Обращаем внимание, что с 1 сентября изменятся наши контакты для связи: тел. 8-495-269-62-22, адрес: ул. Минская, 2Ж

Литье, Основы 3D

5 минут

Аддитивные технологии в литейном производстве

liteynoe-proizvodstvo
Алексей Чехович
liteynoe-proizvodstvo

Роль аддитивных технологий | Основные виды литья металлов | Литье в песчано-глинистые формы с использованием 3D-технологий

Литейное производство – один из старейших технологических процессов, известных человечеству. Еще в Бронзовом веке наши предки умели менять агрегатное состояние руды, переплавлять ее в жидкий металл, заливать в форму и получать нужную отливку. В конце XX века, с появлением цифрового моделирования и затем с бурным развитием аддитивных технологий, наметились кардинальные перемены. 

Роль аддитивных технологий

Выращивание моделей и форм путем 3D-печати позволяет получить результаты, недостижимые средствами классических технологических процессов. Важное преимущество заключается также и в значительной экономии времени на изготовление модельной оснастки. Сокращение срока создания прототипов и возможность вносить изменения в конструкцию открыли широчайшие возможности для опытного производства.

Благодаря 3D-процессам можно забыть о всех минусах традиционного литья. К последним относятся:

  • долгий производственный цикл;
  • трудоемкость механической обработки;
  • недостаточная точность; 
  • роль человеческого фактора. 

С другой стороны, широкому внедрению аддитивных технологий препятствуют высокая стоимость оборудования и материалов для 3D-принтера, необходимость в крупных первоначальных инвестициях и ограничения в размерах изделий, печатаемых на 3D-принтере. Впрочем, прогнозы оптимистичны: учитывая быстрое развитие технологий, эти проблемы будут постепенно уходить в прошлое. Сегодня 3D-технологии уже успешно применяются на литейных предприятиях за рубежом и в России при создании форм размером до 50 кв. см. 

Поскольку литье лежит в основе практически всех производственных отраслей (машиностроение, приборостроение, авиация, автомобильная индустрия, судостроение, нефть и газ), интересно посмотреть, как аддитивные технологии помогают решать задачи современного литейного производства. 

Основные виды литья металлов

В статьях, посвященных литью, мы рассказываем о возможностях аддитивных процессов применительно к двум технологиям: 

  • литье в песчано-глинистые формы;
  • оболочковое литье.
Литейное производство
Литейное производство

Литье в песчано-глинистые формы (ПГФ) – стандартизированная технология, наиболее распространенная и проверенная, а с точки зрения функциональности – самая продвинутая. Производства, ее использующие, как правило, оборудованы автоматическими формовочными и стержневыми линиями, применяют автоматическую заливку и т.д. Литье в ПГФ характеризуется наличием многоразовой металлической или деревянной модельной оснастки. Форма, которую с нее снимают и в которую затем заливают металл, – одноразовая и сделана из специальной песчано-глиняной формовочной смеси. Такие формы стало возможным изготовлять на 3D-принтерах. Как правило, в этом случае используется технология CJP (цветная струйная печать из композита на основе гипса).

Оболочковое литье оперирует одним из двух методов:

Они очень похожи, но в то же время имеют ряд отличий – об этом мы подробнее расскажем в следующих статьях. Главная особенность этой технологии в том, что каждая модель используется один раз для отливки одного изделия, и сама форма, которая из нее получается, тоже одноразовая. При внедрении 3D-методов на производстве такого типа применяется:

Литье в песчано-глинистые формы с использованием 3D-технологий

Процесс литья в ПГФ начинается с создания математической модели оснастки. Инженер-технолог или технолог-литейщик определяет линию разъема, усадку, уклон и другие параметры. 

Создание математической модели оснастки
Создание математической модели оснастки. Серым цветом показана сама отливка, синим – стержневые знаки

Затем эти данные передаются в аддитивную установку. Мы рассмотрим пример печати на 3D-принтере, принцип работы которого основан на технологии цветной струйной печати (CJP). Главное преимущество этой технологии в том, что, если модель по геометрии помещается в камеру построения, за одну операцию можно напечатать сразу несколько моделей. 

Модель в ПО, в виртуальной камере построения и во время 3D печати
Так модель выглядит в ПО, в виртуальной камере построения и во время печати

Следующий этап – обработка модели. Обратите внимание: для экономии материала модель сделана пустотелой, с внутренним оребрением. В случае необходимости, пустой объем заливается простой эпоксидной смолой, чтобы придать конструкции большую жесткость. Так как гипс – материал не конструкционный, сама модель пропитывается смолой. После этого поверхность подвергается обработке (шпаклевке и шкурению) и покрывается специальной краской для модельной оснастки. Весь цикл изготовления методом литья в песчано-глинистые формы занимает не больше недели. По стойкости такая модель сопоставима с дерево-модельной оснасткой.

Обработка модели, напечатанной на 3D-принтере
Обработка, очистка и пропитка модели смолой

Таким образом, применение аддитивных технологий при литье в песчано-глинистые формы имеет следующие явные плюсы по сравнению с классическими методами:

  • значительное сокращение производственного цикла;
  • нет необходимости задействовать в процессе производства несколько инженеров-технологов или других специалистов;
  • на 3D-принтере можно напечатать одновременно несколько изделий.

О литье по выплавляемым и по выжигаемым моделям и преимуществах 3D-технологий применительно к этим методам читайте в нашем блоге.

Как происходит селективное лазерное плавление
7 преимуществ лазерной стереолитографии (SLA)

Об авторе

Алексей Чехович
Алексей Чехович

Главный эксперт направления технической поддержки 3D-оборудования. Девиз Алексея – «Доверяйте профессионалам!», и вы в полной мере можете положиться на его высокую квалификацию и уникальный опыт, который охватывает и традиционные методы производства, и 3D-технологии. В его послужном списке множество успешных проектов, среди которых он особо выделяет изготовление модельной оснастки для отливки колоколов Храма Христа Спасителя. Хобби Алексея – история и археология.

Читайте также
10 часто задаваемых вопросов о применении 3D-технологий в автопроме
10 часто задаваемых вопросов о применении 3D-технологий в автопроме
Восковой 3D-принтер в газовой отрасли: литейные модели – за 12 дней
Восковой 3D-принтер в газовой отрасли: литейные модели – за 12 дней
Инновации vs традиции: металлическое литье или 3D-печать металлами?
Инновации vs традиции: металлическое литье или 3D-печать металлами?

Оставьте комментарий