Гр.234-222.Оборудование литейных цехов

 Цель дисциплины:

- подготовка выпускника к производственно-технологической деятельности в литейном цехе современного машиностроительного завода, оснащенном высокопроизводительными машинами, автоматами, автоматическими линиями, а также для работы в научно-исследовательской проектно-конструкторской деятельности организаций и предприятий, проектирующих и изготавливающих оборудование и обеспечивающих его наладку и внедрение.

 

 Задачи дисциплины:

- подготовить магистров к решению профессиональных задачи по проектирования машин и приводов основных видов оборудования устанавливаемого и эксплуатируемого в литейном цехе;

- дать обучающимся теоретические знания и практические навыки расчета и нахождения оптимальных решений при проектировании и исследовании механизмов и машин;

- научить студентов системному подходу к проектированию механизмов и машин, нахождению их оптимальных параметров по заданным условиям работы;

- научить методам математического моделирования и экспериментального исследования механизмов и машин, объектов и процессов литейного производства, в том числе регрессионные

Введение.

Более 80% отливок из черных и цветных сплавов в настоящее время получают различными методами механического, химического и физического воздействия в песчано-глинистых формах.

Несмотря на то, что процесс изготовления разовых форм связан с неблагоприятными условиями труда, широкое распространение он получил благодаря своей относительно низкой стоимости, универсальности, а также высокой степени механизации и автоматизации производства.

Несмотря на постоянное развитие специальных методов литья, которые дают возможность получать отливки по чистоте поверхности и геометрической точности более высокого класса, процесс литья в песчаные формы продолжает совершенствоваться и, по прогнозам специалистов, такое положение будет устойчиво сохраняться длительное время.

В последние десятилетия появились новые методы уплотнения форм: воздушно-импульсный, пескодувно-прессовый, вакуумно-пленочный и др.; новые процессы получения форм и стержней холодного отверждения обеспечивают получение отливок, не уступающих по геометрической и весовой точности отливкам, полученным специальными методами литья, но во многом превосходящих их по массе.

Современное состояние и тенденция развития основного технологического оборудования проиллюстрируем на примере некоторых основных технологических процессах (получение отливки в формах из ПГС). На смену обычных традиционных встряхивающих формовочных машин (без амортизации ударов и допрессовки) появились встряхивающие с амортизацией ударов и допрессовкой, вибро-ударно-прессовые ВПФМ нового поколения, существенно отличающиеся характером рабочих процессов и оригинальностью системы амортизации ударов [8].

Прессование под высоким удельным давлением в чистом виде практически не применяется, за исключением прессованием очень низких форм. Прессование в комбинации с другими процессами стало применятся почти во всех современных способах уплотнения ПГС. Вновь получил второе рождение известный способ уплотнения – последовательное прессование, которое теперь успешно применяется при изготовлении сложных профильных ребристых отливок из ПГС, благодаря созданию новой конструкции и технологии, основанной на использовании положительного влияния сил внешнего трения при обратном движении модели [16]. Все большее развитие получает процесс ударного прессования, благодаря не только эффективного использования кинетической энергии движения прессовой (ударной) колодки, но и сил межфазного трения, образующихся при фильтрации внутрипорового воздуха и отработанного воздуха противодавления внештоковой полости ударника. Представляет интерес процесс комбинации ударного прессования с наклепом поверхности отпечатка формы с толщиной слоя 3-5мм. и твердости >92 ед. Особенно широкое развитие в последние десятилетия получили два близких по своей сущности процесса: воздушно-импульсный и процесс уплотнения потоком воздуха. Оба процесса высокопроизводительны, обеспечивают высокое качество уплотнения песчаных форм. Имеют свои преимущества и недостатки. Оборудование (АФЛ) в основном представляется зарубежными фирмами на базе этих двух процессов.

В последние годы ряд фирм, в том числе Disa, HWS и др. разработали новые технологические процессы и производят оборудование; например: импульсно-экструзионный процесс производства стержней а также новый пескостельно-импульсно-прессовый процесс безопочной формовки и др. (фирма HWS).

Вакуумно-пленочная формовка как один из важных современных процессов формообразования (ПГС) – не нашла своего отражения в настоящем учебном издании, поскольку подробно отображена в первой части учебного пособия.

Значительное развитие за последние годы получили процессы и оборудование для приготовления формовочных ПГС и ХТС, как за рубежом, так и в нашей стране.

Наряду с совершенствованием традиционных катковых смесителей получают развитие высокопроизводительные турбинные (вихревые) зарубежные смесители. Разработаны и внедрены оригинальные отечественные барабанные (гравитационные) смесители, центробежно - планетарные и лопастные смесители, отличающиеся простой конструкцией, высокой производительностью и качеством смеси.

В литейном производстве широко применяются и постоянно совершенствуются плавильное оборудование: вагранки, коксовые и коксогазовые для получения чугуна, дуговые трехфазные электропечи переменного тока, дуговые печи постоянного тока, индукционные, тигельные и кональные печи промышленной, а в последние годы – повышенной и средней частоты.

На протяжении последних десятилетий во всем мире значительное внимание уделяется созданию новых и совершенствованию действующих АФЛ, к созданию отливок высокого качества не только по физико-мехеническим свойствам, но и по высокой геометрической точности, по чистоте поверхности. Это дало толчок к развитию процессов очистки: создаются новые типы дробометных камер, столов, комбинированных барабанов, дробеструйных установок и т.д., а также покраске форм, стержней, отливок. К сожалению, в связи с падением отрасли литейного машиностроения, её подъем немыслим без развития знаний по литейной технологии, устройств и рабочих процессов литейных машин, что по нашему мнению является целью и задачами настоящего учебного пособия.

