Вакуум пленочная формовка

Вакуумно-пленочная формовка (V-процесс) – технология изготовления форм для литья с помощью термопластичной пленки.

Технология получения вакуумно-пленочного литья

Литье по методу ВПФ производят в опоки, заполненные, как правило, кварцевым песком мелкой фракции без связующего. Изготовление заливочных форм производят в несколько шагов:

  1. Изготовление модельного комплекта будущего изделия из стали;
  2. Раскрой пленки и ее разогрев до термопластичности;
  3. Обтягивание нижнего и верхнего модельных комплектов на формовочных столах при помощи вакуума;
  4. Размещение комплектов в опоках, простановка отъемных частей, нанесение антипригарного покрытия;
  5. Засыпка формообразующей смеси, герметизация опоки и уплотнение смеси путем создания разрежения;
  6. Выемка отъемных частей модели, съем готовых полуформ с модельного стола, прорезание выпоров, прибылей и т.п.;
  7. Проставка стержней, сборка формы.

Готовую форму подсоединяют к магистрали вакуумпровода. Разрежение поддерживается в течение всего времени заливки стали и начальном этапе ее кристаллизации. Охлажденные отливки удаляют из формы.

Металл, соприкасаясь с пленкой, расплавляет ее, оттесняя остатки в слой краски. Частицы пленки и краски образуют при этом твердый тонкий слой, который предотвращает контакт стали с песком.

вакуумно пленочная формовка

       В наше время в литейном деле при формовке сталкиваются с проблемами, такими как невысокая размерная точность отливок, износ используемых моделей, сложность изготовления тонкостенных отливок, большие припуски на механическую обработку, образование раковин в отливках и т. д.  

      Иные технологии формообразования существенно уступают двум «лидерам», как по возможности высокой автоматизации техпроцессов, так и по объемам мирового производства отливок, производительности самих линий и их активному использованию. Из раздела специальных способов литья V-процесс (вакуумно-плёночная формовка) перешел в основные способы производства отливок в разовые песчаные формы.   

Технологический процесс вакуумно пленочной формовки

Технологический процесс, основные принципы и особенности:

  1. В процессе производства используется специальная вакуумная форма с вытяжной камерой и с отверстиями для откачки воздуха.
  2. Нагретую до размягченного пластичного состояния пленку из полимерного материала помещают на заранее подготовленную форму. Затем вакуумный насос выкачивает воздух. Это приводит к тому, что под действием приложенной силы вакуумного насоса полимерная пленка плотно прижимается к форме и оформляется в готовое изделие.
  3. Затем на уже прижатую к форме пленку из полимерного материала накладывается опока, оборудованная трубой для откачки воздуха со специальным фильтром.
  4. Внутренняя часть опоки заполняется специальным сухим формовочным песком, не имеющим спаивающих (вяжущих) веществ и других дополнительных примесей. Мелкими встряхиваниями вибростола достигается уплотнение заполнителя опоки, удаляются излишки засыпного материала, а сверху опока накрывается полимерной пленкой, необходимой для уплотнения заполнителя. После этого открывается клапан трубы для откачки воздуха, что приводит к возникновению вакуума в формовочном песке. В результате этого возникает разница внешнего и внутреннего давления на форме (приблизительно 300~400 миллиметров ртутного столба). Благодаря указанной разнице давлений получается форма для литья, обладающая достаточно высокой жесткостью.
  5. После полного окончания приложения усилия вакуума внутри формы, указанную форму необходимо извлечь, чтобы получилась полость. Усилие должно прилагаться к форме до тех пор, пока форму можно будет извлечь без особых усилий и без ущерба для полученной полости для заливки. Нижнюю часть опоки изготавливают точно также, как и описано выше для верхней части опоки.
  6. В форму устанавливаются различные литейные стержни, затем после формовки изделия они убираются, нижняя и верхняя части опоки совмещаются и происходит залитие формы.
  7.  Усилие вакуумного насоса должно прилагаться вплоть до полного затвердевания изделия. После полного затвердевания изделия, прекращается откачка воздуха из формы. И когда давление внутри формы начнет приближаться к атмосферному, нижняя и верхняя части формы автоматически распадутся.

