Что такое ЛГМ простыми словами?

Деталь сначала делают из пенопласта: получают точную одноразовую копию будущей отливки. Копию красят огнеупорной краской, закапывают в сухой песок и заливают металлом. Пенопласт газифицируется под напором расплава, металл занимает освободившееся место и застывает уже в форме детали. Форму не раскрывают и не собирают из половинок — её просто высыпают после охлаждения, а песок возвращают в оборот.

Чем ЛГМ отличается от литья по выплавляемым моделям (ЛВМ)?

В ЛВМ модель делают из легкоплавкого модельного состава и выплавляют из керамической оболочки до заливки, то есть форма к моменту заливки пустая, а оболочку надо изготовить и прокалить. В ЛГМ модель из пенополистирола остаётся в форме и газифицируется самим расплавом, а форма — это сухой песок без связующего и без керамики. ЛГМ дешевле по оснастке и материалам и легче масштабируется на крупные детали; ЛВМ традиционно точнее на мелких деталях сложной формы.

Какие недостатки у ЛГМ?

Модель одноразовая, поэтому на каждую отливку расходуется пенополистирол и время «белого» цеха. Для серии нужна пресс-форма — на единичной детали она не окупается, и модель приходится резать из блока. Газификация полистирола требует вытяжки и правильно рассчитанной литниковой системы: при нарушении режима сушки или при повышенном остаточном пентане появляются газовые дефекты. Пеномодели объёмные и хрупкие — им нужны условия хранения и аккуратная перевозка.

Нужна ли пресс-форма для каждой детали?

Нет. Для серийных деталей пресс-форму делают, но по упрощённой технологии — без пятиосевой обработки и жёстких требований к соосности, поэтому каждая новая форма обходится значительно дешевле классической. Для единичных деталей и реверс-инжиниринга по образцу модель вырезают из блока пенополистирола на станке с ЧПУ или проволочном резчике, и пресс-форма не нужна вовсе.

Какие металлы и какие детали делают по ЛГМ?

Чугун, сталь, бронзу, алюминий и другие цветные сплавы — ограничение задаёт плавильный участок, а не формовка. На мини-заводах Modern Technologies по ЛГМ выпускают тормозные барабаны и диски, элементы запорной арматуры, кронштейны, втулки, корпусные детали, изделия для горно-рудной, нефтяной и строительной отрасли, запчасти для спецтехники и сельхозтехники.

Литьё по газифицируемым моделям (ЛГМ)

Modern Technologies поставляет ЛГМ-участки целиком: «белый» цех пеномоделей на полуавтоматах МТ-400/600/800, моноблочные опоки с замкнутым пескооборотом, плавильный участок и обучение персонала.

Процесс ЛГМ по шагам

Оснастка или заготовка модели. Под серию изготавливают пресс-форму по упрощённой технологии; под единичную деталь модель режут из блока пенополистирола на станке с ЧПУ или проволочном резчике — в том числе по образцу сломанной детали, без чертежей.
Предвспенивание. Гранулы полистирола вспенивают до нужной плотности. Остаточный газообразователь контролируют измерителем пентана: от него напрямую зависит газовый режим при заливке.
Формование модели. Гранулы задувают в пресс-форму и спекают паром на полуавтомате МТ-400, МТ-600, МТ-800 или на автомате AMT-600/AMT-800. В задувном устройстве Modern Technologies давление создаётся в бункере, а не в пистолете: полистирол распределяется по форме равномерно, лишние вентиляционные отверстия не нужны, а пресс-форма становится проще и дешевле.
Вылёживание и сушка. Модель отдаёт влагу и остаточный газообразователь в сушильном шкафу. Недосушенная модель — самая частая причина газовых дефектов.
Сборка модельного блока. Модели склеивают с литниковой системой в «куст», чтобы за одну заливку получить несколько отливок.
Огнеупорное покрытие. Блок окунают или обливают противопригарной краской и сушат. Покрытие держит стенку полости после газификации модели и отводит продукты разложения в песок.
Формовка. Блок ставят в опоку, засыпают сухим кварцевым песком без связующего, уплотняют вибрацией и вакуумируют опоку — вакуум удерживает песок вокруг модели.
Заливка. Расплав газифицирует модель и занимает её место. Вакуум держат до затвердевания отливки.
Выбивка и регенерация. Опоку опрокидывают, песок охлаждают, просеивают и возвращают в оборот. Отливки идут на отрезку литников, галтовку и дробеструйную обработку, затем на мехобработку и покраску.

