/ 31 4 (63), 2011 New developments of OAO «BELNIILIT» in the field of centrifugal molding are given. Д. А. ВолкоВ, А. П. МельникоВ, А. Д. ВолкоВ, А. В. МицкеВич, оАо «БелниилиТ», Р. Э. ТРуБицкий, оАо «ллМЗ» УДК 621.74 Новые разработки оао «беЛНииЛит» в обЛасти цеНтробежНого Литья В связи с изменением экономических условий на рынке моторных гильз, когда потребность в них уменьшилась, появилась необходимость в созда- нии новых технологий и малогабаритных машин, окупаемых в короткие сроки. В ОАО «БЕЛНИИ- ЛИТ» после множества проведенных стендовых экспериментов была создана малогабаритная двух- роторная машина центробежного литья мод. 4986 (рис. 1, табл. 1). Порядок работы машины: перед началом работы оба кокиля центробеж- ной машины разогреваются до температуры 250– 300 ºС газовыми горелками. С помощью ручного пульверизатора окрашиваются задние и передние крышки кокилей, после чего на первый кокиль устанавливается передняя крышка, центрифуга приводится во вращение и с помощью ручного до- затора на внутреннюю поверхность кокиля нано- сится слой теплоизоляционного покрытия. После отверждения покрытия с помощью перекатной те- лежки заливочный лоток выводится из первого ко- киля, на котором последовательно проводятся все операции нанесения облицовки. Заливочный лоток вводится во второй кокиль и производится заливка второго кокиля. По окончании заливки лоток вы- водится из кокиля, очищается вручную от остат- ков металла, а центрифуга продолжает вращаться до полного затвердевания и охлаждения отливки до температуры 800–850 ºС. Время нахождения от- ливки в кокиле после окончания заливки 3–4 мин. После этого центрифуги по очереди останав- ливаются, отливки гильз с помощью толкателей извлекаются из кокилей и укладываются в тару для вторичного охлаждения. Кокили путем про- дувки сжатым воздухом очищаются от остатков теплоизоляционного покрытия. Циклы последова- тельно повторяются на первом и втором кокиле. Первый образец машины мод. 4986 был уста- новлен и запущен в эксперитентально-исследо ва- тельской литейной лаборатории специальных ме- тодов литья черных сплавов для проведения экс- периментов и разработки новых технологий по литью высокопрочных чугунов и сталей. Рис. 1. Двухроторная машина центробежного литья мод. 4986 Т а б л и ц а 1. Технические характеристики машины мод. 4986 Модель 4986 Тип машины двухпозиционная Производительность, отливок/ч (масса отливки до 30 кг) 20 Режим работы полуавтоматический Размеры отливок, мм: диаметр наружный длина до 400 до 400 Покрытие кокиля футеровочная масса Порция заливаемого сплава, кг до 150 Заливаемый сплав чугун, сталь Охлаждение центрифуг водяное, душированием Установленная мощность, кВт 11 Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 2565 1700 1640 Масса, кг 3300 32 / 4 (63), 2011 В результате этих и других комплексных нара- боток в ОАО «БЕЛНИИЛИТ» была разработана и освоена технология производства трубных заго- товок для производства стопорных и уплотнитель- ных колец из высокопрочного и серого чугуна. Одновременно впервые в Республике Беларусь в ОАО «Минский моторный завод» были внедрены три машины мод. 4986 для производства трубных маслотных заготовок из нирезиста для упрочняю- щих вставок поршней. После запуска в производ- ство завод отказался от закупки дорогостоящих импортных комплектующих и дополнительно бы- ли созданы рабочие места. В дальнейшем двухро- торная центробежная машина была модернизиро- вана (была усилена система охлаждения) в мод. 4986М. Две такие машины были внедрены в ОАО «Агромашхолдинг» (г. Кустанай, Республика Ка- захстан). На этих машинах было организовано производство заготовок гильз цилиндров ЯМЗ-236, СМД-60 и трубных маслотных заготовок из нире- зиста. В этой конструкции машины благодаря кон- структивному новшеству, более интенсивному ох- лаждению кокилей появилась возможность влиять на физико-механические свойства материала от- ливки на всех этапах кристаллизации. Получаемые по данной технологии гильзы имеют следующую структуру чугуна: графит пластинчатой формы, прямой либо завихренной, металлическую матри- цу в виде сорбитообразного перлита, полное от- сутствие структурно-свободного феррита и вклю- чения цементита в количестве не более 5% площа- ди шлифа. Разработанная технология исключает необходимость проведения дополнительного охлаж- дения в кокиле отливок, что повышает производи- тельность машины. Следующей разработкой данного класса машин является создание двухроторных центробежных машин мод. 4986М1 и 4996, предназначенных для изготовления отливок диаметром и длиной до 500 мм. Эти машины были внедрены на «БКВ групп