ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Технологический процесс изготовления отливок по выплавляемым моделям»

Рекомендуемая область пременения

Литейное производство.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта - разработка современной высокоэффективной и экологической технологии изготовления отливок по выплавляемым моделям. Метод литья по выплавляемым моделям благодаря преимуществам по сравнению с другими способами изготовления отливок, получил значительное распространение в машиностроении и приборостроении.

Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от R_z=20 мкм до R_a=1,25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10го квалитетов).

Метод литья по выплавляемым моделям позволяет максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого применяемая технология резко снижает трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшает расход металла и инструмента; экономятся энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях.

Применение литья по выплавляемым моделям по данной технологии открывает перед конструкторами возможности проектировать сложные тонкостенные конструкции, объединять различные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габариты изделий, создавать детали, невыполненные каким-либо другим методом.

Вследствие химической инертности и высокой огнеупорности оболочек форм, пригодных для нагрева до температур, превышающих температуру плавления заливаемого сплава, создается возможность эффективно использовать методы направленной кристаллизации, управлять процессом затвердевания для получения герметичных прочных тонкостенных точных отливок, либо монокристаллических деталей с высокими эксплутационными свойствами.

В начальной стадии промышленного освоения метода литья по выплавляемым моделям использовали весьма сложный и трудоемкий процесс, основанный на применении дорогих исходных материалов – натуральных восков, жидких формовочных наполнителей с гидролизованными растворами этилсиликата в качестве связующего. Ввиду длительности процесса (до 5-6 сутк) и высокой стоимости получения отливок этот метод имел ограниченное применение.

Совершенствование технологического процесса литья по выплавленным моделям позволило полностью отказаться от использования жидких наполнительных формовочных составов с дорогим связующим – гидролизованным раствором этилсиликата, заменив их сухим наполнителем, пригодным для многократного использования. Это позволило не только снизить стоимость изготовления литейной формы, но и сократить продолжительность этого процесса в несколько раз.

Разработка модельных составов на основе недефицитных и дешевых материалов - парафина, синтетического церезина, буроугольного и полиэтиленового восков, а также созданного в отечественной промышленности метода использования этих составов в пастообразном состоянии, позволяла не только резко снизить стоимость производства  отливок, но и стабилизировать их качество в условиях массового производства, механизировать и автоматизировать процесс изготовления моделей, сократить его продолжительность.

В предполагаемой проектом технологии литья по выплавляемым моделям затрагивается проблемы создания высокопроизводительных автоматических установок для приготовления пастообразных модельных составов с регулируемым содержанием замешанного в них воздуха, применение  метода звеньевого изготовления моделей и  сборка их в блоки, внедрение в производство этилсиликатных связующих растворов, использование в качестве связующего кремнезоля.

С позиции экологии и охраны труда литейное производство является наиболее опасным. Отходы, образующиеся в результате проведения литейных операций, нарушают экологическое равновесие.

Предлагаемая в проекте технология позволяет снизить токсичность литейного производства, что делает производство более экологичным.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Технологический процесс изготовления отливок по выплавляемым моделям осуществляется с помощью модельного состава МВС-3А, который в отделении изготовления секций расплавляется паром. В него замешивается 10-15% воздуха и состав превращается в модельную пасту. В отделении изготовления устанавливаются  восемь автоматических десятипозиционных карусельных столов. У автоматов секции собирают на металлических стояках в модельные блоки и навешивают их на подвесной конвеер-накапитель. Крупногабаритные модели изготавливают на отдельных стендах и собирают в блоки ручным припаиванием.

Суспензию, состоящую из жидкой (подкисленной воды, растворителя, этилсиликата) и твердой (пылевидного кварца) фаз, готовят в быстроходных мешалках. Отвердение слоев оболочки производили без регулирования влажности и температуры воздуха с отсутствием вентиляции.  

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Учитывая высокую стоимость этилсиликата и токсичность растворителя, в производственной схеме он заменен кремнезольным связующим «Сиалит 20». Из-за длительного затвердения слоев оболочковой формы были созданы соответствующие условия: улучшенной воздухообмен, поддержание требующие температуры и влажности. Это привело к сокращению времени отвердения. Наносят суспензию на блок моделей и обсыпают её кварцевым песком вручную. Всего наносятся шесть слоев. Время отвердения 1-ого слоя составляет 1,5-2 ч; 2-6-ого слоев – 3-4 ч. Последний слой суспензии не обсыпают песком во избежание засорение возврата модельного состава при его удалении.

Затем удаляют модельный состав в бойлерклаве в паровой среде при высоком давлении, что является наиболее рациональным способом удаления модельного состава, так как он обеспечивает высокий выход возврат при минимальном разрушении оболочковых форм. Выплавленные блоки навешивают на транспортные тележки и разрушают на промежуточном складе-накопителе.

После охлаждения залитые формы вручную сбрасывают в короб, который автопогрузчиком доставляют на участок обрубки. Отливки от керамики и стояков отделяют в вибрационных установках. Отходы керамики направляют в отвал, а отливки – на установку выщелачивания. В этом отделении внедряется установка дробеметной очистки. После выщелачивания и промывки отливок по ленточному конвейеру скиповым подъемником и бункером перемещаются на термообработку в печи с защитной атмосферой. Затем отливки сортируют по номенклатуре, качеству, зачищают, предъявляют ОТК и сдают на склад готовой продукции. Для формовки, прокаливания и заливки блоков используется проколочно-заливочная линия, единственный в России опытный экземпляр. Используемая технология прокаливания и заливки форм без опорного наполнителя позволила полностью ликвидировать брак по песчаным засорам, гребешкам и обеспечить быструю кристаллизацию металла отливок при стабилизации их геометрических параметров. Кроме того, отпала необходимость в использовании жаропрочной технологической оснастки.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Предлагаемая в проекте технология позволяет: снизить энергозатраты и трудозатраты на 30%. Уменьшилась себестоимость продукции на 20-25% из-за снижения затрат на заработную плату, электроэнергию, на потребляемые материалы, цеховые расходы и потери от брака.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Рост производительности труда составил 20%.

Энергосбережение. При производстве 1 т. отливок по предлагаемой технологии экономиться до 50 кВт/ч.

Экологическая безопасность.

Сокращение расхода  токсичной щелочи снижает токсичность производства.

Новые потребительские свойства продукции

- снижение материалоемкости;
- повышение качества;
- снижения себестоимости;

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Данная технология находиться в стадии внедрения в производство на ОАО «Заводе Точлит»

Предлагаемые инвестиции

2 млн. руб.

Рынки сбыта

Данная технология может применяться на всех предпринят литейного производства РФ.

Возможность и эффективность импортозамещения

Такая возможность существует.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

29.09.2006