Модельная оснастка для литейного производства

Литейная оснастка для литья металлов и сплавов

Литейное производство — одна из отраслей металлургии, специализирующаяся на переработке металлов и их сплавов, в частности, изготовлением деталей различных конфигураций методом заливки расплавленного металла в специальную форму, под принудительным давлением или естественным путем, с последующим охлаждением до застывания в форме нужной отливки — готового изделия или заготовки. В случае необходимости отливка затем подвергается механической обработке, для большей точности размеров либо уменьшения шероховатости поверхности. Таким образом, основная цель литейного производства – изготовление отливок, максимально соответствующих по форме и размерам конечному изделию.

Для получения качественных отливок на производстве используется специальная литейная оснастка — литейные формы, и от качества их исполнения и особенностей конструкции в большой степени зависит не только качество конечного изделия, но и трудозатраты на производство.

На производстве к качественной литейной форме предъявляют ряд требований , основные из них:

• прочность (выдерживать нагрузки)
• податливость (при усадке отливки уменьшаться в объеме)
• газопроницаемость (при эксплуатации в литейной форме образуются газы)
• огнеупорность (не поддаваться воздействию расплавленного металла)

По степени участия непосредственно в процессе литья литейная оснастка подразделяется на формообразующую (основную) и универсальную (вспомогательную). По количеству возможных заливок литейные формы бывают разовые и многократные, также есть подразделение форм по материалу, из которого они изготовлены (песчаные, металлические и т.д.).

• литейные формы из металлов – чугуна и стали – выдерживают большое количество заливок, сотни и тысячи, поэтому относятся к многократным.
• песчаные формы и формы по выплавляемым моделям эксплуатируются с помощью приспособлений – моделей, они являются разовыми, а сам процесс производства таких форм называется «формовка». С помощью модели оформляют внутренние рабочие поверхности в песчаной литейной форме, они заполняются расплавленным металлом и формируют отливку.

Весь комплект приспособлений, необходимых для производства отливок, и представляет из себя литейную оснастку, а часть оснастки, необходимая для формирования рабочей полости в литейной форме при формовке – модельный комплект.

Изделия, полученные на литейном производстве из тугоплавких сплавов, необходимы в таких отраслях, как авиастроение, приборостроение, ракетостроение, судостроение, радиоэлектроника и атомная энергетика, а из коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов – в химической промышленности. На сегодняшний день от 50% до 95% деталей промышленного оборудования изготавливается именно методом литья.

В современном литейном производстве широко применяется около пятидесяти технологий литья , наиболее часто используются:

• литье под давлением
• литье в песчаные формы
• литье по выплавляемым моделям
• литье в металлические формы или кокиля
• литье под низким давлением
• литье в оболочковые формы
• центробежное литье и др.

Коллектив Ульяновского Приборо-Ремонтного Завода обладает богатым опытом, позволяющим проектировать и изготавливать литейную оснастку для литья цветных металлов и сплавов, а именно: литья в кокиль, литья в песчаные формы (в землю), литья под давлением, а также осуществлять полный цикл изготовления пресс-форм для литья по выплавляемым моделям.

Модельные комплекты (оснастка) — литье в песчаные формы

Модельным комплектом называется технологическая оснастка, в том числе приспособления, которые формируют рабочую полость литейной формы; она включает в себя модели литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики, шаблоны сборочные и контрольные, а также литейную модель – приспособление, при помощи которого в литейной форме получается отпечаток, размерами и конфигурацией соответствующий необходимой отливке.

При изготовлении модели обязательно предусматривают припуски на механическую обработку готовой отливки, эти припуски закладываются при проектировании в чертеже отливки. Также размеры модели должны превышать размеры отливки на размер литейной усадки используемого при литье сплава. Эти и многие другие технологические особенности должны быть учтены специалистами при проектировании.

Литейные модели бывают разъемные и неразъемные, состоящие из двух или нескольких частей. По материалу изготовления модели бывают, в основном, пластмассовые, металлические и деревянные, так как модель должна быть одновременно прочной и жесткой, но легкой. Деревянные модели, с целью избежания коробления, изготавливают из отдельных склеенных брусочков, при этом важно разное направление волокон дерева.

