Под давлением: не только о вакууме в формах, но и о сроках, допусках и здравом смысле 

Когда говорят ?под давлением? в нашем литейном деле, первое, что приходит в голову — это, конечно, вакуум в литейной установке, тот самый технический параметр. Но на практике, это состояние постоянное — ты всегда под каким-то давлением: временным, технологическим, со стороны контроля качества. Многие молодые технологи думают, что если выдержал вакуум по манометру, то и деталь будет идеальной. Это самое большое заблуждение.

Вакуумное литье: где давление обманчиво

Возьмем, к примеру, нашу стандартную задачу — тонкостенные корпуса для приборов. Сплав ALSi7Mg. Технология вроде бы отлажена: гипсовая форма, вакуум, заливка. Но вот история: делали партию для одного заказчика, все параметры в норме, вакуум стабильный. А при механической обработке пошли микротрещины. Почему? Давление вакуума-то было правильным, а вот давление металла на форму при заполнении из-за чуть более высокой температуры перегрева оказалось выше расчетного. Гипсовая оболочка в критичных сечениях не выдержала именно динамической нагрузки, не статического вакуума. Пришлось пересматривать не только температурный график, но и конструкцию литниковой системы, чтобы перераспределить это самое гидродинамическое давление.

Это к вопросу о том, что контроль одного параметра — штука рискованная. На нашем производстве в ООО Чэнду Йехуа наука и техника сантай филиал предприятия (сайт, кстати, https://www.www.cdyhkj.ru, там есть некоторые технические бюллетени) после этого случая ввели обязательное моделирование заполнения для сложных деталей. Не панацея, но сильно снижает риски.

И еще нюанс: вакуумное литье подразумевает, что мы удаляем воздух из формы. Но если в сплаве есть свой газ, если модификатор или дегазатор сработали не на 100%, то внутри металла под внешним давлением вакуума образуются свои внутренние напряжения. Порой деталь проходит ОТК, а при термообработке ?выпускает? пузырь. Это тоже форма давления — скрытого.

Давление сроков и его последствия

Самое разрушительное — это давление сроков сдачи партии. Все понимают логистику, контракты. Но когда с цеха требуют ?ускориться?, часто первым страдает именно подготовка форм. Гипсовая смесь не выдержала положенное время сушки? Форма чуть более влажная? Кажется, ерунда. Но при заливке эта влага моментально превращается в пар, создавая локальное избыточное давление внутри оболочки, которое рвет металл. Получаем невидимый глазу брак — раковины, которые вскроются только при фрезеровке. Убытки кратные.

У нас в Пиду (один из наших площадок) была попытка внедрить ?ускоренный цикл? для серийной детали. Сократили время на прогрев форм. Результат — процент брака подскочил с допустимых 2% до 15. Остановили, вернули нормальный цикл. Иногда технологическое время нельзя сжимать — это закон. Давление коммерческое должно с ним считаться.

Или другой аспект: давление со стороны заказчика изменить допуск. ?Можно ли сделать стенку не 3±0.5 мм, а 2.8±0.3??. Вопрос кажется техническим. Но для тонкостенного литья это изменение — колоссальное. Меняется масса детали, скорость теплоотвода, поведение формы. Риск коробления и недолива растет в геометрической прогрессии. Соглашаться — значит создать себе колоссальное технологическое давление на всех этапах. Чаще всего вежливо отказываем, предлагая альтернативу в конструкции.

Оборудование: когда давление падает

История из практики. Вакуумный насос работает, стрелка в зеленой зоне. Все, казалось бы, хорошо. Но при детальном анализе брака одной партии заметили закономерность — дефекты концентрировались в верхних по отношению к вакуумной магистрали ярусах опоки. Оказалось, что в магистрали была микротрещина, и реальное разрежение на удалении от насоса было ниже показанного. Разница в 0.01 МПа — а для тонкой стенки это критично. Давление (вернее, его отсутствие) было неоднородным.

Отсюда вывод: нельзя полагаться на один датчик. После этого случая мы на критичных линиях ставим контрольные точки. Да, это дороже. Но дешевле, чем переливать целую плавку. На сайте нашей компании (https://www.www.cdyhkj.ru) мы не пишем о таких частных случаях, но общий принцип ?многоточечного контроля? указан в разделе о качестве. Это не для красоты слова.

И еще про оборудование: его износ. Манометр может показывать норму, а клапан уже не держит так, как новый. Падение вакуума в момент заливки — на десятые доли секунды, но этого хватает. Поэтому график профилактики — это святое. Его сдвигать под давлением ?срочного заказа? — себе дороже.

Материал: давление внутри сплава

Алюминиевый сплав — не вода. Он густеет, кристаллизуется. При литье под вакуумом мы помогаем ему заполнить тонкую полость, но создаем и риски. Например, слишком высокое давление вакуума может привести к тому, что металл ?взорвет? тонкий литник, захватывая оксидные пленки. Получится красивый, но непрочный изделие с внутренними расслоениями.

Работая с разными сплавами (а их в портфеле компании немало), понимаешь, что для каждого — свое оптимальное давление. Для силуминов с высоким содержанием кремния — одно, для магниевых сплавов — другое. Это не прописано в учебниках четко, это нарабатывается опытом, часто методом проб и ошибок. У нас в архиве есть папки с образцами брака — лучший учебник. Каждый скол, раковина или трещина — это история о том, как не выдержало давление материал, форма или технолог.

Особняком стоит давление усадки. Металл остывает, сжимается. Форма ему сопротивляется. Возникает напряжение. Задача — сделать так, чтобы это внутреннее давление снялось в направлении, не критичном для геометрии детали. Для этого и существуют холодильники, и правильная ориентация отливки в форме. Мелочь? Нет, основа.

Заключение: управлять, а не просто создавать

Так что фраза ?под давлением? для нас — это не состояние, а процесс управления. Управления десятками параметров, чтобы итоговое изделие соответствовало чертежу. Частное предприятие-налогоплательщик класса А, каким является наша компания с производством в Андэ и Пиду, не может позволить себе работать на ощупь. Площадь в 18 000 кв. метров — это не просто метры, это зона ответственности на каждом квадратном метре.

Итог прост: давление нужно не просто создавать (вакуумом), его нужно предвидеть (сроками), измерять в нескольких точках (оборудованием), учитывать в материале (технологией) и постоянно анализировать. Иначе вместо точной тонкостенной детали получится дорогой урок. А уроки, как известно, тоже проходят под давлением — финансовым. Этого допускать нельзя.

Поэтому, когда техник спрашивает: ?Давление в норме??, хороший мастер спросит в ответ: ?А где именно? И что мы заливаем??. Все остальное — от лукавого и ведет к простоям и браку. Вот такая, казалось бы, простая, а на деле бесконечно сложная материя — работа под давлением.