Производство заготовок. Литье. Серия учебных пособий. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок)

на специальных червячных машинах.

а)

б)

а— схема установки; б — профили получаемых заготовок

1– бункер; 2 – червяк; 3 - рабочий цилиндр; 4 - нагревательный элемент; 5 - радиальные канавки оправки; 6 - калиброванное отверстие головки

Рисунок 49 – Схема непрерывного выдавливания

3 Структура литейного цеха

Для обеспечения нормальной работы литейный цех должен иметь следующие отделения.

3.1Шихтовое отделение

Вцех шихта для сплавов АК – 13 и ЦАМ 4-1 доставляется в виде чушек автомобильным транспортом. Затем чушки в таре электропогрузчиками подаются в ячейки стеллажей склада. В шихтовом отделении установлены два стеллажных склада для чушек. Каждый склад оборудован одним опорным краном-штабелером с грузоподъемной силой 19,6 кН и радиусом действия 16,5

мс телескопической колонной и вилочным захватом.

Вшихтовом отделении находятся весы для развески шихты, пила для резки чушек металла и бункера для хранения шихтовых материалов с вместимостью, достаточной для обеспечения работы цеха в течение суток. Алюминиевые отходы подаются на склад шихты из очистного отделения системой пластинчатых конвейеров, подвергаются прокалке при температуре 350 °С, а затем загружаются в тару.

Цинковые отходы собираются пластинчатым конвейером в очистном отделении, перегружаются в тару и электропогрузчиком транспортируются на склад шихты. В шихтовом отделении предусмотрены машины для транспортирования шихты в плавильное отделение.

3.2 Плавильное отделение

Плавильное отделение расположено между шихтовым и литейным отделениями и оборудовано плавильными печами в соответствии с применяемыми сплавами и производственной мощностью литейного отделения. В плавильном отделении установлены мощная вытяжная вентиляция, тигельные индукционные печи типа ИАТ-6М2 (вместимостью по 6 т) для плавки алюминиевого сплава АК-13 и тигельные индукционные печи ИАТ-1/ 0,4 МЗ для плавки цинкового сплава ЦАМ 4-1 (вместимостью 2,5 т). Для индукторов плавильных печей предусмотрено охлаждение умягченной водой (с жесткостью 1 млг/л) по двухконтурной схеме охлаждения.

Со складов шихта в таре подается электропогрузчиками в плавильное отделение к загрузочным устройствам, расположенным у каждой печи. Загрузочное устройство представляет собой лоток с вибратором, подвешенным

на двух электроталях, передвигающихся по монорельсу. На подъеме, опускании, передвижении зоны разгрузки обе электротали работают синхронно (согласованно), а в зоне разгрузки (около печей) раздельно, что необходимо для поворота лотка (при его разгрузке) из вертикального в наклонное положение. При необходимости включается вибратор лотка, способствующий разгрузке шихты. Загрузочным устройством управляет оператор с печной площадки с помощью подвесной кнопочной станции.

Для сокращения ремонтного цикла тигельных печей в плавильном отделении установлены стенды. Для транспортирования печей на стенд предусмотрен мостовой кран.

Рафинирование сплава АК-13 выполняют жидким флюсом, приготовленным в флюсоплавильных установках, а сплава ЦАМ 4-1— хлористым цинком в различных ковшах. Жидкие сплавы от электропечей к литейным машинам доставляют в ковшах вместимостью по 500 кг с помощью электропогрузчиков, снабженных механизмами подъема и поворота ковша, а также устройством его быстрого съема

3.3Литейное отделение

Влитейном отделении расположены площадки для литья в разовые формы, конвейеры – для многоразовых форм и машины для литья под давлением, а также раздаточноподогревательные печи и подъемнотранспортное оборудование.

Машины для литья под давлением размещены так, чтобы можно было свободно подойти к любой из них и производить ремонт и демонтаж одной машины без остановки других. Около машины устанавливают переносные экраны или стационарные ограждения, предназначенные для защиты работающих от брызг жидкого сплава.

Влитейном отделении предусмотрены места для складирования прессформ на поддонах. Для сложных пресс-форм смонтированы стеллажи и кантователь, с помощью которого стеллаж с пресс-формой поворачивается в горизонтальное положение для заваливания и транспортирования ее краном.

Влитейном отделении машины скомпонованы преимущественно в пять поточных линий, из них две крайние линии состоят из одного ряда машин, а три средние—из двух рядов машин каждая, т.е. все литейные машины

расположены в восемь рядов. Каждая поточная линия оснащена подвесным грузонесущим конвейером (ПГК), предназначенным для транспортирования отливок в таре от литейных машин в очистное отделение, а также для возврата пустой тары обратно к литейным машинам. Для транспортирования тары на подвесном конвейере предусмотрены специальные подвески с рольганговым настилом, закрепленные к ходовой части подвижного конвейера на двух шарнирах. Такое крепление подвесок обеспечивает устойчивое положение тары на горизонтальных участках, в местах ее разгрузки и погрузки на подвески. У литейных машин установлены двухрядные рольганговые устройства с тележками, позволяющими передавать тару с одной рольганговой линии на другую.

