05.06.2014 12:18
Новости.
Просмотров всего: 4208; сегодня: 3.

Экоинновация - получение отливок из металла по ледяным моделям (принцип "просто добавь воды")

Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения, на долю литых деталей в среднем приходиться 50-70 % массы машин и механизмов и 20 % стоимости машин. Основная доля трудоемкости изготовления отливок, а именно 50-70%, мощности литейного цеха (по учебнику Аксенова П. Н.) приходится на формовку (с приготовлением формовочных смесей) и изготовление стержней, от качества формы также зависит трудоемкость выбивки и очистки отливок. В действующих литейных цехах при производстве 1 т отливок из чугуна и стали вывозят в отвал до 5 т твердых песчаных отходов. Особенно экологически небезопасна формовка с использованием синтетических смол (в результате экспансии зарубежных фирм преобладает в большинстве крупных литейных цехов) и других органических материалов, которые дают до 70% загрязнений природной среды от литейных цехов.

Привлечение криотехнологии в литейное производство преследует цель заменить льдом органические материалы для изготовления разовых литейных моделей в целях ресурсосбережения и повышения экологической безопасности литья.

Мы предложили три способа изготовления песчаных оболочковых форм по ледяным моделям путем получения твердеющих связующих композиций типа «связующее + отвердитель». 1) ледяная модель служит носителем связующего, а сухая песчаная облицовочная песчаная смесь содержит отвердитель; 2) ледяная модель служит носителем отвердителя, а облицовочный слой песка — связующего; 3) модель замораживается из чистой воды (наиболее экологически благоприятный вариант), которая (расплав модели) не вступает в реакции отверждения формовочной смеси с добавками реагентов отвердителя и связующего (в виде порошка), но без воды эти реакции не идут. В этих трех способах подбирали составы с максимальной скоростью твердения.

При изготовлении оболочковой формы путем засыпки песка в контейнер с ледяной моделью и виброуплотнения, таяния модели и пропитки песка получают песчаную корку толщиной 3…8 мм. При этом в состав оболочки достаточно вводить 0,3...0,4% связующего от массы песка в контейнере, что примерно на порядок меньше, чем вводят в традиционных формах из холоднотвердеющих песчаных смесей (ХТС) со связующим.

Лед как конструктивный материал разовых моделей отвечает экологической идее применения саморазрушающихся после выполнения своих функций материалов, приближая процесс литья к безвредному обмену веществ с окружающей средой. Агрегатные переходы воды: из жидкого в твердое при замораживании модели, опять в жидкое – таяние модели при освобождении полости литейной формы, а затем испарение при сушке увлажненной формы в какой-то мере подобно кругообороту воды в природе. Идея цикличности материальных ресурсов как метод экологизации производства заимствована у Природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы, поэтому производственные технологии должны быть созвучны биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.

Разработка составов замораживаемых в составе модели водных композиций, в которых один компонент связующего находится в модели, а другой в окружающей ее песчаной смеси, показала достаточно хорошую технологичность получения оболочковых форм путем пропитки водным составом от тающей модели. В одном из таких примеров использовали ледяные модели из водного раствора жидкого стекла плотностью 1,08 г/см3 при содержании в песчаной смеси быстротвердеющего цемента или гипса. Продолжительность твердения оболочки от начала таяния модели массой 0,2…0,9 кг составляла порядка 6…10 мин. и более (в зависимости от типа цемента/гипса), после полного расплавления модели остаток (не пропитавший окружающий песок) модельной композиции выливали из затвердевшей оболочки, а оболочковую форму направляли на подсушку или заливку металлом с небольшим вакуумированием.

Также разработаны способы вакуумной упаковки ледяных моделей в синтетическую пленку для последующего использования технологии вакуумно-пленочной формовки. Способы получения оболочковых форм с противопригарными свойствами вокруг ледяной модели дали новую криотехнологию литья. Эта криотехнология литья по разовым ледяным моделям деталей из металлов для машиностроения исключает или минимизирует использование полимеров или связующего для песка литейной формы, заменяет органические (пенопластовые или парафино-стеариновые выплавляемые) модели на ледяные, а такой процесс производства отливок полностью соответствует экологически чистым безотходным технологиям по принципу "просто добавь воды".

Резюме.

Криотехнология машиностроения - литье из черных и цветных металлов по ледяным моделям (ice patterns metal casting / Investment Casting with Ice Patterns). Институтом ФТИМС (г. Киев) эта криотехнология защищена десятками патентов на изобретения.

