Аннотация

Введение

1. Общая часть

2. Конструкторская часть

3.1.7 Контроль блоков

3.2.3 Обезжиривание модельных блоков

3.2.4 Нанесение керамического покрытия

3.2.5 Сушка блоков

3.2.6 Удаление модельной массы

3.2.7 Прокаливание оболочковых форм

3.2.8 Регенерация керамического покрытия

3.2.9 Формовка оболочек в опоку

3.3 Обоснование выбора сплава для заданной отливки

3.3.1 Общие подходы к выбору сплава

3.3.2 Механические и литейные свойства сплава

3.4 Плавка и заливка сплава

3.5 Охлаждение

3.6 Очистка отливки от керамики

3.6.1 Выбивка форм и отбивка керамики

3.6.2 Отрезка литниковой системы

3.6.3 Обдувка отливки электрокорундом

3.7 Разделка и заварка дефектов зачистка

3.8 Контроль качества отливок

3.8.1 Контроль химического состава сплава

4. Организация ремонтной службы оборудования и оснастки

5. Расчет площадей цеха

6. Складское хозяйство

6.1 Расчет складских площадей

7. Организация грузопотоков в цехе

8. Строительная часть

8.1 Элементы конструкции зданий

9. Организационно-экономическая часть

9.1 Технический уровень производства

9.2 Организация производства и управления

9.4 Расчет фонда оплаты труда персонала цеха

9.5 Расчет стоимости основных производственных фондов

9.6 Расчет дополнительных капитальных затрат

9.7 Расчет материальных затрат

9.8 Расчет энергетических затрат

9.9 Смета цеховых расходов

9.10 Смета затрат на производство

9.11 Основные технико-экономические показатели

9.12 Расчет экономической эффективности внедрения новой техники и технологии

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Обеспечение безопасности на рабочем месте

10.2 Идентификация и анализ опасных и вредных производственных факторов

10.2.2 Организация вентиляции

10.2.3 Организация отопления производственных и служебных помещений

10.2.4 Организация производственного освещения

10.2.5 Шум и вибрация

10.3 Мероприятия по снижению вредного воздействия рассмотренных ОВПФ

10.4 Расчет пылевой нагрузки

10.5 Расчет вентиляции

Специальная часть выпускной квалификационной работы

Введение

11. Обзор литературных источников

11.1 Шприцы пистолетного типа для запрессовки модельного состава

11.2 Установка с шестеренным насосом для приготовления модельного состава и изготовления моделей

11.3 Пневматический настольный пресс

11.4 Установка для запрессовки модельной массы

11.5 Шприц-машина модель 659А

11.6 Заключение по литературному обзору

11.7 Модернизация установки для запрессовки модельной массы

11.7.1 Описание работы модернизированной установки для запрессовки модельной массы

11.8 Аналитический расчет рабочего процесса устройства

11.8.1 Расход сжатого воздуха на запрессовку одной пресс - формы

11.8.2 Подбор шестеренчатого насоса

11.8.3 Расчет нагревательных элементов

Заключение

Список использованной литературы

Аннотация

В данной работе представлен проект цеха литья по выплавляемым моделям производительностью 120 тонн в год.

Пояснительная записка проекта включает: общую часть, конструкторскую часть, технологическую часть, строительную часть, организационно-экономическую часть, описание складского хозяйства, организацию грузопотоков в цехе и раздел охраны труда.

В общей части описаны такие вопросы, как: выбор и обоснование способа производства и технологичности процесса; назначение и характеристика проектируемого цеха с блок-схемой технологического процесса; производственная программа цеха; режимы и фонды времени работы оборудования и рабочих.

В конструкторской части рассмотрены вопросы: анализа технологичности конструкции детали; разработки технологии получения отливки ЛПВМ; разработки чертежа "Элементы литейной формы"; расчета литниковой системы; разработки чертежа отливки, проектирования пресс-формы модели; оценку экономической целесообразности разработанной технологии и расчет выхода годного, коэффициента использования металла, коэффициента использования заготовки.

Технологическая часть включает: транспортно-технологическую схему цеха; описание процессов, оборудования, технологий и производственную программу различных отделений цеха: плавильно-заливочного, термообрубного, лабораторий контроля отливок, ремонтной службы цеха.