Модели из дерева имеют свои преимущества – простота изготовления, умеренная стоимость, небольшой вес, и недостатки – малый срок службы, коробление, гигроскопичность, неоднородность структуры. Модели из металла используются при производстве отливок в больших количествах, в массовом производстве. Такие модели более долговечны, имеют более точную рабочую поверхность, однако они подвержены окислению и имеют очень большую массу. В зависимости от специфики работы такой оснастки и требований к условиям ее эксплуатации модели изготавливают из различных сплавов – на основе алюминия, стали, бронзы, латуни и чугуна. Пластмассовые модели сочетают в себе достоинства металлических и деревянных моделей, так как обладают небольшой массой, хорошей точностью, прочные, не поддаются короблению, устойчивы к воздействию влаги. Как правило, изготавливаются пластмассовые модели из составов на основе формальдегидных и эпоксидных смол.

В последнее время литье в песчаные формы применяется на производстве редко, большей частью, на крупных заводах авиационного, машиностроительного и автомобилестроительного производства. Как следствие, конструкторов и технологов, специализирующихся по этому виду литья, немного. В коллективе нашего предприятия имеются специалисты, обладающие опытом работы в этой достаточно сложной сфере.

Основную сложность составляет наличие большого количества стержневых ящиков, отъемных частей, а также необходимость создания двухсторонних моделей. Мы можем изготавливать металломодельную оснастку из алюминия и из стали. На такой оснастке можно лить цветные и черные металлы и сплавы, а также чугун.

Литье в кокиль

Литье в кокиль производится либо в стационарные кокиля, либо на кокильных машинах и станках. Для изготовления этого вида оснастки необходим высокий уровень и квалификации инженерного состава, и инструментального производства.

Наше предприятие обладает всем необходимым для осуществления проектирования и изготовления кокилей любой сложности, в том числе и с последующей привязкой их к оборудованию заказчика. Чаще всего испытания изготовленной оснастки мы производим на собственном оборудовании. Для оказания технической помощи при запуске оснастки на предприятии заказчика мы можем организовать выезд к нему наших специалистов.

Литье под давлением цветных металлов и сплавов

В последнее время такой вид литья получил большое распространение. Отливки, получаемые в процессе литья под давлением, применяются в производстве мебели, бытовой техники, в автомобилестроении и многих других видах производства. Такие изделия очень прочные, герметичные и имеют хороший товарный вид. Оснастка для литья под давлением металлов и сплавов рассчитана на сотни тысяч, даже миллионы циклов литья, однако достаточно сложная для изготовления и дорогостоящая.

Для эксплуатации оснастки такого вида существует много разновидностей машин литья под давлением, модельный ряд постоянно обновляется. Они подразделяются на машины литья с горизонтальной камерой прессования и с вертикальной камерой прессования. Каждый из этих видов имеет свой ряд по габаритам, мощности, особенностям конструкции и производителям.

Наше предприятие успешно выполняло проектирование, изготовление и запуск в производство пресс-форм для пластмасс и металлического литья изделий, используемых в машиностроении, а также для производства продукции бытового назначения.

Пресс-формы для литья цветных металлов и сплавов под давлением могут быть разной степени сложности: с ползунами, с гидроцилиндрами, с наклонными толкателями, с вкладышами, одногнездные, многогнездные, с многими плоскостями разъема и т.д.. Для изготовления оснастки любой сложности у нас есть необходимый опыт и оборудование. В большинстве случаев имеем возможности и для эксплуатации этой оснастки на собственном оборудовании.

