Технологія виготовлення виробів литтям

     За  схожою технологією для серії  виливків моделі проводять задуванням порошку пінополістиролу в легкі  алюмінієві прес-форми (вельми прості у виготовленні) з подальшим спінюванням  гранул при їх нагріві. Для виробництва  разових і крупних виливків (іноді  вагою до декількох тонн) підходить  метод вирізування моделей з  плит пінополістиролу нагрітим ніхромової дротом, наприклад, по шаблонах, а також сьогодні все частіше застосовують широку гаму оброблювальних центрів плоттерного, або фрезерувально-гравірувального типу (точність позиції ріжучого інструмента – від ±0.05 до ±0.1 мм), що стали по ціні доступними для підприємців, зокрема для виготовлення моделей та рекламних макетів. Модель, а потім виготовлений по ній виливок мають високу точність і конкурентний товарний вигляд. 

     Вільно  можна побачити, «помацати» виливок  в моделі, проміряти її стінки, чого при звичайній формовці для складних з декількома стержнями виливків просто не зробити. Відсутній зсув стрижнів і форм при зборці (оскільки відсутні самі стержні). Моделі фарбують швидковисихаючою фарбою з вогнетривким порошком, збирають з ливником, засипають сухим піском в ящику (контейнері)  і  заливають  металом.  
При заливанні метал випаровує модель і собою неї заміщає. У цій операції заміни одного на інше - весь "фокус" або ноу-хау цієї технології, який визначає її назву – лиття за моделями, що газифікуються (спосіб ЛГМ, за російською назвою «литье по газифицируемым моделям»), і робить її унікальною. В усіх інших способах формовки по моделі присутня попередня операція її видалення перед заливкою, а в такій відсутності видалення моделі з форми криється і "секрет" точності одержуваних виливків. Що заформували, те і відлили в нерухомому навколишньому піску. Зняття "копії" з моделі відбувається одночасно з "перетворенням" моделі у виливок, що жартома можна порівняти з виконанням "фотографії" шляхом "убивання" оригіналу, або як у шаховій партії з жертвою пішака (моделі) для виграшу тури (виливка ). Щоб модель не диміла в цех при заливці, з контейнера відсмоктують насосом гази – розрідження підтримують приблизно пів атмосфери. Лиття по піномоделям відноситься до високих технологіїй ливарництва, які ламають стереотип, що високі технології - це обов'язково складні малодоступні виробництва, і які дозволяють зробити крок попереду конкурентів на шляху до зміцнення власного машинобудування.

     Виробничі дільниці: модельна, формувальна, плавильна, очисна мають приблизно однакові площі й оснащуються простим  устаткуванням. Уся формовка складається  з засипки сухого піску без  масивних високоточних машин пресування, струшування, пристроїв зборки форм. Акцент уваги перенесений на виробництво  моделей - цих "найлегших іграшок" із щільністю матеріалу 25 – 27 кг/куб. м, що переважно "довіряють" жіночим рукам, часто розташовуючи на другому і вище поверхах цехів. 

     Оборотне  охолодження піску ведуть у пневмопотоці, або з застосуванням найпростіших конвеєрів, ці металоконструкції для економії приміщень часто монтують з зовнішнього боку стіни цеху, на повітрі сухий пісок в силосі зберігається не боячись морозу. Для чорних і кольорових сплавів використовується однакове устаткування, що, завдяки своїй простоті, без утруднень виготовляють в Україні (для інших видів формовки якісне устаткування треба імпортувати). Таким способом одержують виливки з чавуну і сталі усіх видів, бронзи, латуні й алюмінію всіх марок. У ящику «на кущі» можна відразу лити десятки виливків, як ювелірні вироби.  
Цехи і дільниці з цією гнучкою технологією множаться по всьому світі - від Америки до Китаю, на заводах General Motors, Ford Motors, Fіat. Світова практика свідчить про постійне зростання виробництва відливків цим способом, яке перевищило 1,5 млн. т/рік, в одному КНР працює більше 1,5 тис. таких цехів, прогнози на найближче майбутнє дають цій технології 10 – 20%  світового  лиття.

     Інститут  ФТІМС, м. Київ (відділ ФХПФ під керівництвом проф. Шинського О.І.), зберігаючи в цій справі "фірмову" спеціалізацію, як одну з граней своїх науково-інженерних досягнень, спроектував і запустив ряд дільниць у Росії, поставив і впровадив таке устаткування в Польщі і В'єтнаму, з останніх об'єктів - цех на 400 т/місяць у Дніпропетровську. У інституті, що є лідером по способу ЛГМ, створено і поставляється замовникам базове технологічне устаткування ливарних цехів для одиничного, серійного і масового виробництва виливків з чорних і кольорових сплавів за цим способом потужністю 100 – 5000 т/рік. Потенціал технології такий, що вона дозволяє лити не тільки метали і сплави, але й композити.

     Низькі  витрати на матеріали (всього 4 види, не застосовуються у формі в’яжучі) заощаджує не менш 100 дол./т лиття, а розміщення виливків по всьому обсязі контейнера дає вихід годного до 70 – 85 %, економію по шихті металу на 250 – 300 кг, електроенергії 100 – 150 квт.ч., маси лиття на 10 – 20% у порівнянні з традиційної опочною формовкою. Особливо велика економія при литті складних виливків зі зносостійких сталей (шнеки для машин виробництва цегли, била, молотки і деталі дробарок), тому що різко знижуються витрати на механообробку. Також ллють без обмежень колеса, зірочки, корпуса, сантехніку, голівки і блоки циліндрів бензинових і дизельних двигунів, художні, паркові й інші виливки.  
За даними General Motors при виробництві блоку циліндрів маса його зменшилася на 15% і трудомісткість механічної обробки на 50 % у порівнянні з традиційним литтям у стержнях. Освоєння лиття чавунних блоків автомобільних двигунів об’ємом 1,3 л для автомобіля Славута технологи ФТІМС вважають своїм серйозним досягненням, блок легше аналога на 5 кг. На стадії від проектування оснащення до виготовлення серії виливків проходять в цьому інституті ще два види блоків циліндрів двигунів. 