Разница внешнего и внутреннего давления на форме обеспечивает необходимую жесткость и прочность изделия, а также точное соответствие изделия выпуклостям и полостям формы.

      При подсоединение вакуумного насоса, труба для откачки воздуха, оборудованная специальным фильтром, должна устанавливаться в соответствующее место верхней и нижней опоки еще до начала заполнения их песком, но после помещения туда модели и литейных стержней, а также после накладки на опоки пленок для уплотнения заполнителя.

Преимущества V-формовки:

  • Заполняемость формы металлом при заливке выше на 30% чем при сырой формовке (доказано на пробах на жидкотекучесть);
  • Форма обеспечивает минимальную температуру заливки металла за счет высокой заполняемости и теплоемкости;
  • Самая низкая себестоимость отливок, на 25…30% дешевле отливок, полученных в песчаной форме, и в разы дешевле аналогичных отливок в формах из ХТС;
  • Нет традиционной системы смесеприготовления, достаточно транспортных операций с сухим песком (иногда только обеспылевание и охлаждение песка);
  • Нет отходов и системы регенерации смеси, высокая экологичность;
  • Превосходное качество поверхности отливок без доводок (шероховатость 100 мкм для стали, для других отливок RZ-70 и выше);
  • Возможность изготовления тонкостенных стальных отливок;
  • Возможность обеспечения формовочного уклона до 0 град. или отрицательных уклонов с помощью отъемных частей модели;
  • Долгий срок службы моделей, низкий износ моделей, изготовленных обычно из пластмассы или дерева; нет контакта модели с песком (только с пленкой, что исключает износ);
  • Минимальный расход заливаемых материалов, меньше прибыли и т.д.;
  • Существенное уменьшение условий для «горячих трещин»;
  • Возможность выбивки отливок при высоких температурах;
  • Меньше затрат на термообработку отливок;
  • Нет необходимости в специальном обучении персонала.

Недостатки

  • Сложный процесс изготовления литейной формы, трудно увеличить производительность изделий малой формы.
  • От начала и до конца технологического процесса используется вакуум, тяжело механизировать труд.
  • Из-за того, что на заготовки из полимерных материалов накладывают ограничения по тягучести и пластичности материала, то это ограничивает сферу применения указанной технологии.
  • Проблема пыли и охлаждения формовочной смеси.

Основное технологическое оборудование:

  1. Водокольцевой вакуум-насос модели SK-12. Следует уделить внимание удалению пыли с модели!
  2. Вибростол: переменного типа, модель DZ-300W частота колебаний(Гц) тип вибратора 3000 об/мин. Двойная амплитуда 1.5мм.
  3. Нагревательные элементы для размягчения и пластификации пленки из полимерных материалов: пластина с нагревательными элементами, принцип действия которых основан на использовании тепловой энергии лучей дальней (коротковолновой) ИК-области спектра излучения. Для размягчения и пластификации также можно использовать нагревательные элементы, отдающие тепловую энергию при помощи открытого огня, либо принцип действия которых основан на излучении тепла при прохождении через них электрического тока.

      Чтобы тепло распространялось равномерно, нагревательные элементы, находящиеся на пластине нагревателя, располагают в три группы А, В, С. В процессе функционирования установки электрическая схема управления нагревом использует каждую группу нагревательных элементов в отдельности, и тем самым регулирует температуру каждой из групп нагревательных элементов, распределяя его равномерно.

 Формы и отъемные части формы.

Диаметр отверстия для откачки воздуха составляет 2~3мм.

Необходимо обеспечить плотное прилегание пленки из полимерных материалов к форме. В местах неплотного прилегания пленки к форме следует дополнительно просверлить еще одно маленькое отверстие.

       Опока с трубой для откачки воздуха со специальным фильтром и отъемные части формы.

      Способ откачки воздуха:

  • По трубопроводам для откачки воздуха,
  • Из боковой вытяжной камеры,
  • Комбинированный способ.

      При использовании трубопроводов для откачки воздуха (для изготовления трубопроводов для откачки воздуха можно использовать металлизированные гофрированные шланги от электрических проводов) на них должны быть установлены специальные просеивающие фильтры, размер ячейки которых должен быть меньше среднего размера песчинок формовочного песка.     