Ищем научных и инженерных партнеров для совместных исследований и внедрения такого вида литья в производство как решение проблем экологии и ресурсосбережения. Владимир Дорошенко


Ньюсмейкер: ФТИМС — 2 публикации

Интересно:

19.07.2026 09:19 Интервью, мнения
«ГИГАНТ — Компьютерные системы» об импортозамещении в электротехнике
Сергей Семикин, генеральный директор компании «ГИГАНТ — Компьютерные системы», рассказал о состоянии импортозамещения в электротехнике, успехах в сегментах кабельной продукции и трансформаторов, сложностях с микроэлектроникой и микроконтроллерами, а также о ценовой конкурентоспособности отечественных компонентов.  В каких сегментах импортозамещение электротехники идет хорошо? Импортозамещение в электротехнике уже состоялось, но носит выборочный характер. Наиболее успешно оно реализовано в сегментах «железа» и коммутационного оборудования: кабельная продукция, разъемы, трансформаторы, силовое оборудование. Здесь зависимость от зарубежных поставок сегодня минимальна.  Отдельно можно отметить, что по кабелям, проводам и разъемам рынок закрыт практически полностью – это один из наиболее успешных сегментов импортозамещения. Причем речь идет не только о массовых решениях, но и о...
Киношкола 2026 «Преодоление»
16.07.2026 18:43 Новости
Киношкола 2026 «Преодоление»
Федеральный центр гуманитарных практик совместно с Международным кинофестивалем «Победили вместе» и журналом «Мир Музея» приглашает принять участие в образовательном проекте «Киношкола 2026». Проект направлен на повышение уровня и качества знаний и навыков творческой молодёжи, популяризацию профессионального понимания основ киноискусства, законов создания сценариев, съёмок и киномонтажа. Киношкола 2026 «Преодоление» — это интенсивный курс для студентов по созданию телевизионных репортажей, документальных и игровых короткометражных фильмов. Программа включает в себя обучение основам сценарного мастерства, режиссуры, операторской работы и монтажа. Участники погружаются в практическую работу, получают поддержку от опытных наставников. Киношкола проводится в несколько этапов (июль-сентябрь 2026-го года). Предполагается участие студентов различных вузов из разных стран и городов. Сбор заявок...
14.07.2026 22:25 Консультации
UDV Group: бесплатная лицензия open source-мониторинга – скрытые траты
Российский разработчик решений в области информационной безопасности UDV Group оценил скрытые затраты на внедрение и эксплуатацию open source-систем мониторинга. По оценке эксперта компании, проект, который на старте выглядит «бесплатным», уже на этапе технического запуска может потребовать 2-3 млн руб. внутренних затрат. Российский разработчик UDV Group представил экспертную оценку экономики open source-мониторинга для ИТ-инфраструктуры. В авторской статье для ITWeek Владислав Ганжа, директор лаборатории кибербезопасности UDV Group, разобрал, почему отсутствие лицензионного платежа не делает систему мониторинга бесплатной и какие расходы компании часто не учитывают при выборе open source-стека. Материал опубликован 25 июня 2026 года. По оценке UDV Group, главная ошибка при выборе open source-мониторинга заключается в том, что компании сравнивают только стоимость лицензии. На практике...
Трудная судьба первого российского автомобиля
14.07.2026 18:09 Аналитика
Трудная судьба первого российского автомобиля
Летом 1896 года на промышленной выставке в Нижнем Новгороде императору Николаю II показали первый российский автомобиль. Его создателями были Евгений Яковлев и Пётр Фрезе. По своим характеристикам автомобиль ничем не уступал аналогичным зарубежным изобретениям, стоил дешевле них и вполне подходил для путешествий по сложным дорогам. Коллекция достижений Год проведения нижегородской выставки был богат на технические достижения. К ее открытию в мае 1896 года в городе пустили первый электрический трамвай и пароходную скоростную линию, установили фуникулеры и выстроили несколько административных зданий. Осмотреть выставку полностью получилось бы как минимум за неделю. Она расположилась на левом берегу Оки, между главной железнодорожной линией из Москвы и Шуваловским лесом. Всего сооружений, возведенных для демонстрации новшеств в промышленности и художественном искусстве, насчитывалось около...
13.07.2026 19:48 Консультации
UDV Group: дешевые кибератаки становятся дорогой проблемой для бизнеса
Российский разработчик UDV Group рассказал, почему снижение порога входа в киберпреступность увеличивает риски для компаний и делает предотвращение атак экономически более выгодным, чем восстановление после инцидента. Кибератака больше не требует команды сильных разработчиков, месяцев подготовки и редкого набора технических навыков. В теневом сегменте уже есть готовые сервисы: доступы к корпоративным системам, фишинговые наборы, шифровальщики по подписке, инфраструктура для рассылок и переговоров о выкупе. То, что раньше было сложной операцией, все чаще собирается из готовых компонентов. Для бизнеса это меняет экономику риска. Защитникам нужно контролировать внешний периметр, учетные записи, облака, API, подрядчиков, резервные копии и рабочие станции. Злоумышленнику достаточно одного удачного входа. Если доступ к нему стоит дешевле, чем обычная лицензия на корпоративный сервис, атака...