Серийная литейная оснастка для шурупа

В технический центр «Структура» поступил запрос – изготовить литьевую оснастку по образцу детали. Ранее заказчик уже обращался в другую организацию с подобным заказом, но результат вышел плачевным. Отлитые детали пошли в брак: посадочный размер больше на целых 12мм, стенки вместо проектных 10мм, отлились в 6мм на копии, угол и профиль винта отличались.

Чтобы избежать граблей, на которые наступили конкуренты, мы применим 3д сканирование для точного повторения формы образца. Проводим 3D сканирование данного шурупа. И далее по готовому 3D скану, вручную, проектируем твердотельную модель. По этой модели, согласно техническому заданию, проектируем модельный комплект литьевой оснастки.

Основная задача, которая стоит перед нами – сделать максимально возможный коэффициент использования материала. Т.е. на литниковую систему, которую потом нужно будет убрать, должно уходить как можно меньше металла. Формовка холодно-твердеющей смесью будет происходить на автоматической линии, поэтому размеры плиты, на которой будут размещены шурупы задана производителем оборудования. При этом между отливками должно быть определенное расстояние, чтобы толщина стенки песчаной формы не была слишком тонкой. Удается разместить 6 деталей на модельной плит, т.е. отливать будем сразу 6 изделий.

И тут мы сталкиваемся с проблемой. Мы не можем разделить винтовую часть нашего шурупа на две половины. У нас получаются обратные уклоны. Вариантов видится два – либо мы делим форму не на две части, а хотя бы на три. Либо меняем геометрию витков. Разделять форму на три части нам не разрешают, т.к. это слишком сильно усложнит трудоемкость изготовления форм, а значит и увеличит стоимость самого изделия.

Поэтому перестраиваем модель. И у нас появляется специфическая выборка на месте соединения двух половин. Полученную модель выращиваем на 3D принтере и проводим примерки изделия к трубе, в которую он будет устанавливаться. Проверяем все толщины, согласовываем с заказчиком размеры и внешний вид, чтобы после отливки все это не было для него сюрпризом, и он знал, что получит на выходе.

Далее приступаем к самой сложной задаче – проектирование литниковой системы. В процессе литья может возникнуть множество дефектов: недолив, залив, усадочные раковины, пористость и множество других. Для того, чтобы их избежать, мы прибегаем к компьютерным расчетам. Это очень важный аспект. Раскаленная сталь должна протечь по каналам, равномерно заполнить форму и застыть ровно так, как это заложено при моделировании. При этом нужно сделать литейные каналы с минимальным проходным сечением, чтобы не увеличивать количество металла и увеличить коэффициент использования металла.

После того, как литьевая форма спроектирована, запускаем её в производство. Вся обработка осуществляется на станках с ЧПУ, что исключает ошибки в размерах, а полученная форма будет полностью соответствовать 3д модели, а значит и согласованной с заказчиком деталью. Делаем опоки, стержни. Грунтуем, красим и передаем заказчику.

Наступает самый волнительный момент – первая отливка. Даже с учетом всех компьютерных расчетов мы не застрахованы от возможных дефектов. Потому что ни одна симуляция не дает абсолютно точного результата. Литье – это искусство и ремесло, невозможно в компьютере учесть всех нюансов и обстоятельств, возникающих в реальной жизни.

На производстве заказчик в опоки устанавливает наши модели и заполняет формовочной смесью. Оснастку вытаскиваем из формы, удаляем стояк. Собираем песчаную форму для литья. И проводим отливку.

И тут неудача! Непролив. Толщина литейных каналов оказалось слишком мала и поэтому охладившись о саму форму металл застыл, не успев заполнить необходимый объем.

Мы стремились максимально уменьшить литниковую систему и в этом наша ошибка. Но не стоит унывать! Задача решается легко. Правда методом проб и ошибок. Добавляем материал на литейные каналы и путем нескольких итерацию получаем нужный нам результат. С проливкой и затвердеванием все в порядке. Немного увеличилось количество металла, который идет на переплавку, но ничего не поделать.