В строительной части приводятся обоснование строительства помещений для площадей и унификация строительных элементов применяемых при обустройстве цеха.

Организационно-экономическая часть представляет экономическую оценку проектируемого цеха, раскрывая такие вопросы, как: организация производства и управления, расчет численности персонала цеха по категориям, расчет фондов заработной платы, расчет потребности в оборотных фондов, расчет материальных затрат, расчет себестоимости продукции, расчет сметы расходов на содержание и эксплуатацию оборудования, расчет сметы общецеховых расходов, смета затрат на производство, расчет себестоимости единицы продукции, технико - экономические показатели проектируемого цеха.

Рассмотрены вопросы: организации складского хозяйства цеха, организации грузопотоков в цехе, охраны труда.

проект цех литье деталь отливка

Введение

В данной работе разрабатывается технология получения отливки детали "Матрица. Производится обоснование технологичности конструкции и способа производства отливки.

В 1940-1942 гг. началось освоение метода литья по выплавляемым моделям. Это связано в основном с необходимостью получения из трудно обрабатываемых жаропрочных сплавов лопаток авиационных газотурбинных двигателей (ГТД).

В конце 40-х годов было освоено получение по выплавляемым моделям разнообразных мелких, преимущественно стальных отливок, например для мотоциклов, охотничьих ружей, швейных машин, а также бурового и металлорежущего инструмента. По мере развития и совершенствования процесса усложнялась конструкция изготовляемых по выплавляемым моделям отливок. В начале 60-х годов из жаропрочных сплавов на никелевой основе изготовлялись уже крупные цельнолитые роторы с бандажным кольцом. Для современного периода развития производства литья по выплавляемым моделям характерно создание крупных механизированных и комплексно автоматизированных цехов, предназначенных для массового и серийного выпуска отливок.

Наиболее целесообразным способом литья таких деталей является литье по выплавляемым моделям, поскольку отливки имеют большую степень конфигуративной точности и максимально приближены к деталям. Отходы металла в стружку у литых заготовок в 1,5-2 раза меньше чем у деталей, изготовленных из проката. Литые заготовки имеют более низкую себестоимость, чем другие виды заготовок.

Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Ra=1.25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10-го квалитетов по ГОСТ 26645-88).

Литьем можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат по обработке резанием снижает себестоимость изделий и уменьшает расход металла.

Поскольку "Матрица" имеет сложную геометрическую форму, которую сложно и нецелесообразно получать механической обработкой, а также материал отливки труднообрабатываемый, поэтому заготовку нужно получить с минимальным припуском, ее получают литьем по выплавляемым моделям. Другой метод применять нецелесообразно.

Недостатком данного вида литья является низкая механизация и автоматизация технологических процессов.

Целью данной работы является разработка технологии получения отливки "Матрица" литьем по выплавляемым моделям.

1. Общая часть

1.1 Производственная программа цеха

Производственная программа литейного цеха рассчитывается на основе заданной мощности цеха в тоннах годного литья, выбранной номенклатуры отливок и их количества на условный машинный комплект.

Проектируемый цех литья по выплавляемым моделям имеет годовую мощность 120 тонн, номенклатура отливок выбрана в количестве 6 типов:

Таблица 1.1 - Параметры выбранных деталей

НаименованиеМасса детали, кгМасса отл., кгШт. на изделиеМасса на изделие, кгМатрица1218118Рамка2543143Пуансон1620120Кольцо4060160Фланец3560160Корпус подшипника4275175Итого: 170276276

Количество отливок для выполнения годовой программы:

где М - годовая мощность цеха, т;

Масса отливки, т;

k i - количество отливок на изделие, шт.

Количество отливок на изделие:

где - брак механических цехов, 5% (от литья на изделие));

α з/ч - литье на запчасти, 10% от литья на изделие.

Масса отливок на изделие:

Количество отливок на запчасти:

Масса отливок на запчасти:

Количество отливок на брак механических цехов:

Масса отливок на брак механических цехов:

Результаты расчета приведены в таблице 1.2

На основе данных производственной программы цеха составляется баланс металла, который в свою очередь является производственной программой плавильного отделения. Баланс металла по цеху рассчитывается по следующим формулам:

Масса литников по программе:

где - вес отливки с литниковой системой, т.

