ОТЛИВОК

В единичном производстве отливок модели изготавливаются из пенополистироловых плит  механической обработкой на деревообрабатывающих станках или на специальных установках горячим инструментом, в качестве которого используется  нагретая проволока. Заготовка для модели вырезается из пенополистироловой плиты на станках ленточными пилами с  шириной полотна 12-35 мм и с профилем зубьев в виде прямоугольника с углом заострения 60-65° или дисковыми пилами, имеющими зубья в виде  равнобедренного или равностороннего треугольника с углом заострения 50-60°.

Плоская поверхность заготовок обрабатывается на фуговальных, рейсмусовых станках.

На фрезерных станках заготовки из пенополистирола обрабатываются фрезами с углом заострения кромки зуба 25-30° или абразивными кругами.

Для обработки тел вращения из пенополистирола применяются  токарные и токарно-лобовые станки.Для черновой обработки можно применять  обычные токарные резцы по дереву, для чистовой- деревянные резцы

Обклеенные наждачной шкуркой  на тканевой основе.

КОНСТРУКЦИЯ ПРЕСС-ФОРМ ДЛЯ ЛГМ

Для изготовления пресс-форм применяются различные материалы, имеющие высокую теплопроводность, коррозионную стойкость в атмосфере пара и в воде, достаточную механическую прочность и хорошо обрабатываются режущим инструментом. При изготовлении моделей иным  способом, тепловым ударом и в автоклаве пресс-формы изготавливаются, как правило, из алюминиевых сплавов. Заготовками для  деталей пресс-форм могут быть как прокат, так и отливки.  Чтобы  получить качественные модели, желательно применять для изготовления рабочих частей пресс-формы прокат, который имеет достаточную прочность, высокую плотность, хорошую обрабатываемость режущим инструментом.

КАЧЕСТВО МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЛГМ

Качество моделей определяется шероховатостью ее поверхности, размерной точностью, равномерностью структуры пенополистирола, ее объемной плотностью и механической прочностью. Шероховатость поверхности модели зависит от качества рабочей поверхности пресс-формы, активности вспененных гранул пенополистирола и термовременных параметров формирования модели в пресс-форме. При нормальной активности гранул, но при недостаточной температуре теплоносителя поверхность модели формируется с четко выраженной гранулометрической структурой с наличием углублений по границам гранул.При применении гранул с низкой активностью и при нормальном тепловом режиме спекания  модели в пресс-форме получаются аналогичные результаты. Обработка гранул в пресс-форме  при повышенной температуре теплоносителя приводит к усадке гранул, при этом структура поверхностного слоя модели характеризуется выступами по границам гранул.При всех этих режимах спекания модели ее поверхность характеризуется вчсокой шероховатостью, и она не пригодна для получения качественных отливок. Качество поверхности модели при прочих равных условиях зависит от шероховатости рабочей поверхности пресс-формы.

Сборка моделей для ЛГМ

ЛГМ в серийном и массовом производствах применяется для получения отливок 3-4 классов сложности, которые характеризуются наличием плоски криволинейных наружных  поверхностей, бобышек, фланцев с отверстиями, углублениями сложной конфигурации,  внутренними полостями  закрытого и полузакрытого  типа с криволинейными  поверхностями. Традиционными методами литья такие сложные отливки получают с применением одного или нескольких стержней. Получить цельную модель из полистирола для производства таких отливок на модельных автоматах, имеющих, как правило, один разъем, не представляется возможным. Поэтому сложные модели изготавливают из нескольких частей в пресс- формах с одним разъемом, а затем из них собирают цельную модель при помощи клея или сварке в кондукторе.В массовом производстве, когда это экономически целесообразно, применяются специальные модельные автоматы, обеспечивающие разъем модели в двух и более плоскостях.

   Наиболее распространенный способ сборки моделей состоит из соединения ее частей при помощи клея, к которому предъявляются следующие требования: клей не должен растворять пенополистирол, при нанесении тонкого слоя на разъем модели он должен обеспечивать прочное соединение,  сравнительно быстро затвердевать и не оставлять коксового остатка после термодеструкции пенополистирола. Клеи для пенополистирольных моделей применяют двух видов: жидкие при нормальной температуретвердые, которые предварительно расплавляют при температурах 110-140°С и быстро затвердевают при охлаждении. Жидкие быстросохнущие клеи применяются чаще всего при ручной сборке моделей, расплавленные при машинной,  а также и при ручной для соединения частей модели с небольшой плоскостью разъема. Для ручной сборки моделей рекомендуется применять клеи, растворителем в которых является быстроиспаряемая основа.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЛГМ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

В серийном производстве модели изготавливают из вспененного полистирола в две стадии. На первой стадии гранулы исходного полистирола вспениваются до заданной насыпной массы  и выдерживаются  в течение определенного времени для созревания. На второй стадии осуществляется нагрев вспененных гранул в замкнутом объеме  пресс-формы, в результате  которого происходит формирование модели с заданными  технологическими  и механическими свойствами. Однако как первая, так и вторая стадия технологического процесса изготовления модели включает в себя целый ряд операций,  каждая из которых  оказывает существенное  влияние на формирование модели надлежащего качества. Весь технологический процесс изготовления  моделей можно  разделить на два этапа: предварительная переработка суспензионного полистирола и и изготовление моделей в пресс-формах.

