ОБРАЗОВАТЕЛНАТА РАБОТА В ЛАБОРАТОРИЯТА ПО ЛЕЕНЕ, ТУ-СОФИЯ, ПО LOST-FOAM ПРОЦЕСА *

Деньо Алипиев

Технически университет - София

The educational work of the Foundry Lab - Technical University of Sofia, Bulgaria, in the area of Lost-Foam Process is described in the report. This work includes the regular training lessons with practical exercises, diploma research and the participation of students in research projects. It is assumed that this brief opening will be in the interests of a future discussion on the subject. Additionally, in this report are presented well-known technological schemes, as well as a new setup for cast making by the Lost-Foam process.



Въведение

В Лабораторията по леене, ТУ-София, се извършва образователна, научно-изследователска и производствена работа. Взаимната обвързаност на трите вида дейности проличава в различни направления:
  • производството на модели и кокили, и на малки серии от отливки подпомага донякъде поддържането на оборудването в Лабораторията, при липсата на субсидиране;
  • често, с парите от производствената работа се изпълняват елементарни изследвания, финансира се и участието на преподаватели в научни форуми в страните от региона;
  • и най-важното, създават се условия за засилване на мотивацията на студентите при тяхното обучение. Тези симпатични млади хора, понякога попаднали от немай-къде в една тежка индустриална специалност, нямат особен ентусиазъм за бъдеща работа в леярското производство. Не се впечатляват силно и от лекциите, където теоретичното им запознаване с леярските процеси се извършва само с тебешир. Така, за повечето от студентите остава възможността да видят и коментират някои от съвременните леярски процеси при практическата им реализация - като рутинни лабораторни работи, като дипломни разработки и като най-обикновено участие в изследователската и производствената дейност на Лабораторията.
Освен традиционната технология с използване на пясъчно-бентонитови форми, в Леярската лаборатория могат да се наблюдават и да се разискват проблемите още на Seiatsu-процеса, вакуумното формоване, CLA-процеса, както и на леенето с газифициращи се модели - Lost-Foam процес.

Кратко описание на образователната дейност, свързана с изработването на отливки с ползване на пенополистиролови модели е направено в настоящия доклад.


Описание на дейността

  • Учебни часове (упражнения).
Това винаги е една интересна тема за обучаващите се. Запознаването с нея почва със знаменития патент за леене в пълни форми на Harold Shroyer от 1958 г. [1]. След това се коментира същността на процеса и се разисква защо той се нарича с различни имена: Full-Mold [1], Lost-Foam [2], EPC [3], Replicast [4], Policast [5], Gamoliv [6] и т.н. После се прави преглед на приложението на процеса, а на компютъра се "завъртва" краткият видео-филм "Saturn Lost Foam - The Future Now" на Vulcan Engineering Company, САЩ, изпратен специално на Лабораторията. Но, действителното запознаване става едва когато студентите оформят пенополостирола, когато усетят (неприятния) мирис при изгарянето му и гонят летящите неуловими сажди, и когато се поровят в пясъка, за да намерят направената от тях отливка.

По време на упражненията, Lost-Foam процесът се осъществява изцяло - от изработването на модела до получаването на отливка. Пенополистироловите модели се изработват чрез нагреваема жичка - една проста и интересна процедура. Те се проектират и правят в момента, без предварителна подготовка, съвсем импровизирано. Всеки студент оформя своя модел, в зависимост от моментното си настроение. В учебния час всички са толкова ангажирани с изпълнението на технологията (фиг.1), че преподавателят остава незабележим. Той трябва само да внимава да не би да излезе отливка с неприлична конфигурация, казано на шега.

Фиг.1

В края на часа вече не е трудно да се коментират видяните неща - бързината, гъвкавостта и лесното изпълнение на процеса, както и че този начин на изработване на моделите не може да бъде ефективен при серийното производство на отливки.

  • Дипломни разработки.
Повечето от бъдещите инженери работят усърдно по темата си, главно поради личния си интерес да приключат по-бързо с образованието си. За радост на някои от тях, това става с дипломен проект, свързан с Lost-Foam процеса.

Работата се извършва в три насоки.

