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

Литейные формы 1 сталкиваются с конвейера 2 толкателем 3 на выбивную решетку 4. Выбитая формовочная и стержневая смесь просыпается через выбивную решетку 4 и попадает на ленточный конвейер 10, который передает ее на охлаждение, сепарацию и переработку для последующего использования. Извлеченные из формы отливки по наклонной решетке 7 передаются на пластинчатый конвейер 8 и направляются на охлаждение и выбивку из них остатков стержней. Пустые опоки толкателем 9 сталкиваются на стол 5, а с него толкателем 6 — на платформы конвейера 2, который транспортирует их к формовочным машинам. У отливок из серого и белого чугуна, как правило, сразу же отделяется литниковая система и направляется на очистку и переплавку. От стальных отливок литниковая система отделяется на отдельном участке механическим путем или с помощью газовых резаков.

На формовочных автоматических линиях часто совмещаются процессы выбивки и очистки отливок путем выдавливания из опок кома формовочной смеси, внутри которого находится отливка. При этом опоки вновь быстро возвращаются на формовочный конвейер, а отливки внутри кома формовочной смеси поступают в очистное дробеметное устройство, где происходит их очистка от смеси. Такое совмещение операций позволяет сократить цикл выбивки и очистки, а также регенерировать (восстанавливать) формовочные пески, например, из трудно отделяемых самотвердеющих смесей (ЖСС).

При выбивке отливок из форм частично разрушаются и выбиваются стержни. В основном стержни выбивают на специальных установках, либо на стадии очистки.

Выбивка стержней из корпусных отливок со сложными внутренними полостями осуществляется на гидравлических, электрогидравлических и вибрационных пневматических установках (рисунок 62).

1 – корпусная отливка; 2 – стержень; 3 – плунжер; 4 – опорный кронштейн; 5 – шток; 6 – поршень пневмоцилиндра; 7 – рама; 8 – вибратор;

9 - направляющие штанги; 10 - золотник

Рисунок 62 - Пневматическая вибрационная установка для выбивки стержней из отливок

В пневматической установке корпусная отливка 1, внутри которой находится стержень 2, прижимается плунжером 3 к опорному кронштейну 4 путем перемещения сжатым воздухом штока с поршнем 5 внутри пневмоцилиндра 6. Он неподвижно укреплен на раме 7 выбивной установки, а цилиндр вибратора 8 вместе с плунжером 3 перемещается по направляющим штангам 9. После зажима отливки включается пневматический вибратор, золотник 10 которого с большой частотой ударяет по плунжеру 3 и передает вибрацию на отливку. Под воздействием вибрации песчаный стержень разрушается и высыпается через технологические окна в отливке.

Выбивка стержней из крупных отливок часто совмещается с процессом их очистки.

4.6 Очистка отливок

Отливки очищают от остатков форм и от окалины, которая образуется при термообработке. Способы очистки отливок очень разнообразны и их выбор зависит от характера производства, применяемых сплавов и вида литейных форм.

Основными видами очистки являются: очистка в голтовочных барабанах; дробеметная очистка (в барабанах непрерывного действия и различных камерах периодического действия); гидроочистка с добавлением песка в жидкость; электрогидравлическая очистка (на основе электрогидравлического эффекта, т.е. энергии гидравлического удара), возникающей при электрическом разряде высокого напряжения в жидкости;

ультразвуковая очистка мелких отливок в жидкостной ванне с добавлением абразивного материала; электрохимическая очистка отливок в расплаве солей.

Очистку мелких отливок производят в галтовочных и дробеметных барабанах, крупных—в гидравлических и дробеметных камерах (рисунок 63).

а) дробеметной установкой; б) в голтовочном барабане

Рисунок 63 - Схема очистки отливок

После очистки отливок от формовочной смеси с них обрубают остатки литниковых систем, заливы металла и заусенцы. Для этого применяют пневматические инструменты, зубила, молотки, кувалды. Окончательную зачистку поверхностей отливок осуществляют шлифовальными кругами.

4.7 Отрезка (отрубка) отливок

Отрезка отливок от стояка или отрезку литника от отливок производят отламыванием на прессе, отрезкой абразивными кругами, фрезами, штампами, газовой резкой. Отламывание применяют для средне и высокоутлеродистых сталей. Крупные отливки и отливки из низкоуглеродистых сталей отрезают абразивнымикругамиилифрезами.

После очистки, обрубки и зачистки отливки подвергают термообработке.

4.8 Термообработка отливок

Литая сталь имеет крупнозернистое строение вследствие медленной кристаллизации. Для придания стальным отливкам необходимых механических свойств и для снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости резанием отливки подвергают предварительной термической обработке, которая заключается в нагреве отливок до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующим охлаждением с заданной скоростью. Чаше всего применяют нормализацию и отжиг. После

термообработки отливки очищают, если термообработку проводят в восстановительной атмосфере, то очистка нетребуется.

