Что такое ВПФ и чем она отличается от литья в ПГС и ХТС?

В сырой песчано-глинистой смеси (ПГС) форму держит глина и уплотнение, в холоднотвердеющих смесях (ХТС) — смоляное связующее. В ВПФ связующего нет вообще: сухой кварцевый песок зажат между двумя плёнками, и форму держит перепад давления. Отсюда три следствия — нет расходов на смолы и их регенерацию, нет выделений при отверждении, а выбивка сводится к отключению вакуума: форма рассыпается сама.

Какую поверхность и точность даёт ВПФ?

Поверхность отливки повторяет плёнку, а не зерно уплотнённого песка, поэтому ВПФ выбирают там, где деталь идёт без обдирки или с декоративным рельефом. Формовочные уклоны минимальны: плёнка отделяет песок от модели, и модель снимается без задиров. Класс размерной точности подтверждается по чертежу конкретной детали — он зависит от габарита, сплава и схемы формы, поэтому мы фиксируем его в техническом задании, а не в рекламе.

Для каких отливок подходит ВПФ?

Для тонкостенных и крупногабаритных деталей, плоских корпусных изделий, декоративного и художественного литья, деталей с большой площадью поверхности. Мини-завод ВПФ Modern Technologies на 40–50 тонн в месяц работает с опоками до 1000×1000×800 мм и рассчитан на машиностроение, строительство и сельхозтехнику; горизонтальная линия берёт опоки 1400×1400 мм.

Какие недостатки у ВПФ?

Цикл формовки длиннее, чем в ПГС: плёнку нужно нагреть, уложить и вакуумировать. Вакуум должен быть постоянным — нужны насосы, ресиверы и разводка по цеху, а его потеря означает потерю формы. Внутренние полости приходится делать стержнями, то есть нужен стержневой участок. На каждую деталь нужна многоразовая модельная оснастка, а плёнка расходуется на каждую полуформу. Сухой песок требует охлаждения и обеспыливания.

Нужен ли стержневой участок и можно ли ставить стержни?

Да, стержни в ВПФ применяются штатно, и в комплектацию мини-завода ВПФ 40–50 т/мес входит стержневой участок. Именно здесь ВПФ отличается от ЛГМ: там внутренние полости формирует сама пенополистирольная модель и стержни в большинстве случаев не нужны.

Вакуумно-плёночная формовка (ВПФ, V-process)

Поверхность отливки повторяет плёнку, поэтому ВПФ традиционно применяют для тонкостенных, крупногабаритных и художественных отливок. Modern Technologies поставляет горизонтальные и вертикальные ВПФ-линии собственной разработки, вакуумные опоки и полный комплект мини-завода на 40⁠–⁠50 тонн в месяц.

Процесс ВПФ по шагам

Подготовка модельной плиты. Многоразовую модель из дерева, пластика или металла закрепляют на вакуумной плите с вентиляционными отверстиями.
Нагрев плёнки. Тонкую термопластичную плёнку прогревают до пластичного состояния.
Облегание модели. Плёнку опускают на модель и включают вакуум в плите — плёнка плотно садится на модель и повторяет её рельеф.
Установка опоки и засыпка песком. На плиту ставят вакуумную опоку и заполняют её сухим кварцевым песком без связующего, уплотняя вибрацией. В горизонтальной линии Modern Technologies эту операцию выполняет формовочная карусель с бункером — узел, который и решает главную задачу ВПФ: быстрое и качественное формование.
Вторая плёнка и вакуум в опоке. Верх опоки закрывают второй плёнкой и включают вакуум. Атмосферное давление сжимает песок, и полуформа становится твёрдой.
Съём модели. Вакуум в модельной плите сбрасывают и снимают модель — полость остаётся под плёнкой. Модель уходит на следующий цикл: она многоразовая.
Сборка формы. Полуформы собирают, при необходимости устанавливают стержни; на плёнку наносят противопригарное покрытие, если этого требует сплав.
Заливка под вакуумом. Металл заливают, удерживая вакуум в обеих полуформах: плёнка сгорает, а песок остаётся сжатым до затвердевания отливки.
Выбивка и регенерация. Вакуум снимают — форма рассыпается сама, без выбивной решётки. Песок охлаждают, просеивают и возвращают в оборот, отливку отправляют на обрубку, галтовку, дробеструйную обработку и мехобработку.

Оборудование ВПФ-линии

Горизонтальная линия. Механизированная формовочная линия построена вокруг формовочной карусели с бункером — собственной разработки Modern Technologies. Линия рассчитана на минимальную себестоимость отливок и работает с опоками 1400×1400 мм, то есть с габаритами, которые раньше были доступны только крупным промышленным предприятиям. В контур входит специальный вакуумный кран: он переносит вакуум к любому месту цеха и снимает необходимость тянуть стационарную разводку под каждый пост.

Вертикальная система. Вертикальная ВПФ-система Modern Technologies работает в опочном и безопочном исполнении. Это редкая для вакуумно-плёночной формовки конфигурация, и именно она открывает гибкую автоматизацию: посты можно ставить в линию и синхронизировать с заливкой.

Мини-завод ВПФ 40⁠–⁠50 т/мес. Комплект включает механизированную формовочную линию и формовочную карусель, опоки до 1000×1000×800 мм, стержневой участок, фрезерный станок по дереву для модельной оснастки, индукционную тиристорную печь на 500 кг и печь сопротивления, литейные ковши, галтовочный барабан, дробеметную машину подвесного тупикового типа, вискозиметр, фильтры, ручной инструмент литейщика и СИЗ. Завод занимает от 400 м² и закрывает полный цикл: литьё, механообработку, покраску и контроль качества.

Что даёт ВПФ

Поверхность по плёнке. Отливка повторяет плёнку, а не зерно песка — отсюда применение в художественном и декоративном литье.
Ноль связующих. Сухой кварцевый песок без смол: дешевле расходники, проще регенерация, чище воздух в цехе.
Простая выбивка. Отключение вакуума разрушает форму — не нужны выбивные решётки и ударные нагрузки.
Долгая жизнь оснастки. Песок не касается модели: между ними всегда плёнка, поэтому модель не изнашивается.
Быстрая переналадка. Смена детали — это смена модельной плиты, а не переделка процесса.
Крупный габарит. Опоки до 1000×1000×800 мм в комплектации мини-завода и до 1400×1400 мм на горизонтальной линии.

Ограничения ВПФ

Цикл формовки длиннее, чем в сырой песчано-глинистой смеси: нагрев, укладка и вакуумирование плёнки занимают время.
Вакуум критичен: нужны насосы, ресиверы и разводка, а его потеря означает потерю формы.
Внутренние полости — только стержнями, значит нужен стержневой участок.
На каждую деталь нужна многоразовая модельная оснастка.
Плёнка расходуется на каждую полуформу, сухой песок требует охлаждения и обеспыливания.

Если номенклатура состоит из корпусных деталей со сложными внутренними полостями, стоит сравнить ВПФ с литьём по газифицируемым моделям: ЛГМ или ВПФ — что выбрать.

Какие детали делают по ВПФ

Плоские и тонкостенные корпусные детали, элементы запорной арматуры, детали для машиностроения, строительства и сельхозтехники, крупные плиты и рамы, а также художественное и декоративное литьё — люки, ограждения, элементы малых архитектурных форм. Сплавы те же, что и в ЛГМ: чугун, сталь, бронза, алюминий и другие цветные сплавы.