Литье по выплавляемым моделям

Литье по выплавляемым моделям чаще всего применяется для получения тонкостенных отливок сложной конфигурации, как в машиностроении, так и в художественной промышленности. Это один из самых древних способов литья скульптур, колоколов, пушек. Характерная особенность данного вида литья – каждая модель может быть использована для получения только одной отливки, так как в процессе изготовления формы вытапливается, а сама формовочная смесь состоит не из однородного расплавленного металла, а из огнеупорного мелкозернистого, пылевидного материала в связующем растворе. Именно такой состав смеси способствует получению отливок с высоким качеством поверхности. Точность самого отпечатка модели обеспечивается с помощью увеличенной температуры металла, поэтому формовочные и связующие материалы должны обладать высокой огнеупорностью. Недостаток такого метода – сложный и длительный процесс изготовления отливок, для которого необходима специально изготовленная дорогостоящая оснастка и грамотные высококвалифицированные специалисты.

Такой вид литья используется для литья черных и цветных металлов и сплавов. Конструкция пресс-форм очень разнообразна и зависит от планируемой потенциальной производительности и оборудования, на котором оснастка будет эксплуатироваться.

В машиностроении восковые модели отливок изготавливаются в гипсовых, пластмассовых и металлических формах; сам технологический процесс, как правило, механизирован и автоматизирован. Методом литья по выплавляемым моделям производятся детали для авиационной, приборостроительной, машиностроительной и некоторых других отраслей промышленности, где применяются технологии литья труднообрабатываемых сплавов, жаропрочных и коррозионно-стойких.

Оснастка для литья по выплавляемым моделям бывает механизированной (конструкции аналогичны пресс-формам для литья под давлением) и ручной разборки (конструктивно более разнообразны и производят отливки более сложной геометрии). Если от изделия требуется высокая степень точности, прочности и герметичности, то алюминиевые отливки такого вида литья предпочтительнее, чем отливки литья под давлением. При литье по выплавляемым моделям из черных металлов изделия получаются более точными и красивыми, чем отливки в песчаные формы. Наше предприятие может выполнить любой заказ по проектированию и изготовлению оснастки для литья по выплавляемым моделям, в тои числе с привязкой к оборудованию заказчика.

Модельная оснастка для литейного производства

Что такое модельно-литейная оснастка. Из каких материалов делают модельные оснастки. Зачем нужно 3D для изготовления модельного комплекта для литья. Где заказать недорого чугунную отливку.

Современный литейный завод – это сложный комплекс оборудования и технологий для производства литых изделий. Модельная оснастка для литья является неотъемлемым элементом данного процесса. Изготавливают ее непосредственно на предприятии профессионально обученные специалисты, обладающие соответствующим опытом.

Подготовка модельной оснастки требует учета множества нюансов:

– объема заливаемого материала, от которого зависит равномерность охлаждения, застывания и усадки;

– времени создания отливки – от заливания в форму до полного остывания заготовки;

– подсчета трудозатрат на финишную механическую обработку отлитого изделия.

На литейном заводе «Промдеталь» изготовление модельной оснастки для литья происходит с предварительным компьютерным моделированием прототипа. Трехмерные эскизы моделей, созданных в системах компьютерного 3D-моделирования, обладают высокой точностью параметров изготавливаемой продукции. Модельная оснастка, созданная с использованием современных IT -технологий, позволяет сократить расходы на изготовление «пробной отливки» и повысить качество изготавливаемых деталей.

Изготовление литейной модельной оснастки

При современных способах литья используют несколько десятков технологических карт. Поэтому изготовление модельной оснастки для литейного производства зависит от типа конечного изделия, выбранной технологии и возможностей предприятия. Наиболее часто модельную оснастку выполняют из следующих материалов:

• Из древесины, МДФ. Используют при литье в песчано-глинистую (ПГС) и в холодно-твердеющую (ХТС) смеси. Производят данный вид оснастки на станочном оборудовании с числовым программным управлением, применяя также ручные инструменты. Это одна из популярных и бюджетов типов модельной оснастки, при изготовлении которой немаловажным являются опыт и мастерство модельщика.

• Из пенополистирола. Необходима для литья в газифицируемые модели. Изготавливают в специально произведенных пресс-формах с помощью экструзии.

• Из пластика. Используют при литье в ХТС, изготавливая модели из модельного пластика на станках с ЧПУ. Применяют при производстве мелких и средних партий, в которых планируется среднее количество съемов.