Ка- стинг» (г. Павлодар, Республика Казахстан) для производства отливок массой до 300 кг и толщи- ной стенок около 100–150 мм для газовых трубо- проводов и в ОАО «КулонЭнергомаш» (г. Казань) для производства трубных заготовок тормозных барабанов толщиной 10 мм. В 2010 г. в ОАО «БЕЛНИИЛИТ» была создана и успешно прошла испытания машина мод. 4986ТП (рис. 2), предназначенная для производства отли- вок с максимальным диаметром уже 600 мм. Эта машина создана для организации производства стальных и чугунных отливок на лабораторных площадях ОАО «БЕЛНИИЛИТ». В конструкции машины предусмотрен трансформируемый защит- ный кожух, изменяемый в зависимости от длины отливки. В то же время в институте была создана и успеш- но внедрена в ОАО «Коломенский завод» машина мод. 49100 с возможностью отливок тепловозных гильз цилиндров длиной до 800 мм и диаметром до 400 мм. Это принципиально новая разработка, в которой применены консольный крепеж центри- фуги и катковые опоры, создана новая система тор- можения вращающихся узлов, а также система из- менения скоростей вращения центрифуги при за- ливке, что позволяет получать отливки толщиной до 300 мм, в том числе заготовки для прокатных валков или поковок. Машина мод. 49100 рассма- тривается разработчиками как базовая модель обо- рудования для изготовления отливок массой от 200 до 3000 кг, что в перспективе позволит ее приме- нять на машиностроительных и металлургических предприятиях (рис. 3). Для выполнения задач по импортозамещению в Республике Беларусь в рамках государственной подпрограммы «Технология литья» была создана Рис. 2. Гамма центробежных машин, разработанных в ОАО «БЕЛНИИЛИТ» в последнее десятилетие / 33 4 (63), 2011 для массового производства литых заготовок гильз Д-245 десятипозиционная карусельная машина центробежного литья мод. 49101. В настоящее вре- мя в ОАО «Лидский литейно-механический завод» (ОАО «ЛЛМЗ») проведены приемочные испыта- ния и изготавливаются опытные партии по 5–6 тыс. отливок в месяц (рис. 4). Особенностью этой разработки является то, что все выполняемые операции производятся авто- матически благодаря электронной системе управ- ления, что позволило уменьшить количество об- служивающего персонала с 3 до 2 чел. Машина мод. 40101 является сугубо отече- ственной разработкой литейного машиностроения. Так, в результате совместных эксперименталь- ных работ ОАО «БЕЛНИИЛИТ» и ОАО «ЛЛМЗ» впервые в Республике Беларусь были разработаны ковшовая дозированная заливка с предваритель- ным модифицированием расплава, управляемой системой охлаждения вращающихся изложниц с возможностью комбинированного душирования и уникальной системой покрытия дифференциро- вания вращающихся изложниц теплоизоляцион- ными водными красками. Впервые была опробова- на теплоизоляционная водная краска, разработан- ная в Республике Беларусь. В результате исследовательских и эксперимен- тальных работ, проведенных в лабораторных усло- виях ОАО «БЕЛНИИЛИТ» на машине мод. 4986, была разработана и освоена технология производ- ства стальных ступиц отбойного битера комбайна Дон-1500 (рис. 5). Благодаря этим работам впер- вые в СНГ удалось заменить стальные поковки, получаемые методом обработки давлением, на от- ливки центробежного литья, не ухудшая при этом качество и свойства деталей. Масса заготовки была уменьшена с 29 до 17 кг. Стендовые испытания и длительная эксплуатация литых ступиц, изготов- ленных центробежным способом литья на маши- нах, разработанных ОАО «БЕЛНИИЛИТ», раскры- вают большие возможности в области создания новых технологий по производству короткомерных трубных заготовок из любых марок сталей. Это стало возможно после того, как сотрудниками ин- Рис. 3. Машина мод. 49100 Рис. 4. Машина мод. 49101 с узлами автоматической покра- ски и дозированной заливки 34 / 4 (63), 2011 ститута была разработана специальная оснастка для стального литья со сменными термостойкими вставками в местах оснастки, испытывающих вы- сокие термические напряжения. В настоящее вре- мя в ОАО «БЕЛНИИЛИТ» разработана и отрабо- тана технология центробежного литья стальных фланцев, применяющихся в паропроводах, диа- метром до 500 мм и толщиной 30–40 мм и массой до 40 кг. Отливки успешно опробованы в ООО «Промэнерго» (г. Покров) (рис. 6). Еще более перспективной можно рассматри- вать технологию по изготовлению в массовом про- изводстве мелющих шаров из чугунного лома и синтетического чугуна с содержанием в шихте чугунной и стальной стружки. Разработанная тех- нология отличается от традиционных тем, что за счет центростремительных сил образуются отлив- ки с высокой плотностью и полным отсутствием объемной и поверхностной усадки, так