Масса отливок на технологически неизбежный брак:

где - технологически неизбежный брак по отливке, %

Масса отливок на технологические потери:

где - процент технологических потерь, связанных с транспортировкой и разливкой металла, а также с переналадкой оборудования

Масса жидкого металла:

Масса угоревшего металла:

где - угар элементов шихты при плавке, %;

Металлозавалка:

Результаты расчета приведены в таблице 1.3

Для расчета производственной программы отделений цеха литья по выплавляемым моделям определяется, какое количество изделий в пределах технологического процесса должно быть изготовлено с учетом всех технологических потерь. Для учета технологически неизбежного брака и потерь, вводятся коэффициенты технологических потерь, которые рассчитываются по отделениям и учитывают потери и брак не только по операциям в отделении, но и по всем последующим операциям.

Число модельных блоков на программу:

Число моделей в блоке.

Масса модельного состава на одну модель:

где - плотность модельного состава и материала отливки, г/см3.

Масса модельного состава на один блок:

где - объем литниковой системы и модельного стояка, дм3.

Масса модельного состава на программу:

Количество модельных блоков на программу с учетом потерь:

где R 4 = 1,42 - коэффициент технологических потерь на изготовление модельных блоков.

Количество модельного состава на программу с учетом потерь:

Количество оболочек на программу с учетом потерь:

где R 3 = 1,2 - коэффициент технологических потерь на изготовление форм.

Количество суспензии на программу с учетом потерь:

где V ф - объем оболочковой формы, м3,Брсус = 0,5% - потери при изготовлении суспензии.

Количество блоков отливок на программу с учетом потерь:

где R 2 = 0,6 - коэффициент технологических потерь на изготовление блоков отливок.

Количество отливок на программу с учетом потерь:

где R 1 = 1,1 - коэффициент технологических потерь на обрубке и отделке отливок.

Масса отливок на программу с учетом потерь:

Металлозавалка на программу с учетом потерь:

где α у, тп - общий процент угара и технологических потерь.

Результаты расчета приведены в приложении А, в таблицах 1 и 2.

1.2 Структура цеха. Транспортно-технологическая схема

Весь технологический процесс изготовления отливок, начиная от получения моделей и заканчивая отгрузкой готовых отливок, осуществляется в одном цехе.

Цех состоит из четырех основных производственных подразделений:

.Модельное;

2.Отделение изготовления оболочковых форм;

.Плавильно-заливочное;

.Обрубное.

В состав помещений литейного цеха производства отливок литьем по выплавляемым моделям входят: производственные, вспомогательные и складские помещения.

Вспомогательное отделение состоит из участков подготовки шихты, приготовления огнеупорной массы, удаления отходов, ремонтные службы цехового механика и энергетика, трансформаторная и насосная станция, вентиляционные и пылеочистные установки, пульты управления, инструментальная, цеховая лаборатории.

Склады цеха литья по выплавляемым моделям: модельной массы, пресс-форм, огнеупоров, цехового механика и энергетика, готовых отливок, кладовые вспомогательных материалов.

1.3 Режим работы и фонды времени

В проектируемом цехе литья по выплавляемым моделям применяется параллельный режим работы цеха (все технологические операции по изготовлению изделия идут параллельно друг другу). Номенклатура деталей указана в таблице 1.1.

В соответствии с Трудовым Кодексом для трудящихся на машиностроительных заводах, в том числе и для литейных цехов, установлена продолжительность рабочей недели 40 часов, с продолжительностью смены 8 часов, в предпраздничные дни - 7 часов.

При проектировании применяют три вида годовых фондов времени работы оборудования и рабочих:

) календарный Ф к = 365×24=8760 ч.

) номинальный Ф н , являющийся временем (в часах), в течение которого может выполняться работа по принятому режиму, без учета неизбежных потерь;

) действительный Ф д , определяемый путем исключения из номинального фонда неизбежных потерь времени для нормально организованного производства.

При 40-часовой рабочей неделе Ф н составляет 3698 часа при работе в две смены, 5547 час при трех сменах.

Для определения Ф д работы оборудования из Ф н условно исключают время пребывания оборудования в плановых ремонтах, установленное нормами системы планово-предупредительных ремонтов. Простои оборудования, вызванные недостатками в организации производства по внешним причинам, при определении Ф д не учитывают. Все проектные работы ведут относительно Ф д работы оборудования и рабочих.