     Досвід  запуску цехів до 50 – 150 т/місяць показав строк окупності 9 – 12 місяців, набір устаткування для цехів 10 – 80 т/місяць відрізняється мало. Капітальні витрати на організацію виробництва скорочуються в 2 – 2,5 рази, так як і терміни введення цеха в експлуатацію. Легко розмістити такі дільниці при кузнях, термічних, ремонтних і інших цехах. Якщо створювати або реконструювати ливарню, то технологія ЛГМ – той бізнес, у якому метал своїм устаткуванням і робочою силою переводиться у високотехнологічний наукомісткий товар, що відрізняється найвищою якістю. 

     У Києві в дослідному цеху інституту  ллють чорні і кольорові метали, вагою виливка до 2500 кг. Ливарний цех продукує виливки з чавуну, сталі, алюмінію, мідних сплавів (латунь, бронза) до 50 т на місяць і виконує  замовлення на серійні і разові деталі. Інститут ФТІМС проектує цехи і ділянки, розробляє технологію конкретних деталей, поставляє устаткування й оснащення. Виконується пуско-наладка всього комплексу поставленого устаткування і впровадження технології, навчається персонал. Інститут є координатором замовлень для цехів-партнерів 400 т на місяць - точне лиття деталей маси (0,1 – 2500 кг) з мінімальної механообробкою без обмежень на форму виливка, формує портфель експортних замовлень.  
На жаль, вітчизняні виробники експортують велику частку металу в чушках, слябах і масивних заготівках, а також брухт, тоді, як Німеччина в 2004 році експортувала 31% виливків, повністю імпортуючи руду (переважно з Бразилії) і метал. ЛГМ можна віднести до наукоємних високих технологій ливарництва, що здатні виправити вказану тенденцію, вони всупереч стереотипу, що склався, свідчать, що високі технології - це не обов'язково складні малодоступні процеси. Ними все більше зацікавлюються вітчизняна металообробка і машинобудування у міру зміцнення тенденції переходу від неглибокої переробки і експорту напівфабрикатів і сировини до випуску наукоємкої продукції, що особливо вигідним є для України, котра відноситься до нечисленних країн із замкнутим металургійним циклом виробництва металів з власних руд і де поширюються впевненість, що, чим швидше ми станемо до деталей і машин переробляти свій метал, тим раніше досягнемо  європейського  рівня добробуту.  

     Висновок

     Україна завжди славилася мистецтвом ливарництва. За радянських часів чи не перше місце в світі займали по литтю металу на душу населення. Системна інтеграція вітчизняної економіки в світовий економічний простір стимулює розвиток конкурентноздатних технологій в наший країні, зокрема в машинобудуванні при зниженні металоємності і собівартості продукції за рахунок виробництва високоточних деталей-виливків.

     Лиття з металу – один з основних способів виробництва заготовок [в машинобудуванні], тому що дозволяє одержати виливок  практично будь-якої форми і маси з необхідними фізико-механічними  властивостями. Лиття часто не тільки простіший, але й економічніший за інші спосіб виробництва (на долю литих деталей в средньому приходиться 50-70% маси (в верстатобудуванні до 90%) і 20% вартості машин, тільки методами лиття можливо отримати складні за конфігурацією і геометрією заготівки із чорних та кольорових сплавів з високим (75-98%) коефіцієнтом використання металу).

     Головною  ознакою технологічного процесу  лиття є метал виливків, залежно  від якого відрізняють чавуно-, стале-, мідноливарне виробництво та ін. Більшість литих деталей чавунні, вони мають невелику вартість і добрі ливарні якості, але недостатня міцність і крихкість чавуну обмежують застосування чавунних деталей. Сталеве лиття використовують для більш відповідальних деталей, але за ливарними властивостями сталь поступається чавуну. Литі сталеві деталі мають великі внутрішні напруження, тому їх необхідно піддавати термічній обробці.

     Кольорове лиття (сплави алюмінію, міді, цинку, магнію і ін.) завдяки особливим властивостям металів (антикорозійність, електропровідність, мала маса і ін.) використовується у приладобудуванні, виробництві машин і апаратів, в сантехніці і ін., але дефіцитність і висока вартість кольорових металів обумовлюють високу вартість кольорового лиття і обмежують його застосування.

  Список  використаних джерел

1. Збожна О. М. Основи технології [Текст]: навч. посіб. / О. М. Збожна – Тернопіль: Карт-бланш, 2002. – 486 с. – іл.
2. Вікіпедія [Електронний ресурс] / Режим доступу:

 uk.wikipedia.org/wiki/Лиття

3.   RS-SVIT.com [Електронний ресурс] / Режим доступу:

 Forum.rs-svit.com/topic1810651.html

4. Технологічні процеси галузей промисловості [Текст]: навч. посіб. / За ред.. Д.М. Колотила, А.Т. Соколовського – К, КНЕУ, 2008 – 372 с.