Превосходное литье в песчаные формы

Когда слышишь 'превосходное литье в песчаные формы', многие представляют унылые цеха с грудами песка. На деле же это сложнейший процесс, где каждый грамм формовочной смеси влияет на геометрию отливки. В нашей практике был случай, когда литье в песчаные формы спасло проект по замене импортных комплектующих для судовых дизелей – немецкие аналоги имели скрытые раковины, а наши образцы прошли гидроиспытания под 40 атмосфер.

Мифы о простоте процесса

До сих пор встречаю технологов, считающих песчаные формы 'дедовским методом'. Особенно смешно, когда предлагают экономить на противопригарных покрытиях. Как-то раз на песчаные формы поставили дешевый отечественный состав – результат: брак 47% из-за пригара. Пришлось срочно заказывать немецкие материалы, хотя обычно мы работаем с китайскими аналогами уровня SINOMACH.

Кстати, о температурных режимах. В 2018 году на литье в песчаные формы для ответственных деталей экскаваторов мы перешли на ступенчатый обжиг. Многие коллеги тогда крутили у виска, но именно это позволило убрать трещины в зонах перехода толщин. Сейчас такой подход стал стандартом для ООО Далянь Синьцзиян Индустрия – проверено на поковках роторов.

Особенно сложно с крупногабаритными отливками. Помню, как для станины пресса весом 12 тонн пришлось комбинировать три вида песка. Основной проблемой стала усадка – пришлось делать поправочные коэффициенты на каждый миллиметр сечения. Зато теперь этот опыт используется в проектах для харбинских машиностроительных заводов.

Оборудование и измерения

Наш цех в Даляне оснащен японскими станками Mazak, но для литья в песчаные формы критически важны системы контроля. Трехкоординатная машина Wenzel выявляет отклонения в 3-5 микрон – именно столько 'съедает' термическая обработка ответственных узлов. Без этого невозможно было бы выполнять заказы для судостроительных верфей.

Интересный момент с ЧПУ-фрезеровками оснастки. Раньше делали ручную доводку, пока не столкнулись с браком серии крыльчаток. Оказалось, человеческий глаз не видит микроволнистость в 0.02 мм. После внедрения цифрового моделирования на сайте https://www.xinjiyangongye.ru появились разделы с 3D-моделями типовых решений.

Кстати, про температурные цеха. У нас 1000 м2 с постоянной температурой, но для песчаных форм этого мало. Пришлось организовывать зоны с локальным климат-контролем – особенно для смесей с полимерными модификаторами. Зимой 2022 года из-за скачка влажности потеряли партию стержней для насосных корпусов.

Материаловедческие нюансы

Спектр используемых сплавов расширился до 12 позиций. Для литья в песчаные формы особенно капризны алюминиевые сплавы с кремнием – малейшее нарушение скорости кристаллизации дает ликвацию. Как-то пришлось переплавлять 800 кг заготовок для компрессоров, потому что термопара вышла из строя в критический момент.

Стальные отливки – отдельная история. Марка 35ХМЛ требует особого режима охлаждения в форме. Наш технолог Петров разработал методику послойного уплотнения смеси – теперь этот патент используется на всех площадках ООО Далянь Синьцзиян Индустрия. Кстати, общая площадь производства 8000 м2 позволяет экспериментировать с крупными партиями.

Забавный случай с медными сплавами. Для подшипников скольжения турбин применяем бронзу БрА9Ж4Л, но однажды химик перепутал пробы – добавили алюминия на 2% больше нормы. Получили интересный эффект: износостойкость выросла, но обрабатываемость упала. Теперь ведем переговоры о патентовании модифицированного состава.

Практические кейсы

Самый сложный проект – корпус редуктора для ветрогенератора. Геометрия с тонкими ребрами жесткости требовала особого подхода к литью в песчаные формы. Пришлось разрабатывать комбинированную оснастку с металлическими вставками. На сайте https://www.xinjiyangongye.ru есть фото этого монстра – 3.5 метра в диаметре.

Неожиданные проблемы возникают с поверхностным наклепом. При обработке ответственных поверхностей после песчаных форм иногда проявляются скрытые напряжения. Сейчас внедряем лазерный сканер для предварительного анализа – дорого, но дешевле, чем терять готовые отливки.

Коллеги из смежных цехов часто спрашивают про совместимость с другими процессами. Недавно пробовали комбинировать литье в песчаные формы с изостатическим прессованием – получили интересные результаты для биметаллических изделий. Но пока технология сырая, требуется доработка системы крепления стержней.

Экономика и перспективы

При общей численности 122 человека у нас 40% персонала занято именно в литье в песчаные формы. Это не случайно – рентабельность таких проектов на 15-20% выше, чем у точного литья по выплавляемым моделям. Хотя стартовые затраты на оснастку существенны.

Инвестиции в 90 миллионов юаней окупились за 7 лет – во многом благодаря заказам на крупногабаритное литье в песчаные формы для железнодорожной отрасли. Сейчас осваиваем нишу литья для гидротурбин – там требования к качеству еще строже.

Перспективы вижу в цифровизации. Уже сейчас наши 102 единицы оборудования объединены в сеть, но для песчаных форм нужна специальная система мониторинга влажности и температуры в реальном времени. Думаем о сотрудничестве с томским политехом по этому направлению.

Кстати, о кадрах. Молодые специалисты часто недооценивают литье в песчаные формы, считая его архаичным. А зря – именно здесь можно наработать уникальный опыт комбинирования технологий. Наш лучший мастер Кузнецов прошел путь от формовщика до начальника производства именно через песчаные формы.