Режим работы спроектированного цеха должен соответствовать режиму работы предприятия. Данный цех спроектирован для работы в две и три смены.

Результаты расчета фондов времени по проектируемому цеху приведены в таблицах 9.1 и 9.2.

При расчете фонда рабочего времени одного работающего, помимо трех вышеупомянутых фондов времени используют так называемый эффективный фонд времени, который учитывает потери рабочего времени, связанные с отпусками (очередными, административными, по учебе, по болезни, в связи с родами), а также с различными гособязанностями.

Расчет Ф эф одного работающего представлен в таблице 9.3.

2. Конструкторская часть

2.1 Обоснование способа производства

Многие детали современных машин, аппаратов и приборов изготовить механической обработкой либо невозможно, либо очень длительно и дорого. На помощь приходит литейное производство. Литая деталь может быть получена различными методами: литьем в песчаные формы, литьем в кокиль, литьем в оболочковые формы, литьем по выплавляемым моделям. Выбор способа литья выбирается характером производства детали: индивидуальное, серийное, массовое.

Наиболее целесообразным способом из всех приведенных способов изготовления детали, является литье по выплавляемым моделям, так как только при этом способе литья возможно получение детали:

из жаропрочного сплава с направленной (монокристаллической) структурой;

с высокой чистотой и точностью поверхности.

Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов, сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов, со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Ra=1,25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10-го квалитетов).

Вследствие химической инертности и высокой огнеупорности оболочек форм, пригодных для нагрева до температур, превышающих температуру плавления заливаемого сплава, создается возможность эффективно использовать методы направленной кристаллизации, управлять процессом затвердевания для получения герметичных прочных тонкостенных точных отливок, либо монокристаллических деталей с высокими эксплуатационными свойствами. Указанные возможности метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить готовую деталь, дополнительная обработка которой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономятся энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях.

Отливки по выплавляемым моделям изготовляют практически из всех литейных сплавов: углеродистых и легированных сталей, коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, чугуна, цветных сплавов и др.

В связи с тем, что "Матрица" изготавливается из сплава ЖС6У имеет большие габариты, единственным рациональным способом ее изготовления на сегодняшний день является литье по выплавляемым моделям.

2.2 Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью отливки понимают соответствие ее конструкции требованиям литейного производства.

Литьем по выплавляемым моделям называется способ изготовления отливок путем, заполнения расплавленным металлом разовых форм, полученных по разовым выплавляемым (растворяемым, выжигаемым) моделям и подвергнутых перед заливкой прокаливанию при высоких температурах. Разработка технологического процесса изготовления отливки начинается с анализа технологичности конструкции детали. Технологичной является такая конструкция детали, которая позволяет изготовить отливку, отвечающую требованиям, предъявляемым к точности, шероховатости поверхности и физико-механическим свойствам металла и качеству при наименьших затратах производства.

Оценка технологичности заключается в следующем:

) проверка толщины стенки отливки во всех сечениях;

) проверке равномерности сечения в различных местах конструкции;

) анализ конфигурации отливки.

Толщина стенок проверяется с целью установки возможности получения детали литьем по выплавляемым моделям. Наименьшая толщина стенок отливки, которая может быть выполнена в отливке, равна 0,5…0,7 мм. В рассматриваемой отливке "Матрица" - толщина стенок составляет 70 мм, что является допустимой толщиной. По данному показателю деталь технологична.

Причина изготовления отливки методом литья по выплавляемым моделям является ее серийность снижение трудоемкости и стоимости изготовления изделия.

2.3 Разработка технологии получения отливки ЛПВМ

Рисунок 2.1 - Общая схема технологического процесса

2.3.1 Оформление чертежа "Элементы литейной формы"

Оформление чертежа производится в соответствии с ГОСТом 31125-88 "Правила графического выполнения элементов литейной формы и сплавов.

Согласно указанным правилам, чертеж элементов литейной формы выполняется на карте заготовки или на копии чертежа детали. Надпись "Элементы литейной формы" помещается над основной надписью чертежа.

Литниковую систему изображают в масштабе чертежа сложной тонкой линией. Если близкое расположение и необходимо изображать литниковую систему в масштабе, то разрешается изображать ее без учета масштаба.