После термообработки, либо сразу после очистки, отливки подвергают грунтованию и окраске.

Готовые отливки контролируют и сдают на склад готовой продукции или непосредственно в цех механической обработки.

5 Дефекты отливок и меры их предупреждения

5.1Контроль качества в литейном производстве

Воснову управления качеством промышленной продукции положена организация контроля качества, своевременное выявление дефектов, их анализ

ипринятие оперативных мер по устранению причин их появления на всех стадиях производства. В поточно-массовом производстве промедление с принятием решения по устранению обнаруженного дефекта влечет значительные материальные потери для предприятия.

Для оперативного учета и принятия мер, обработки информации по качеству созданы классификаторы дефектов. ЭВМ используют для обработки информации по браку и как средство получения рекомендаций для принятия решений по устранению дефектов.

Контроль качества проводят на всех технологических этапах и во всех отделениях литейного цеха:

- контроль качества исходных материалов (для составления шихты, формовочных и стержневых смесей); контроль качества и величины износа всей оснастки (моделей, стержневых ящиков, опок, кондукторов, сушильных плит и т. д.);

-контроль качества и износа формовочных и стержневых машин; контроль качества жидкого металла (химического состава, степени раскисления, склонности к отбелу, газонасыщенности и т. д.);

-контроль качества форм и стержней; контроль качества готовых отливок.

Отливки тщательно контролируют. Проверяют их геометрические и базовые размеры, необходимые для дальнейшей механической обработки, особенно на автоматических линиях. Отливки, работающие под давлением, проверяют на гидравлическую пробу различными методами (отливку или заполняют жидкостью под давлением, или погружают в жидкость и нагнетают воздухом). В особо ответственных случаях отливки подвергают металлографическому и химическому исследованию. При необходимости

исследования механических свойств металла, одновременно с отливками отливают соответствующие образцы или вырезают их из определенных, предусмотренных конструкцией, мест отливки.

Для контроля качества отливок используют различные методы, от простых до самых совершенных. Простыми методами являются методы визуального осмотра, шаблонов, калибров и т. д. Совершенными — магнитного, ультразвукового, рентгеновского облучения и с использованием изотопов (гамма-дефектоскопия) и др. Эти методы, не разрушая изделия, позволяют установить местонахождение и величину дефекта. Процессы дефектоскопии в массовом производстве автоматизированы.

5.2 Виды литейных дефектов

Бракованной называют такую отливку, которая имеет хотя бы один недопустимый по техническим условиям дефект. Дефекты могут быть по несоответствию микроструктуры, химического состава, физических и механических свойств. В соответствии с ГОСТ 19200—73 принятая классификация дефектов отливок состоит из четырех групп. Группа I— несоответствие по геометрии (недолив, разностенность, перекос, вылом). Группа // —дефекты поверхности (пригар, ужимина, нарост, залив). Группа III

— несплошности в теле отливки (усадочные раковины, газовые раковины, пористость, утяжина). Группа IV — различные включения (неметаллические, металлические и королек).

Схемы основных видов литейных дефектов показаны на рисунке 64.

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

а) - несоответствие по геометрии; б) – дефекты поверхности; в) - несплошности в теле отливки; г) - включения

1 – недолив; 2 – вылом; 3 – перекос; 4 - разностенность; 5 – пригар; 6 – нарост; 7 – ужимина; 8 – залив; 9 - усадочные раковины; 10 – утяжина;

11 - газовые раковины; 12 – пористость; 13 – металлические; 14 – неметаллические; 15 королек

Рисунок 64 - Схемы основных видов литейных дефектов

Причин возникновения брака очень много: некондиционные исходные формовочные материалы; плохое качество шихты для плавки металла; неудачная конструкция детали (деталь не технологична); неудачная конструкция литниковой системы и плохо продуманная литейная технология; низкое качество форм и стержней; слабый технологический контроль и др.

6 Техника безопасности и противопожарная защита

Влитейных цехах, где имеется в большом количестве жидкий металл, особенно остро стоит вопрос о безопасной эксплуатации печей для плавки и выдержки жидкого металла, а также его транспортирования в ковшах и разливки.

При попадании жидкого металла на воду, другую жидкость, или на влажную поверхность происходит мгновенное испарение жидкости и выброс жидкого металла. Поэтому приямки плавильных печей и печей выдержки должны быть сухими, чтобы при попадании в них жидкого металла не было его выбросов. Транспортировочные ковши для жидкого металла должны быть предварительно высушены и прокалены. Формы для заливки жидкого металла также предварительно просушивают.

Вконструкциях плавильных печей и миксерах имеются элементы, охлаждаемые водой. Это индукторы, сводовые кольца дуговых электропечей, заслонки и т. д. Для охлаждения этих элементов используют специально подготовленную воду. При этом практически не происходит выпадения накипи.