      1). Выбор формовочного песка:

      Формовочный песок должен обладать достаточной степенью проницаемости, при этом, чем меньше размер песчинок, тем проницаемость будет ниже.

      Наличие в песке различных примесей, а также смешивание формовочных песков различных марок может привести к возникновению песчаных раковин.

      2). При использовании метода вакуумной формовки легко получить дефект формы.

      Наличие литейного пригара:

      Способ предотвращения образования пригара: необходимо использовать достаточно мелкий формовочный песок, температура заливаемого материала должна быть достаточно низкой, повышение плотности формы. Степень вакуума должна быть достаточно низкой. Верхний слой полимерной плёнки должен быстро высыхать.

      Провалы: нарушена герметичность.

      Способ предотвращения возникновения провалов:

  • Плавная заливка, постоянное наполненные литниковой системы;
  • Плотное прилегание полимерной пленки;
  • Использование литниковой системы открытого типа.

Появление трещин и утолщений.

Способ предотвращения :сжатие материала, припуски для формы.

Метод вакуумной формовки и особенности применения

В вакуумной формовке используют атмосферное давление воздуха для получения изделия необходимой формы. Главная особенность метода — создание равномерного газостатического давления величиной в 1 атмосферу на всей поверхности заготовки. Отметим универсальность метода. Вакуум является рабочим инструментом, деформирующим изделие при вакуумной формовке. В технологии вакуумно-пленочного формования вакуума формирует поверхность литейной формы из песка для последующей заливки расплавленного металла. В этом случае вакуум выполняет вспомогательную функцию.

Вакуумная формовка пластиков. Области применения

Вакуумным формованием получают детали пространственной формы из листовых термопластов. Разогретая листовая заготовка копирует форму полости в твердой матрице. При этом не требуется пуансон, что упрощает процесс изготовления формы и снижает издержки при производстве изделий. Эту технологию преимущественно применяют для масштабного производства объемных изделий. Иногда экономически целесообразно изготовление единичных изделий сложной формы или больших размеров.

Технологический процесс изготовления изделий из пластика методом вакуумной формовки включает несколько этапов. На первом этапе листовую заготовку нагревают в специальной камере и доводят до вязко-пластичного состояния. Затем разогретый материал помещают на матрицу и прижимают по контуру специальным прижимом. На следующем этапе воздух откачивают из под заготовки и создают вакуум. Атмосферное давление плотно прижимает заготовку к поверхности матрицы до полного затвердевания. Для получения высокого качества изделия полость матрицы должна быть полированной и иметь плавные сопряжения различных поверхностей. На следующем этапе готовое изделие выталкивают из полости матрицы, создавая давление воздуха. Следует отметить, что вместо отсоса воздуха иногда создают избыточное давление для заполнения пластиком полости матрицы. Такой технологический процесс называют пневматическим формованием.

вакуумная формовка пластиков

Станок для вакуумной формовки пластика. Описание конструкции и технических характеристик некоторых моделей

Станки для вакуумной формовки просты по конструкции. Их разрабатывают и производят как специализированные фирмы, например, «ATSNGroup» «Flexplast», «Фолипласт», так и различные частные предприятия. В сети интернет-магазинов можно приобрести готовое оборудование и оснастку, а также заказать станок по спецзаказу.

Станок для формовки пластиков представляет собой бак определенных размеров. В комплекс входят рабочие органы и агрегат для создания вакуума, органы управления и энергообеспечения.

Размеры станков определяются габаритами получаемого изделия из листового термопласта. Компания «ATSNGroup» выпускает линейку станков с возможностью изготовления изделий в диапазоне от 400 х 400 до 5000 х 5000. Базовые модели ориентированы на размеры 600 х 600, 1000 х 100 и 2400 х 1400 мм с возможностью быстрой переналадки в сторону уменьшения размеров при необходимости выпуска соответствующей продукции. Станки оборудованы кварцевыми нагревателями мощностью 8; 19,5; 55 кВт и насосами производительностью 200, 750, 1000 литров/мин., соответственно типоразмерам моделей. Эти устройства обеспечивают быстрый нагрев заготовки и создание вакуума. Предусмотрена возможность локального разогрева. Станок с размерами стола 2400 х 1400 мм оборудован системой для предварительного выдува листа заготовки с последующим формованием готового изделия с требуемой точностью. Это позволяет существенно повысить производительность работы оборудования при изготовлении изделий больших размеров. Установки позволяют получать изделия из ПВХ, полистирола, полипропилена, полиэтилена и т.п.