• Из алюминия. Применяют также при литье в ХТС и ПГС, изготавливая формы из алюминиевых листов на оборудовании с ЧПУ. Используют для крупного серийного производства, при котором планируется большое количество съемов.

На литейном заводе «Промдеталь» модельные оснастки изготавливают по индивидуальным эскизам, схемам и чертежам, как для штучного, так и для массового литья.

Оснастка технологическая литейного производства. Термины и определения

ООО «НГС» – технологичность и инженерный подход в создании форм для литейного производства

Качество модельной оснастки влияет на точную повторяемость физических параметров ряда отливок и повышает оборачиваемость литьевых форм. Оборачиваемость – важный фактор в снижении общей себестоимости изделия.

В процессе изготовления ООО «НГС» использует богатый станочный парк, в том числе и с числовым программным управлением и современные инженерные технологии трехмерного компьютерного проектирования для создания моделей. Такой подход позволяет изготавливать как мельчайшие, так и крупногабаритные детали любой сложности с одинаково высокой точностью и качеством.

Возможно создание литейных форм по чертежам заказчика или же проектирование согласно техническому заданию.

Исходными материалами для создания моделей могут быть:

• Трехмерный чертеж из любой CAD системы в формате DWG, DXF, SET и т.п;
• Образец готовой детали;
• Конструкторская документация на бумажном носителе.

В зависимости от требований к литейным формам и их дальнейшей серийности у нас всегда можно заказать:

• Деревянную оснастку, выполненную из цельного массива дерева или же из МДФ и фанеры на токарно-фрезерном станке с ЧПУ;
• Модельно-стержневую ‒ из литьевого пластика или компаундных смол;
• Литьевые формы из алюминия или других металлов.

Для литейного мелкосерийного производства выбираются более мягкие и быстро изнашиваемые материалы, чем для крупных серий, это позволяет снизить трудоемкость и сократить стоимость.

Литейная оснастка

Литейная форма

– это приспособление, имеющее рабочую полость, при заливке в которую расплавленный металл образует отливку.

Рассмотрим части литейной формы и оснастку, необходимую для её изготовления. Для получения большинства отливок песчаная форма должна состоять из двух полуформ, изготовленных по модели в литейных опоках.

– рамка для удержания формовочной смеси, чаще всего металлическая.

– приспособление, имеющее очертания и размеры отливки, с учётом припусков на усадку металла, для получения отпечатка в формовочной смеси. Модели делаются из металла, пластмассы, дерева.

называют опоку с уплотнённой формовочной смесью и отпечатком от модели.

Но модель повторяет только внешние контуры будущей отливки.

Для получения отверстий и полостей в отливках используют стержни

, изготовленные из специальных формовочных смесей.

Для изготовления стержней применяют стержневые ящики

, обычно металлические. Стержневой ящик должен раскрываться для извлечения готового стержня.

Подвод металла в форму осуществляется через литниковую систему

. Это каналы и полости, обеспечивающие заполнение формы расплавом и питание отливки жидким металлом до полного затвердевания, а также удаление шлаков. Чтобы получить эти каналы, модели частей литниковой системы заформовывают вместе с моделью отливки.

Существуют различные варианты литниковых систем. Подача расплава в форму предпочтительнее сбоку или снизу, без падения струи металла с большой высоты, чтобы не размывать формовочную смесь.

Основные части литниковой системы (рисунок 2):

Рисунок 2 – Литниковая система: 1 – литниковая чаша; 2 – выпор; 3 – формовочная смесь; 4 – разъём формы; 5 – рабочая полость; 6 –канал-питатель; 7 – шлакоуловитель;8 – стояк; 9 – фильтр

Литниковая чаша

, или воронка 1, нужна во избежание разбрызгивания металла и растекания по поверхности формы. Иногда используют керамические
фильтры
9, которые задерживают частицы оксидов, нерастворённые примеси, кусочки футеровки разливочного ковша.

8 – вертикальный канал для подачи металла в плоскость разъёма формы 4.

Шлакоуловитель

7 – расширение, куда собираются шлаки (оксиды и другие неметаллические частицы).

Канал-питатель

6 подводит металл в
полость формы
5.