3.4 Очистное отделение

Отделение очистки, как правило, занимает большую производственную площадь. В очистном отделении предусмотрены конвейерные многономенклатурные поточные линии, на которых производят обрубку литников, зачистку заусенцев, сверление и контроль поверхностей отливки. Перед очистным отделением расположены межоперационные склады, предназначенные для хранения тары с отливками на случай неравномерной работы литейного отделения. Склады распологают у каждой поточной линии и они оборудованы кранами – штабелерами. Тара с отливками поступает на склады с подвесного грузонесущего конвейера и разгружается на однорядные рольганги, а с рольгангов транспортируется кранами - штабелерами в ячейки стеллажей. Тара со склада выдается в обратном порядке.

Все обрубные прессы в цехе литья под давлением установлены в очистном отделении. Это обосновывается выпуском сложных по форме отливок, подвергаемых обрубке в разных плоскостях за две и более операции на разных прессах, а также несоразмерностью производительности прессов и машин литья под давлением.

Литники и облой обрубают на гидравлических четырехколонных прессах. Литники и облой сбрасываются через проемы в полу на систему ленточных и пластинчатых конвейеров и транспортируются на склад шихты. Зачистку заусенцев (в труднодоступных местах) и сверление отверстий в отливках производят на верстаках, оборудованных пневмотисками и вытяжной системой из зоны зачистки.

Передача отливок от прессов к верстакам осуществляется с помощью ленточных конвейеров. Для уменьшения доли ручного труда при зачистке отливок предусмотрены виброгалтовочные машины с механизированной загрузкой и выгрузкой отливок и галтованием в жидкой среде.

После зачистки отливки транспортируют на участок термообработки. Алюминиевые отливки термически упрочняют по режиму Т-1 (нагрев до 175 °С и выдержка при этой температуре 8 ч) в вертикальных конвейерных печах. Загрузку и выгрузку отливок в печь производят в обратной таре (а не в печных поддонах) электропогрузчиком.

После термообработки и контроля годные отливки электропогрузчиками в таре транспортируют на склад готовой продукции, оборудованный краном-

штабелером.

3.5 Вспомогательные отделения

Вспомогательные отделения включают в себя несколько участков.

Участок ремонта литейной оснастки представляет собой инструментально-механическую мастерскую, предназначенную для обеспечения профилактического осмотра и мелкого ремонта пресс-форм и штампов. Здесь установлено необходимое металлорежущее оборудование: станки; винтовой пресс для запрессовки и распрессовки втулок, колонок, вкладышей пресс-форм; кран-балка; монорельс с электроподъемником; слесарные верстаки и грузоподъемные механизмы, а также пресс для испытания, доводки и ремонта пресс-форм. Пресс-форма (обе ее половины) ставится на перемещающийся стол, с помощью которого она подается в зону прессования. Затем подвижная траверса опускается к пресс-форме и производит закрепление обеих ее частей. После установки пресс-формы выполняется впрыскивание восковых материалов. Это дает возможность проверить по отлитой детали из воска размеры рабочей полости пресс-формы и полученной детали до запуска их в производство. После пробной заливки оператор при необходимости доводит пресс-форму.

Все пресс-формы после изготовления отливок поступают в ремонтную мастерскую, откуда их после досмотра, очистки передают на склад прессформ. Техническое обслуживание и ремонт оборудования по установленному графику, а также снабжение цеха запасными частями осуществляют централизованная общекорпусная ремонтная база механика и энергетика и ремонтно-механический цех. Участок ремонта раздаточно-дозирующих установок, ремонта и сушки разливочных ковшей оснащен размалывающими бегунами, смесителем, ситами и другим необходимым оборудованием. Участок изолирован от остальных отделений цеха.

Участок пропитки и гидроиспытаний расположен в отдельном здании и связан с главным корпусом системой подвесных толкающих конвейеров. Пропитку отливок смолой ПН-301 выполняют после окончательной механической обработки. В технологическом процессе пропитки предусмотрены следующие операции: укладка деталей в специальные контейнеры; обезжиривание их парами четыреххлористого углерода в ваннах обезжиривания; охлаждение деталей в ваннах охлаждения; пропитка их смолой ПН-301 под давлением 1010 кПа в автоклавах; мойка деталей горячей и холодной водой в ваннах мойки; окончательное отверждение смолы в печах полимеризации. Для лучшего удаления смолы из труднодоступных мест и из отверстий деталей в автоклавах, а также в ваннах мойки предусмотрены механизмы центрифугирования контейнеров. Контейнеры с деталями с операции на операцию перемещают кран-балками грузоподъемностью 2 т, а детали на участок пропитки и гидроиспытаний—системой подвижных

толкающих конвейеров в специальной таре.