как усадка переходит в центральный кольцевой питатель. По данной технологии существенно уменьшается до- полнительное легирование хромо- и марганцесо- держащими ферросплавами в отличие от хроми- стых чугунов, так как естественные условия кри- сталлизации металлической оснастки обеспечива- ют достаточно твердую отбеленную поверхность шара (до 50 НRC). С целью определения эффективности способов литья в ОАО «БЕЛНИИЛИТ» на специальном стенде мод. П1755 испытывали мелющие шары, изготовленные по применяемым в промышленно- сти технологиям (литье в кокиль и песчаные фор- мы) и по вновь разрабатываемой технологии (цен- тробежное литье) (рис. 7). Испытания проводили отдельно партиями, со- стоящими из шести шаров (табл. 2). Рис. 5. Стальные ступицы Рис. 6. Стальные фланцы Т а б л и ц а 2. Результаты испытаний мелющих тел на ударную стойкость Количество циклов до разрушения способы литья мелющих тел номер шара 1 2 3 4 5 6 Партия № 1. Литье в песчано-глинистые формы с горизонтальным разъемом (отливки, отлитые без прибыли) (ОАО «БЭЗ») 82 153 169 179 187 213 Партия № 2. Литье в песчано-глинистые формы с горизонтальным разъемом (отливки, отлитые с прибылью) (ОАО «БЭЗ») 180 202 304 351 373 - Партия № 3. Литье в кокиль с вертикальным разъемом (ОАО «КРОНТИФ») 94 103 118 130 134 - Партия № 4. Литье в песчано-глинистые формы с вертикальным разъемом (ОАО «МЗОО») 285 287 302 311 319 326 Партия № 5. ОАО «БЕЛНИИЛИТ» (отлитые из СЧ центробежным способом) 200 390 480 670 690 710 Партия № 6. ОАО «БЕЛНИИЛИТ» (отлитые из ВЧ центробежным способом) 1000* 1000* 1000* 1000* 1000* 1000* * Мелющие тела, отлитые из ВЧ центробежным способом, выдержали 1000 циклов. После чего испытания были за- кончены. / 35 4 (63), 2011 Были отобраны шары диаметром 60 мм, изго- товленные следующими способами: 1) литье в песчано-глинистые формы с верти- кальным разъемом (изготовитель – предприятие Республики Беларусь); 2) литье в песчано-глинистые формы с гори- зонтальным разъемом (изготовитель – предприя- тие Республики Беларусь); 3) литье в кокиль с вертикальным разъемом (изготовитель – предприятие Российской Феде- рации); 4) центробежное литье (изготовитель – ОАО «БЕЛНИИЛИТ»). Отливки, изготовленные на предприятиях Ре- спублики Беларусь и Российской Федерации, были дополнительно легированы медью до 1% и хромом до 3%. Отливки, изготовленные ОАО «БЕЛНИИЛИТ», подвергали внепечной обработке лигатурой ФСМг в количестве до 1%. Для мелющих шаров, отлитых из ВЧ центро- бежным способом, были проведены исследования на износ (табл. 3, 4). Металлографический анализ изломов шаров, изготовленных разными способами литья (литье в центробежную изложницу, литье в кокиль), по- казал, что шары, отлитые в кокиль и песчаные фор- мы и дополнительно легированные медью и хро- мом, фактически имеют полностью по сечению структуру белого чугуна, за счет чего твердость на всей поверхности шаров и на глубине половины радиуса шара составляет 50 HRC, что является по- ложительным фактором по отношению к износу. Однако эти способы литья не обеспечивают высо- кую ударную стойкость как за счет образовавшей- ся структуры, так и наличия усадочных раковин. Проводимые в институте испытания мелющих шаров диаметром 60 мм на специальном стенде, полученные центробежным способом литья из синтетических чугунов, подтвердили их высокие механические и эксплуатационные свойства. Сред- ний износ шаров после 1000 циклов испытаний составляет 4,6–4,7%, в то время как шары из хро- мистых чугунов, полученные литьем в землю, при испытании разрушаются до 400 циклов. Получен- ные результаты явились основанием для разработ- ки опытной центробежной однопозиционной ма- шины для литья мелющих тел мод.4993М (рис. 8), Рис. 7. Стенд для испытания мелющих шаров мод. П1755 и однорядный куст отливок шаров диаметром 60 мм Т а б л и ц а 3. Химический состав шаров из ВЧ C Si Mn Cr Cu Ni Al V Ti Mg S P 3,26 2,4 0,47 0,16 0,22 0,07 0,02 0,01 0,01 0,05 0,02 0,05 Т а б л и ц а 4. Показатели износа шаров из ВЧ Шар Целый 1 2 3 4 5 6 Масса, г 800 750 740 760 775 780 770 Износ, % – 6.25 7.5 5 3.125 2.5 3.75 Средний износ – 4,689% Рис. 8. Машина мод. 4993M 36 / 4 (63), 2011 установленной в ОАО «ЛЛМЗ». Такая установка создана впервые в литейном машиностроении. В настоящее время идет подготовка к изготовле- нию опытных партий. Одним из новшеств данной машины является поочередное применение сменных водоохлаждае- мых полукокилей – крышек, усиливающих отбел, а также в системе управления предусмотрена регу- лировка скоростей вращения кокиля. Эта работа может стать актуальной не только для Республики Беларусь, но и для предприятий других республик.