2 предназначен для отвода газов. Штриховкой показана уплотнённая формовочная смесь 3.

Итак, по чертежу детали (рисунок 3, а

) строится чертёж отливки (рисунок 3,
б
), которая отличается от детали размерами (размеры отливки больше на величину припусков 1 на механическую обработку) и формой (уклоны 2 и скругления углов 3 нужны для лёгкого извлечения модели из формы, без разрушения формы).

По чертежу отливки изготавливается модель (рисунок 3, в

), которая состоит из двух половинок. Разъём делается по плоскости симметрии. Половинки модели скрепляются коническими штырями 4. Отверстия у модели нет; в местах выхода отверстия у отливки модель имеет выступы –
стержневые знаки
5. В отпечатки от этих выступов будет укладываться стержень. Размеры модели превышают размеры отливки на величину усадки.

Заформовав половинки модели в две опоки, получают верхнюю и нижнюю полуформы. Затем половинки модели извлекаются, в формовочной смеси от них остаются отпечатки.

Отдельно в стержневом ящике (рисунок 3, д

) изготавливается стержень (рисунок 3,
г
), имеющий очертания отверстия в отливке. Стержень длиннее отверстия на величину знаковой части 6, а его поперечные размеры больше размеров отверстия на величину усадки.

На рисунке 3, е

изображена собранная форма (канал-питатель находится за плоскостью рисунка).

Рисунок 3 – Последовательность изготовления отливки:

– чертёж детали;
б
– чертёж отливки;
в
– модель отливки;
г
– стержень;

– стержневой ящик;
е
– литейная форма для получения отливки

Последовательность изготовления

Технология изготовки модельной литьевой оснастки состоит из 5-ти основных этапов:

• Создания мастер-модели или модели ‒ эталона;
• Изготовления негатива ‒промомодели или калибра;
• Создания рабочих комплектов моделей;
• Выходного контроля;
• Технического сопровождения.

На стадии финишной обработки наши специалисты обращают особое внимание на шероховатость поверхности. Ведь малейшие неровности на поверхности мастер-модели будут многократно тиражированы в рабочих отливках, что является несомненным браком производства. При необходимости детали дорабатываются на сверлильных, токарных или шлифовальных станках.

Произведенная на нашем предприятии оснастка отличается точностью, стабильностью размеров и конфигурации в течение продолжительной эксплуатации.

Для чего нужна модельная оснастка?

Для нужна модельная оснастка?

Модельная оснастка нужна чтобы получить отливку! Модельная оснастка фактически является тем же изделием только и из дерева или пластика. С нее снимают песчаную форму и в этой форме полость, образованная после снятия, заполняется металлом и получается отливка. Модельная оснастка может быть из дерева, пластика и металлическая…

На чем делается модельная оснастка?

Вся оснастка изготавливается на станках с ЧПУ. В настоящее время у нас имеются 3 станка, которые работают круглосуточно.

Модельную оснастку раньше делали руками. Но так как современные технологии позволили создать станки с Числовым Программным Управлением и компьютеры на которых сейчас проектируют все изделия, то ручной труд исключен…

Точность изготовления зависит от точности отрисовки геометрии при проектировании и от точности станка. Наши станки дают точность 0,1-0,2мм на длине до 2,5метров. Изделия сначала обрисовываются на компьютере, пишется программа для станка и деталь вырезается. Дальше доводится руками (вышкуривается, шпаклюется, красится). При этом полностью ручную оснастку никто не делает, у ручной нет такой точности. Не все детали возможно обработать на станке целиком, поэтому такие детали вытачиваются частями и потом эти части поступают на сборку и окончательную отделку на модельный участок. Если оснастку делаем из заливочных компаундов, то со станка поступает матрица для заливки.

Матрица вышкуривают, смазывают и заливают пластиком. После затвердевания пластика готовую модель вынимают из матрицы. Доработка после этого практически не требуется.