Оборудование ЛГМ-участка

«Белый» цех — производство пеномоделей. Полуавтоматы МТ-400, МТ-600 и МТ-800 рассчитаны на формы 400×400, 600×600 и 800×800 мм, занимают 1,5 × 1 × 2 м и выдают до 150 моделей в час. Потребление МТ-400 — 4 кВт, МТ-600 — 8 кВт; МТ-600 оснащён функцией предвспенивателя и работает с блоками до 500×500×500 мм. Нужен один оператор, обучение занимает 2⁠–⁠3 дня. Автоматы AMT-600 и AMT-800 (а также исполнения под индивидуальные размеры опок от 600×600 мм) дают 20⁠–⁠30 смыканий в минуту при потреблении 18 кВт и умеют работать в полуавтоматическом режиме — это выход на крупные серии и крупные изделия.

Моноблочные опоки с пескооборотом. Моноблок совмещает засыпку, вибрацию, вакуумацию, охлаждение и регенерацию песка в одном модуле. В линейке есть спиральные опоки, одноместные, двухместные и двухметровые. Каждая опока автономна и работает независимо от соседних, поэтому производство расширяют, просто добавляя модули, и не останавливают линию на время монтажа.

Плавильный и финишный участок. Индукционные тиристорные печи и печи сопротивления под нужный сплав и объём плавки, лабораторная установка для анализа металла, сушильный шкаф, галтовочный барабан и дробеструйная машина. Автоматическая формовочная линия с механизированным розливом металла управляется джойстиком и программой — оператор не контактирует с расплавом, что снимает и риск травм, и типичные ошибки ручной заливки.

Что даёт ЛГМ

Сложная геометрия за одну заливку. Нет разъёма формы и, как правило, нет стержней — значит нет смещения полуформ, стержневых зазоров и заливов по разъёму.
Дешёвая оснастка. Пресс-формы изготавливаются по упрощённой технологии, а для единичных деталей не нужны вообще.
Реверс-инжиниринг. По образцу сломанной детали можно сделать модель и отлить точную копию, даже если чертежей не существует.
Замкнутый пескооборот. Песок без связующего охлаждается, просеивается и возвращается в работу внутри моноблока.
Плавное масштабирование. Начинают с одного полуавтомата и одной опоки, наращивают мощность модулями по мере роста заказов.

Ограничения ЛГМ

Модель одноразовая: расход пенополистирола и загрузка «белого» цеха на каждую отливку.
Нужен отдельный участок пеномоделей с вентиляцией, теплом и местом для сушки и хранения.
Газовый режим критичен: сушка моделей, остаточный пентан, качество покрытия и литниковая система должны быть выдержаны.
Пеномодели объёмные и хрупкие — перевозка и хранение требуют условий.

Если этот перечень выглядит препятствием, стоит сравнить ЛГМ с вакуумно-плёночной формовкой: ЛГМ или ВПФ — что выбрать.

Какие детали делают по ЛГМ

Тормозные барабаны и диски, элементы запорной арматуры, кронштейны, втулки и корпусные детали, изделия для горно-рудной, нефтяной и строительной отрасли, запчасти для спецтехники и сельхозтехники, железнодорожное и общестроительное литьё. Отдельная и самая маржинальная ниша — редкие и снятые с производства детали: цена такой отливки определяется срочностью и уникальностью, а не массой металла.