Классификация и маркировка литейного оборудования.

Изготовление отливок осуществляется на основе большого разнообразия технологических процессов, при выполнении которых используется широкая номенклатура материалов и веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях. Операции расчленены во времени от нескольких микросекунд до многих часов и в пространстве – от нескольких миллиметров до сотен метров. Температурные режимы литейных процессов изменяются в диапазоне от минусовых температур до температур свыше 1000⁰С. Это определяет широкую номенклатуру и разнообразие по видам и конструктивным решениям оборудования, применяемого для механизации и автоматизации литейного производства. При производстве отливок используется специфическое технологическое оборудование для литейного производства (ТОЛП), а также транспортное, дробильно-размольное, сушильное, универсальные и специализированные станки и инструменты для обрубки и зачистки отливок и др. Технологическое оборудование для литейного производства разделяется на следующие основные группы:

1.    Оборудование для изготовления отливок в разовых песчаных формах:

-  для подготовки формовочных материалов и приготовления смесей;

-  для изготовления литейных форм и стержней;

-  для плавки и заливки форм;

-  для выбивки литейных форм и стержней.

2.    Оборудование для специальных способов литья:

-  для изготовления отливок в оболочковых формах;

-  для литья по выплавляемым и выжигаемым моделям;

-  для литья под давлением;

-  для литья в металлические формы (кокили), литья под низким давлением и с противодавлением;

-  для центробежного литья;

-  для изготовления профильных литых заготовок;

-  элегтрошлаковое литье.

3.    Оборудование для осуществления специфических литейных процессов, имеющих сравнительно небольшое распространение, таких как электролитический переплав, непрерывное литье изделий профильных сечений и листа, литье вакуумным всасыванием и некоторые другие, а также специальные работы и манипуляторы, входящие в комплексы по изготовлению отливок, относят к литейному оборудованию.

4.    К ТОЛП традиционно относят лабораторное оборудование, приборы и приспособления для контроля свойств формовочных материалов, смесей, форм и стержней для литейного производства.

Приведенная классификация периодически изменяется по мере развития того или иного вида производства и появления новых способов изготовления отливок. Классификация носит условный характер, так как трудно охватить все многообразие различных технологических приемов. Примеры маркировки моделей литейного оборудования приведена в таблицах 1, 2, 3, 4.

По уровню механизации и автоматизации, по общим конструктивным признакам ТОЛП классифицируются по следующим категориям:

-  тяжелое и уникальное оборудование;

-  оборудование, приспособленное для встраивания в автоматические линии;

-  оборудование с цикловым программным управлением;

-  автоматы и полуавтоматы;

-  автоматические и механизированные линии;

-  комплексы технологического оборудования (системы);

-  типовое оборудование.

Линии и комплексы могут включать набор оборудования, позволяющий объединять различные технологические процессы вплоть до полного изготовления отливки. Например, комплексная линия приготовления смеси, формовки, заливки и выбивки или линия очистки и обрубки.

В промышленности эксплуатируются литейные машины и линии, имеющие номера моделей на основе различных систем индексации. Первые отечественные машины, разработанные ЦКБ ЛО в 30-40 гг., имеют цифровые наименования моделей. Буквенные обозначения указывают на тип машины, цифровой код - порядковый номер разработки. Например, модель ВФ-2 обозначает воздушно-формовочную машину 2-го выпуска. Такая маркировка несет минимальную информацию о технических характеристиках машины.

Для внесения большей информации в маркировку оборудования в 50-60гг. была введена трехзначная цифровая система индексации, где первая цифра обозначает технологическую группу оборудования, вторая - тип, и третья - типоразмер. Дальнейшее развитие отечественного типажа литейного оборудования не позволяло укладываться в эту систему. В настоящее время действует пятизначная система маркировки моделей оборудования. В этой системе цифры в порядке номера модели определяют следующие признаки машины: первая цифра - технологическую группу, вторая - тип оборудования, третья - конструктивный тип, а две последние цифры -типоразмер и модификацию оборудования.

Например, номер модели 22111 следует расшифровывать следующим образом: первая цифра (2) характеризует принадлежность машины к группе формовочного и стержневого оборудования; вторая цифра (2) указывает на принадлежность к типу формовочных машин с уплотнением формы встряхиванием с допрессовкой; третья цифра (1) обозначает конструктивный тип машины без поворота полуформы; и, наконец, последние две цифры (11) указывают на принадлежность к определенной гамме и на возможность использования на машине опок с размерами в свету до 500X400 мм.

Другой пример индексации машины для литья под давлением — модель 71112: первая цифра (7) - машина для литья под давлением; вторая цифра (1)

- машина с горизонтальной холодной камерой прессования; третья цифра (1)

- характеризует конкретную конструктивную гамму; четвертая и пятая (12) -указывает  на типоразмер с силой запирания 10 МН. В таблице 1 и 2 приведены примеры: маркировки моделей некоторых видов оборудования.

Основными показателями, определяющими потребительское назначение и технический уровень конкретной модели литейного оборудования, являются ее главный и основные параметры. Численное значение параметров может изменятся по мере совершенствования оборудования. Общие технические требования к литейным машинам определяются ГОСТом 24016-80.

Для обозначения поточных и автоматических линий принято буквенное или буквенно-цифровое обозначение перед цифровым индексом, характеризующим основной технологический тип линии. Например, линия автоматическая для изготовления отливок в опоках размером 800х630 мм обозначается Л22853. иногда заводы вносят в буквенные индексы добавления, определяющие особенности линии и завод-изготовитель.

Общие технические требования к литейным машинам определяются государственным стандартом, который периодически пересматривается. Стандарт устанавливает требования к качеству литейных машин.