От чего зависит выбор материала для модельной оснастки…

Это зависит от того сколько отливок мы собираемся по этой оснастке сделать, потому что она изнашивается после формовки… Если речь идет о нескольких сотнях изделий, то подойдёт просто деревянная оснастка… Около тысячи изделий тогда оснастка из пластика. Стоимость модельной оснастки зависит от количества выплавляемых по ней изделий. Если речь идет об одном изделии, то чаще всего стоимость модельной оснасти составляет около 70% процентов цены изделия!

Мы изготавливаем модельную оснастку из следующих материалов:

• фанера
• мдф
• алюминий
• заливочные полиуретановые компаунды
• модельный пластик, поставляемый в плитах

Натуральное дерево мы не используем из-за его нестабильных геометрических характеристик.

Наиболее ходовым материалом является фанера. Ёе преимущества — это более высокая чем у дерева стабильность геометрии, удобная для переработки форма и самая низкая цена из списка материалов. Недостаток фанеры – слоистость. Вся оснастка из фанеры требует тщательной отделки поверхности. Для того, чтобы сделать поверхность модельной оснастки из фанеры идеально ровной мы наносим на фанеру 3-4 слоя полиуретановой грунтовки и каждый слой тщательно вышкуриваем. Такая обработка позволяет получить гладкую и стойкую к износу поверхность.

Плиты мдф на втором месте по применению. Достоинство мдф – легко обрабатывается и имеет плотную однородную структуру, что позволяет выполнять из него тонкие художественные орнаменты с минимальной доводкой после станка. Недостаток мдф – материал мягкий и боится воды. Поэтому, в основном мы применяем мдф для художественных фрагментов модельной оснастки на основании из фанеры. Также обязательно используем специальные пропитки для упрочнения поверхности и защиты от влаги. Кроме этого мы делаем из мдф матрицы под заливку полиуретановым компаундом.

На третьем месте по частоте использования – пластик. Это могут быть пластиковые плиты или заливочный полиуретановый компаунд. Основными преимуществами пластика является его нечувствительность к перепадам влажности и более высокая износостойкость. Не секрет, что в основном оснастка приходит в негодность по двум причинам – изнашиваются формообразующие поверхности или вся оснастка теряет геометрическую точность из-за разбухания или усушки. Пластик как раз решает обе эти проблемы. Недостатками пластика являются в первую очередь его цена и склонность к сколам.

На четвертом месте по применению у нас находится алюминий. Преимущества модельной оснастки из алюминия очевидны – легче согнуть, чем сломать и не боится ни воды, ни других агрессивных жидкостей. При этом его износостойкость уступает некоторым пластикам, т.к. это относительно мягкий металл. Наш способ производства оснастки обусловлен наличием литейного цеха – мы делаем модели из мдф и по ним отливаем уже алюминиевую модельную оснастку. Затем обрабатываем особо важные поверхности на станке, а остальные вышкуриваем вручную. Это позволяет снизить цену на алюминиевую оснастку по сравнению с оснасткой, вытачиваемой на станке целиком из болванки.

Часто мы комбинируем несколько материалов в одной оснастке для того, чтобы получить оптимальное соотношение цены и долговечности модельной оснастки.

Можно ли самому сделать модельную оснастку?

Модельная оснастка кроме самих формообразующих поверхностей еще содержит в себе колосниковую систему. Это каналы для поступления металла и их нужно определенным образом рассчитывать. Если человек не является специалистом в литейном деле, он этого правильно сделать не сможет. Плюс есть такие понятия как “Уклоны”, “Стержневые ящики” и другое… Если вы не знаете, что это, то лучше обратиться к нам! Так же если вы собираетесь заказывать литье именно у нас, то у нас есть свои особенности по оснастке, нюансы, которые вы можете не учесть при изготовлении. Поэтому мы иногда не беремся лить изделия по чужой оснастке. Либо мы ее будем дорабатывать под нас.

Источник https://uprz.ru/osnastka-proektirovanie-i-izgotovlenie/litejnaya-osnastka-dlya-litya-metallov-i-splavov.html

Источник https://ivlit.ru/litejnoe-proizvodstvo/stati/modelnaya-osnastka-dlya-litejnogo-proizvodstva

Источник https://pressadv.ru/cvetmet/modelno-litejnaya-osnastka.html