Припуски на механическую обработку изображаем сплошной тонкой линией. Припуски назначаем на самые тонкие поверхности, чтобы упрочнить отливку.

Точность отливки регламентируется ГОСТ 26645-88. Величина припуска на механическую обработку устанавливаем на основании данного ГОСТа, в зависимости от допуска и размеров отливки для обработки каждого элемента. Класс точности отливок на размеры и припуск зависит от способа литья отливки (5-6-5-4 ГОСТ 26645-85). Припуски назначаем только на те поверхности которые подвергаются впоследствии механической обработке.

2.3.2 Выбор типа и расчет литниково-питающей системы

Литниково-питающая система (ЛПС) служит для обеспечения заполнения литейной формы металлом с оптимальной скоростью, исключающей образование в отливке недоливов и неметаллических включений, и компенсации объемной усадки в период затвердевания отливки с получением в ней металла заданной плотности. ЛПС должна также удовлетворять требованиям технологичности при изготовлении моделей, форм и отливок. Необходимо стремиться к уменьшению ЛПС, так как излишнее их развитие ведет к перерасходу металла, завышению затрат труда, низкой эффективности использования оборудования и площадей.

При выборе конструкции ЛПС необходимо стремиться к соблюдению следующих принципиальных положений, направленных на получение годных отливок и на экономичность их производства:

) обеспечивать принцип направленного затвердевания, т.е. последовательного затвердевания от наиболее тонких частей отливки через ее массивные узлы к прибыли, которая должна затвердевать последней;

) наиболее протяженные стенки и тонкие кромки ориентировать в форме вертикально, т.е. наиболее благоприятно для их спокойного и надежного заполнения;

) создавать условия для экономичного и механизированного производства отливок, в том числе: унификацию типов размеров ЛПС и их элементов с учетом эффективного использования оснастки, имеющегося технологического оборудования, печей; возможность применения модельных блоков и форм с металлическими каркасами; удобство выполнения и минимальный объем механической обработки при отрезке отливок и последующем изготовлении из них деталей.

По классификации существует семь типов ЛПС: с центральным стояком, с горизонтальным коллектором, с вертикальным коллектором и другие.

Для исследуемой детали выбираем систему VI типа (верхняя прибыль). Эта прибыль представляет собой резервуар металла над главным тепловым узлом отливки, получаемой в одноместной форме. Металл в прибыль заливают из ковша. Сосредоточение наиболее горячего расплава в верхней части прибыли приводит к созданию в форме наиболее благоприятного для питания отливки градиента температур. Отличаясь вследствие этого высокой питающей способностью, верхняя прибыль надежно обеспечивает получение плотного металла крупных высоконагруженных литых деталей.

На чертеже литниковую систему выполняем сплошной тонкой линией. Сечения элементов литниковой системы выносим на поле чертежа, они не штрихуются. У каждого сечения элементов литниковой системы допускается указывать площадь сечения в квадратных сантиметрах, количество сечений и их суммарную площадь.

2.3.3 Расчёт элементов питания методом вписанных сфер

Диаметр сферы вписанной в верхний узел, определяется по чертежу отливки. Для обеспечения полного заполнения формы диаметр сферы выбирается наибольший и составляет:у= 70мм.

Шейка прибыли рассчитывается по следующим формулам:

§Толщина (диаметр):

ш= (1.1,2) хDу= (1.1.2) х70=70.84мм

Примем aш=70мм.

§Ширина:

ш=aш=70мм.

§Высота:

ш= (0,2.0,5) хDу= (0,2.0,5) х70=14.35мм

Примем hш=20мм.

§Толщина нижнего основания:

п=k1хDу=1,55х70=108мм,

где k1=1,55 - коэффициент, отражающий характер и величину усадки сплава .

§Ширина нижнего основания:

п=aп=108мм;

§Угол при вершине конуса: a=10.15°.

§Высота прибыли:

¢n= (2,5.3) хDу= (2,5.3) х70=175.210мм.

Принимаемh¢n= 180мм.

§Радиус действия прибыли:

д=k3хDУ=2,5х70=175мм,

где k3=2,5 - коэффициент, отражающий характер и величину усадки сплава.