Для нормальной работы водоохлаждаемых элементов необходимо постоянное поступление и слив воды с температурой, не превышающей 60 °С. Контроль за поступлением и температурой слива воды осуществляют с помощью автоматики или вручную. Печи и сушила обогревают электроэнергией или газом.

Наибольшую опасность представляют печи и сушила с газовым обогревом и печи с защитной атмосферой, содержащей СО, Н2 и СН4.

6.1 Требования к газовому оборудованию и печам

Природный газ и продукты его неполного горения ядовиты и в смеси с воздухом образуют горючую и взрывоопасную смесь. Подобным образом ведут себя и другие горючие газы. Газовое топливо, продукты неполного горения и контролируемые атмосферы часто не имеют запаха, цвета и способны проникать через мельчайшие не плотности и даже через фильтры противогазов. В составе рассматриваемых газов могут быть оксиды углерода, сернистые соединения, метан, ацетилен, этан, этилен, аммиак и т. д. Эти газы обладают отравляющими свойствами.

Эти особенности газового топлива обусловливают правила техники безопасности при работе на оборудовании с газовым обогревом. Газопроводы

разрешается крепить к каркасам печей на кронштейнах или на подвесках с хомутами. Приваривать хомуты и кронштейны к газопроводам не разрешается.

Не допускается прокладка газопроводов в тех местах, где они могут омываться горячими продуктами горения или соприкасаться с раскаленным или расплавленным металлом. При параллельной прокладке газопроводов и электропроводов или кабелей расстояние между ними должно быть не менее 250 мм, а в местах пересечений — не менее 100 мм. Пересечение газопроводами вентиляционных шахт, воздухопроводов и т. п. не допускается.

На печах должны быть установлены приборы для замера давления газа у горелок; давления воздуха у горелок; разрежения в печном пространстве или дымоотводящем борове. Это дает возможность контролировать процесс сжигания газа. При падении давления газа или воздуха выше допустимого предела горелку необходимо погасить во избежание ее затухания.

Регулярный отвод продуктов горения газа—необходимое условие протекания процесса сгорания газа. При исчезновении разрежения в печном пространстве или в дымоотводящих боровах процесс сгорания газа нарушается с возможным затуханием горелки и образованием взрывоопасной газовоздушной смеси в пространстве печи.

На печах следует устанавливать горелки, прошедшие государственные испытания и изготовленные предприятиями, имеющими на то право. Государственные испытания предусматривают проверку основных показателей: производительности, оптимального давления газа и воздуха, коэффициента инжекции, пределов регулирования, полноты горения газа.

При работе горелок на дутьевом воздухе обеспечивается автоматическое прекращение подачи газа в случае падения давления дутьевого воздуха ниже допустимого предела. Подача газа прекращается как при падении, так и при повышении его давления выше нормы, в противном случае горелка или ряд горелок могут погаснуть, газо-воздушная смесь заполнит печное пространство, что может привести к взрыву.

При установке горелок необходимо, чтобы расстояние от выступающих частей горелок или арматура до стен других частей здания или оборудования было не менее 1 м.

В зависимости от конструкции на печах могут быть установлены взрывные клапаны, которые размещают таким образом, чтобы при их срабатывании была обеспечена безопасность обслуживания персонала.

Трубы соединяют сваркой. Резьбовые и фланцевые соединения допускаются только в местах установки отключающих устройств, регуляторов давления, контрольно-измерительных приборов и другой арматуры. Резьбовые соединения допускаются также при монтаже газопроводов низкого давления внутри здания. Все вновь сооруженные и капитально отремонтированные газопроводы испытывают на прочность и плотность.

На каждый газовый печной агрегат составляют инструкцию по эксплуатации и схему газопроводов агрегата с указанием всего газового оборудования. Инструкции должны быть вывешены у агрегатов. Перед пуском в работу топки и печное пространство агрегатов проветривают. Время проветривания указано в инструкции в зависимости от проветриваемого объема.

Прежде чем приступить к розжигу горелок, следует проверить давление газа в газопроводе перед печью, а при подаче воздуха от дутьевых устройств — давление воздуха, наличие разрежения в печном пространстве и при необходимости отрегулировать его.

Запорное устройство на газопроводе перед горелкой можно открывать только после поднесения к горелке зажженного запальника, факела или другого средства, воспламеняющего газ. При зажигании горелки к ней должно подаваться минимальное количество воздуха, обеспечивающее полное возгорание газа и исключающее отрыв пламени.

Вентиляторы подачи воздуха включаются до зажигания горелок. Если при зажигании или в процессе регулирования горелки происходит отрыв, проскок или затухание пламени, то перед повторным зажиганием после устранения неисправностей печное пространство необходимо снова проветрить.

Запрещается оставлять без надзора работающие газовые печи, а также эксплуатировать их при наличии неисправностей и при отсутствии тяги. В случае прекращения подачи газа необходимо немедленно перекрыть отключающее устройство на вводе газопровода в цех и у агрегатов.