вакуумная формовка пластиков

Формы для вакуумной формовки. Материалы и особенности изготовления

Формы изготавливают из алюминия, эпоксидной смолы, МДФ, стеклопластика. На выбор материала влияют: масштабность производства, размеры изделия, температурный режим подготовки заготовки к процессу формования.

Формы из алюминиевых сплавов изготавливают литьем, а затем добиваются требуемой точности и качества с помощью фрезерования, шлифования и полирования. Формы из эпоксидной смолы получают путем заливки компаунда в мастер-форму, изготовленную по методу обратного копирования. Формы из МДФ и стеклопластика изготавливают горячим или теплым прессованием. В связи с различием физико-механических и химических свойств материалов, формы имеют различные эксплуатационные показатели. Главные из них: жесткость, химическая стойкость, долговечность и ремонтопригодность.

вакуумная формовка пластиков

Вакуумно-пленочное литье производства ВЗТО

Для предприятий металлообрабатывающей, металлургической, нефтегазовой и нефтехимической промышленности и энергетики мы производим большую номенклатуру коррозионностойкого жаропрочного и жаростойкого вакуумно-пленочного литья:

Выполняем заказы на разработку и изготовление жаропрочного литья по техническому заданию, производим отливки по чертежам заказчика. На всю продукцию даем гарантию качества.

Вакуумно-пленочная формовка. Особенности применения

Технология вакуумно-пленочной формовки или V – процесс, относится к сфере литейного производства и имеет мало общего с вакуумной формовкой, применяемой в производстве изделий из листового пластика. Объединяет эти два направления только использование вакуума для создания атмосферного давления. При вакуумной формовке, вакуум является рабочим инструментом, обеспечивающим основной технологический процесс изготовления детали, т.е. воздействует непосредственно на поверхность изделия. В технологии вакуумно-пленочного формования вакуум воздействует на поверхность песка, подготавливая литейную форму к заливке расплавленным металлом. В этом случае вакуум исполняет вспомогательную роль в производстве отливки, т.е. непосредственно на поверхность изделия – отливки не действует.

В технологии вакуумно-пленочной формовки (ВПФ) используется тонкая синтетическая пленка и тонкодисперсный кварцевый песок без примеси глины. Поверхность литейной формы накрывают пленкой, разогревают и откачивают воздух через микроскопические отверстия в подмодельной плите. Затем заполняют опоку кварцевым песком и накрывают следующим слоем пленки. Откачивая воздух из промежутка между слоями пленки, создают твердый песчаный каркас, повторяющий форму модели. Откачка воздуха и поддержание вакуума продолжается в процессе заливки металла в форму вплоть до затвердевания готового изделия. В процессе заливки металла пленка газифицируется и газ проникает в песок, выполняя роль связующего.

Технология ВПФ создана в Японии и уже более 50 лет применяется в СССР и в странах постсоветского пространства, в том числе, в России для получения сложных отливок для различных сфер применения. Благодаря этой технологии удается значительно повысить точность и качество отливок и отказаться в ряде случаев от механической обработки. V — процесс пока не получил широкого распространения в нашей стране.

вакуумно-пленочная формовка

Преимущества технологии вакуумной формовки:

  • Снижение издержек производства благодаря упрощению технологии изготовления литейных форм
  • Увеличение ресурса работы всех элементов технологической оснастки
  • Повышение точности и качества отливок
  • Устранение операции обрубки и очистки поверхности отливок
  • Повышение уровня экологической безопасности при проведении литейных операций
  • Недостатки технологии:
  • Необходимость поддержания вакуума в течение всего процесса изготовления отливки
  • Усложнение оснастки и технологии ее изготовления
  • Необходимость точного поддержания температуры пленки во избежание ее разрыва и образования брака литья
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...