2.3.4 Разработка чертежа отливки

Чертеж отливки выполняем на основании чертежа элементов литейной формы. Он содержит технические требования и все данные необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки.

При вычерчивании отливки все припуски и допуски учитывают с указанием их величины, в соответствие с ГОСТом 26645-88. Припуски назначают на механическую обработку, усадку сплава.

Внутренний контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполняемых в литье, вычерчиваем сплошной тонкой линией. Остатки питателей, выпоров, промывников, стояков и прибылей, если они не удаляются полностью в литейном цехе, - вычерчиваем тонкой линией. При обрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т.д. линию реза выполняем сплошной тонкой линией; при огневой резке - сплошной волнистой линией.

2.3.5 Конструирование пресс-формы модели

Пресс-форма - форма для изготовления выплавляемых моделей. Они должны отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать получение моделей с заданной точностью и чистотой поверхности; иметь минимальное число разъёмов при обеспечении удобного и быстрого извлечения моделей; иметь устройства для удаления воздуха из рабочих полостей; быть технологичными в изготовлении, долговечными и удобными в работе.

При серийном и массовом производстве отливок рекомендуется изготовлять пресс-формы по эталону, из металлических легкоплавких сплавов. В таких пресс-формах можно изготовить до нескольких тысяч моделей с удовлетворительной точностью.

Пресс-форму проектируют на основании чертежа отливки, который составляется по чертежу детали. На чертеже указывают плоскость разъёма пресс-формы, припуски на обработку, базовую поверхность, место подвода металла, размеры элементов литниковой системы (обычно питателей), и технические требования, предъявляемые к отливке.

Пока еще нет способа расчета полости пресс-форм, который бы гарантировал получение отливок с размерами, отвечающими чертежу. В зависимости от принятой технологии колеблется усадка модельного состава и металла, изменяется расширение оболочковой формы. Изменение этих величин зависит от модельного состава, материала формы, способа уплотнения наполнителя, вида и температуры заливаемого металла, а также от геометрической формы самой детали и расположения ее в литейном блоке.

Формообразующие поверхности пресс-форм, изготовляемых на металлорежущих станках, необходимо полировать. Сопрягаемые поверхности пресс-форм (стыковые), поверхность штырей, втулок, колодок и других подвижных частей следует выполнять с шероховатостью Ra = 0,8-0,4 мкм; поверхности, образующие литниковую систему, с Ra = 1,6-0,8 мкм; остальные нерабочие части пресс-форм можно выполнять с Rz = 40-10 мкм.

Для детали "Матрица" с проектирована одногнёздная алюминевая пресс-форма с вертикальным разъёмом.

2.3.6 Оценка экономической целесообразности разработанной технологии

При проектировании технологического процесса необходимо провести оценку экономической целесообразности, т.е. произвести приблизительную оценку разработанной технологии по признаку рационального расходования металла.

Известно: вес отливки равен 18 кг,

вес литниково-питающей системы равен 40 кг,

вес детали по чертежу равен 12 кг.

Выход годного:

где Qотл - вес отливки, кгж. м. - вес жидкого металла, приходящегося на одну отливку:

, (2.3.6.2)

где Qл. с. - вес литниково-питающей системы, кг.

ВГ =18 / (18+ 40) *100% = 31%.

Коэффициент использования заготовки:

, (2.3.6.3)

где Qдет - вес детали по чертежу, кг.

КИЗ = 12/18 = 0,66.

Коэффициент использования металла:

, (2.3.6.4)

где Qн. р. - норма расхода металла на одну деталь (отливку):

, (2.3.6.5)

где gоп - масса безвозвратных потерь и неиспользуемых отходов, кг:

н. р. = 20;

КИМ = 18 /20 =0,9

В результате получили: выход годного составил 31%, коэффициент использования заготовки 0,66, коэффициент использования металла 0,9.

На основе полученных значений можно сделать вывод, что разработанный технологический процесс является экономически целесообразным по признаку рационального расходования металла.

3. Технология изготовления отливки Матрица

3.1 Технология изготовления модели

3.1.1 Подготовка исходных материалов

В условиях данного производства для изготовления моделей используется модельный состав, исходными материалами которого являются: карбид марки А гранулированный ГОСТ 2081 (далее по тексту мочевина), состав модельный ЗГВ - 101, масса модельная регенерированная (далее по тексту регенерат).