ПОЛИСТИРОЛ ДЛЯ ЛГМ И ЕГО СВОЙСТВА

Исходным продуктом для получения полистирола является стирол, который имеет структурную  формулу  С6Н5СН=СН2. Молекулярная масса стирола 104.15, плотность 0,906; температура плавления  -30,63°С; температура кипения  +145,2 °С. Стирол трудно растворим в воде,но хорошо растворяется в этиловом эфире, этиловом и метиловом спиртах, ацетоне. Полистирол для вспенивания получают суспензионной полимеризацией стирола. Сущность метода состоит в том, что мономер диспергируют в воде путем механического перемешивания со стабилизатором, предотвращающим коалесценцию частиц, с последующей полимеризацией  и образованием капель полимера. Полимеризацию проводят в присутствии порообразователя, инициатора, эмульгатора стабилизатора, которым является сополимерметилметакроилата и метаккрилатовой кислоты. Для придания полимеру негорючести в автоклав перед полимеризацией вводят 3-5% антипиренов, в качестве которых используются различные бром-хлорсодержащие органические соединения. Полимеризация происходит при температуре 70°С и давлении 0,35Мпа в течении 18-20 ч. Образующийся полимер в виде бисерного порошка в водном растворе после отстаивания в течение 30 мин всплывает на поверхность, и его легко отделяют от дисперсионной среды. После промывания в воде и сушки гранулы полистирола подвергаются классификации и затем упаковываются в полиэтиленовые мешки массой по 15-20 кг или в металлические бочки с герметично закрывающейся крышкой массой до 200 кг. В качестве эмульгатора применяется 10% раствор  поливинилового спирта в воде, инициатором служит 5% раствор порофора 4ХЗ-57 в спирте. В качестве порообразователей применяются  высокомолекулярные  углеводородные соединения с низкой температурой кипения, например изопинтан (Тк=27.9°С) или пентан (Тк=36,7 °С). В процессе полимеризации для придания требуемых технологических свойств добавляются соответствующие ингредиенты, например дикумил.

Модельные материалы для ЛГМ

На первоначальной стадии освоения ЛГМ использовались плиты из пенополистирола повышенной плотности, из которых путем механической обработки получали модели. Так, например, модель скульптуры «Пегас» была изготовлена из пенополистирола плотностью 80-110 кг/м3. При освоении ЛГМ для производства промышленных отливок были сделаны попытки использовать для изготовления моделей и другие пенопласты, такие как пенополиуретан, фторопласт и пенополиэтилен. Однако применение этих материалов для получения отливок привело к значительному ухудшению их качества из-за появления на поверхности большого количества коксового остатка, образующегося после газификации модели.

Опыт освоений ЛГМ позволил сформулировать перечень основных требований к материалу для газифицируемых моделей:

— при заливке формы металлом модель должна полностью газифицироваться с минимальным поглощением тепла;

— материал при низкой плотности должен обладать достаточной механической прочностью при изготовлении модели, ее транспортировке и формовке;

— материал должен обеспечить получение качественной поверхности модели при ее тепловой или механической обработке;

— модели не должны терять свои технологические, механические и теплофизические свойства при длительном хранении;

— материал для производства моделей и отливок не должен быть дорогим и токсичным.

Развитие метода литья по газифицируемым моделям

Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) является одним из новейших способов производства отливок, появившихся в результате научно-технической революции во второй половине ХХ в., наряду с такими технологическими процессами, как вакуум-пленочная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением, импульсная формовка, и др. Однако наибольший интерес  у литейщиков вызвало сообщение о способе литья по моделям, которые не удаляются из формы, а остаются в ней и газифицируются под действием тепловой энергии металла, заливаемого в форму.Такая технология, названная литьем по газифицируемым моделям, решала важнейшую задачу литейного производства-повышение точности отливок до уровня литья по выплавляемым моделям при издержках производства литья в песчано-глинистые формы.                                                                                                                                                     Но прежде чем ЛГМ — процесс стал промышленной технологией, был проделан значительный объем научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских работ, в результате которых были созданы специальные модельные материалы и противопригарные покрытия, технология и оборудование для изготовления моделей, инженерная методика проектирования  технологического процесса, оборудование для изготовления форм и т.д.                                                                                                                Основоположником ЛГМ был американский архитектор Г.Шроер, который в 1956г. применил модели из пенополистирола для получения художественной отливки. В 1958 г. он получил патент США на способ Cavityls Castings Mold and Method for Making Same. В этом же году архитектор А. Дука в лаборатории Массачусетского технологического института получил первую художественную отливку из бронзы скульптуры «Пегас» массой 150кг.

По мнению американских специалистов, ЛГМ-процесс является одним из лучших современных способов литья,который может удовлетворить потребности крупносерийного производства отливок высокой точности. В сочетании с системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники и роботов применение данного способа литья позволит создать гибкое производство отливок.

Расширение объемов производства отливок ЛГМ в различных странах способствовало дальнейшее совершенствование технологии и оборудования.

ЛГМ окончательно утвердилось в серийном и массовом производстве отливок ответственного назначения, потеснив традиционные способы литья, и в первую очередь в песчано-глинистые формы по извлекаемым моделям.

Представители многих зарубежных фирм этот факт объясняют следующими преимуществами ЛГМ:

* уменьшаются затраты на оборудование и материалы;

*исключается из производственного процесса стержневое, формовочное и смесеприготовительное оборудование;

*применение в качестве материала формы сухого кварцевого песка и упрочнение формы вакуумом;

*снижение требований к квалификации рабочего персонала;

*возможность комплексной автоматизации всего технологического процесса;

*сокращение числа технологических операций и оборудования для финишной обработки отливок;использование недорогой и сравнительно простой оснастки;

*значительное улучшение условий труда.