После пропитки детали поступают на гидроиспытания. Контроль деталей на герметичность осуществляют на специальных стендах сжатым воздухом в воде. Давление сжатого воздуха колеблется от 0,8 до 2,2 МПа. Проверенные детали транспортируют на последующие операции в гальванический и сборочные цехи системой подвижных толкающих конвейеров.

Стоки от участка пропитки, содержащие смолу ПН-301, не могут быть сразу сброшены в канализацию, их предварительно подвергают очистке по следующей технологии: сбор стоков в накопителях, их перемешивание подогретым сжатым воздухом до 40 °С и обработка известковым молоком до рН 11,6; смешение стоков с известковым молоком с раствором полиакриламида в камерах для интенсификации процесса осаждения; отстаивание стоков в отстойниках; продувка стоков сжатым воздухом в камере для снижения концентрации стирола (до 9 мг/л); нейтрализация стоков раствором серной кислоты до рН 7,5—8,5; сброс очищенной воды в канализацию. Для очистки по указанной технологии предусмотрено отдельное здание с набором соответствующего оборудования и емкостей.

На участок технического контроля отливки поступают после зачистки для окончательной проверки их годности и соответствия чертежу. На участке контроля предусмотрены контрольно-измерительные приборы, необходимые для проверки размеров, а также оборудование, на котором выборочно разрезают отливки для контроля их равностенности. После проверки годные отливки клеймят. Участок контроля должен примыкать к складу готовой продукции.

Технический контроль качества отливок выполняет отдел технического контроля завода совместно со спектральной экспресс лабораторией, рентгеновской лабораторией и разметочной секцией ОТК на следующих переделах производства: шихтовки, плавки, заливки и очистки деталей.

В спектральной экспресс лаборатории для проверки химического состава металла предусмотрен прибор - спектрометр. Образцы из плавильного отделения в лабораторию и результаты анализа из лаборатории в плавильное отделение доставляются с помощью пневмопочты, представляющей собой трубу, в которой образцы перемещаются сжатым воздухом.

В рентгеновской лаборатории для выборочного контроля отливок по плотности предусмотрена установка, состоящая из рентгеновского аппарата, заключенного в камеру с биологической защитой, телевизора и пульта управления.

Склад готовой продукции представляет собой склад со стеллажами, на которые ставят ящики с готовыми отливками. Каждая пария отливок снабжена маршрутной картой, где указывается качество, количество, назначение и т.д.

На складе готовой продукции организуют при необходимости упаковку готовых отливок в специальную тару или контейнеры для защиты их от повреждения при последующей транспортировке.

4 Подготовительные и завершающие операции литейного производства

4.1 Приготовление и плавка литейных сплавов

Приготовление литейных сплавов связано с процессом плавления различных материалов.

Плавление — это переход из кристаллического твердого вещества в жидкое состояния в аморфное. При этом нарушается устойчивость кристаллических решеток, увеличиваются колебательные движения атомов, и кристаллическое тело, проходя через область неустойчивых состояний, превращается в жидкое. При плавлении твердые кристаллические тела теряют постоянство формы, объема, а также изменяются их физические свойства. Для получения заданного химического состава и определенных свойств в сплав при приготовлении вводят в жидком или в твердом состоянии специальные (легирующие) элементы, в качестве которых используют Сu, Ni, Мn, Тi, Мо, Мg и др.

Для размельчения структурных составляющих и равномерного их распределения по всему объему литого металла в сплавы вводят малые добавки различных элементов (модификаторов), в качестве которых используют Nа, Zп, Мg , Тi, Zг и другие элементы.

Цветные сплавы выплавляют главным образом в электрических печах (дуговые, индукционные, сопротивления) и реже в печах с газовым нагревом.

Титановые сплавы выплавляют в вакууме или в среде аргона, т.к. нагретый титан сильно взаимодействует с О2 и N2. Также используют электронно-лучевой и лазерный метод нагрева.

Магнитные сплавы - также взаимодействует с О2, N2, H2 и склонны к возгоранию. Поэтому в период плавки расплав покрывают слоем флюса (флюс легче расплава и покрывает поверхность). Для очистки расплава от посторонних примесей используют более тяжелые флюсы, которые, оседая в расплаве, захватывают с собой включения.

Алюминиевые сплавы выплавляют в тигельных и отражательных электрических печах, а также в печах, отапливаемых жидким или газообразным топливом. Для защиты от насыщения газами, рафинирования и модифицирования используют флюсы.

Медные сплавы в основном выплавляют в однофазных электрических или индукционных печах и реже - в пламенных отражательных печах. Для защиты от насыщения сплава газами (О2, Н2) используют древесный уголь и флюсы.