Първата от тях е в проектирането и реализацията на технологията в лабораторни условия. Един пример за това е изработването на заявена от българска компания чугунена отливка, предназначена за ремонтна дейност. Поради елементарната си форма, няколкото пенополистиролови модели се изработват на струг (фиг.2). След това, един по един, заедно с леяковата система, се разполагат в контейнер или в каса с вакуумиране (по аналогия с Replicast-процес) и се лее. Изследват се различни леякови системи, режими на вибриране, вакуумиране и т.н.

Фиг.2

Другата насока е в изработването на лети форми [7] за получаване на пенополистиролови модели чрез експандиране на гранули. За целта се ползва известният V-процес [8].

Третата насока е в провеждането на изследвания на покрития за газифициращи се модели. Но може да се каже, че опитите за намиране на нови състави с необходимите показатели не са особено успешни.

  • Участие в експериментална работа.
За щастие, все още има студенти с желание да участват в експерименти по различни леярски технологии, провеждащи се в Лабораторията. Това са особено ценни млади хора с подчертан стремеж за научаване на нещо ново и то посредством практическото си участие и помощ при реализацията на какъвто и да е (за тях нов) процес. В някои от случаите, това са студенти от първи-втори курс и дори не се обучават в областта на леярските технологии.

Например, в работата по една нова технологична схема (фиг.3), предложена от автора на настоящия доклад, участват единствено студенти.
Фиг.3

Технологията е за серийно производство и включва следното. Стените на единствения използван контейнер 1 (фиг.3-а) се обвиват с фолио 2. Поставя се блок от модели 3, прикрепени към обща леякова система 4. Насипва се пясък 5 и той се вибрира. Над контейнера 1 (фиг.3-б) се разполага камера 6 и тя се свързва с вакуум. Целият комплект се обръща на 180°. Контейнерът 1 (фиг.3-в) се отделя от формата 7 и в него се прави следващата. Някъде в производствената линия, в готовите форми се налива метал. След определено време, около съответната форма се поставя рамка 8 (фиг.3-г), вакуумът се спира и вече разрушената форма се изтласква върху решетка. Там пясъкът изпада през нея, а блокът от отливки 9 се отстранява. Използваната вакуумкамера се връща в изходна позиция. Пясъкът се охлажда и се транспортира също към площадката за формоване.

Работата е насочена предимно към разиграване на компютърни варианти на компактни леярни цехове с прилагане на посочената схема. При тях се изследва възможността за бързото преустройство на производството при смяна на вида на отливката, оптимизира се транспортирането до позиция формоване на вече използваните камери във вертикално положение или в пакет, предлагат се комбинации от различни профилни стени на контейнера, за да се намали потреблението на пясък, и т.н.


Заключение

Така, общо взето, стоят нещата на образователно ниво. Остава очакването, че в близките години първокласната Lost-Foam технология ще заеме своето подобаващо място и в нашата страна. Тогава, нейните забележителни възможности ще могат да бъдат демонстрирани пред студентите в реални условия и може би ще се засили тяхната мотивация за по-прякото им ангажиране с проблемите на съвременната тежка индустрия.


Литература
  1. Shroyer, H., US Patent №2830343, 1958.
  2. Morikawa Sangyo: A Pioneer of Lost Foam, Modern Casting, August 1988, 40.
  3. Burditt, M., EPC's Promise Belies Complex Process, Modern Casting, August 1988, 20-24.
  4. Ashton M., J. Brown, The Replicast Process, The British Foundryman, March 1984, 24-25.
  5. McCombe, C., Innovative Approach opens up new Opportunities for Policast Process Technology, Foundry Trade J. Int., 1987, 35, 106, 108, 110-111.
  6. Vassilenko, S., et al, The casting with evaporative patterns in vacuum assisted moulds, Liteinoe proizvodstvo, January 1987,
    15-16.
  7. Angelov G.,et al, New Trends of Application of V-process in Foundry Production, Proceedings of the Poster Session in the 57th World Foundry Congress, 25-26 Sept., 1990, Osaka, Japan.
  8. Ангелов Г. и др., Вакуумно формоване, С., Техника, 1984, 170 с.
________________________

* Докладът е изнесен на Международната научна конференция Унитех ' 06, 24 - 25 ноември 2006, Технически университет - Габрово
   и е представен с малки изменения като постер извън програмата на 7th Chinese Lost-foam Casting Simposium, May 21-23, 2006,
   Nanjing Int'l Exhibition Center, China.


click to enlarge click to enlarge click to enlarge click to enlarge click to enlarge click to enlarge click to enlarge click to enlarge

Деньо Алипиев - публикации