К свойствам модельного состава предъявляется комплекс требований, которые зависят от конфигурации, размеров и назначения отливки, необходимой размерной точности, вида производства, принятого технологического варианта процесса изготовления оболочек форм, требований к уровню механизации и экономическим показателям производства. Свойства данного модельного состава достаточно обеспечивают получение качественных моделей при одновременной технологичности состава (простоте его приготовления, удобстве использования, возможности утилизации).

Приготовление мочевины.

Дробление мочевины.

Ссыпают мочевину из мешка в ларь, затем ее раздробляют молотком на куски размером не более 20´20´20мм.

Размол мочевины.

Пересыпают мочевину в вибромельницу ВМ-50 совком. Открывают вентиль охлаждения вибромельницы, нажимают кнопку "вкл." и производят помол в течение 30-50 минут. В завершении процесса нажимают кнопку "стоп" и закрывают вентиль охлаждения вибромельницы.

Сушка мочевины.

Ссыпают мочевину в тару совком, высота насыпного слоя 15см не более. Устанавливают тару с мочевиной в сушильный шкаф и подсушивают при температуре 60 - 80°С 2 часа, не менее, при включенной вытяжной вентиляции и рециркуляции воздуха. Контроль режима сушки осуществляют при помощи потенциометра КСПЗ ГОСТ7164, работающего в автоматическом режиме. Естественным путем мочевину остужают до комнатной температуры. Тару с подсушенной мочевиной хранят в сушильном шкафу.

Рассев мочевины.

Мочевину совком загружают в бегуны и размельчают в течение 10 - 15 минут. Подставляют под желобок вибрационного сита тару, затем загружают размельченную мочевину совком в сито и включают, нажав на кнопку "Пуск". Просеяв мочевину, нажимают кнопку "Стоп" вибрационного станка. Просеянную мочевину ссыпают в тару и ставят в сушильный шкаф.

Размельчение и просеивание мочевины производится непосредственно перед процессом приготовления модельной массы.

Подготовка модельного состава ЗГВ - 101.

Включают обогрев печи, открыв вентиль подачи пара. Давление пара по манометру должно быть 0,1мПа (1кгс/см2). Загружают модельный состав впечь, максимальная загрузка 40кг или не более 3/4 объема ванны печи. Затем модельный состав доводят до полного расплавления, периодически помешивая лопаткой. При достижении полного расплавления модельного состава замеряют его температуру термометром. Температура должна быть 80 - 100°С. В завершение процесса давление пара снижают до 0,04 - 0,05мПа (0,4 - 0,5кгс/см2), прикрыв вентиль подачи пара.

Примечания:

подготовку модельного регенерата производят аналогично,

модельный состав ЗГВ - 101 и регенерат готовят в разных печах,

неиспользованный расплавленный модельный состав разрешается хранить в печи при давлении пара не более 0,05мПа (0,5кгс/см2),

допускается при необходимости подготовку модельного состава ЗГВ - 101 вести с добавлением 1% (от массы состава) триэтаноламина при температуре 90 - 100°С с тщательным перемешиванием, в течение 10 - 15 минут.

3.1.2 Приготовление модельной массы МВ

Предварительное приготовление модельного состава состоит в поочередном расплавлении составляющих с последующей подачей на операцию приготовления пастообразного состава. Для получения данной отливки наиболее целесообразными являются модельные составы 1-й группы. Модельные составы других групп имеют ряд недостатков: имеют высокую температуру каплепадения, смачиваемость суспензией и высокий коэффициент расширения при нагреве, высокую вязкость и др. Будем использовать модельную массу ЗГВ-101, как наиболее полно отвечающую поставленным требованиям.

Модели из модельной массы ЗГВ-101 получаются прочными, теплостойкими, точными, с твердой и чистой поверхностью, при хранении в сухом месте хорошо сохраняют качество поверхности и размерную точность.

Для приготовления модельной массы МВ используют модельный состав ЗГВ - 101, и мочевину. Соотношение модельного состава ЗГВ - 101 и мочевины 1: 1 по массе.

для элементов литниковой системы модельную массу МВ готовят из модельного регенерата,

модельную массу из ЗГВ - 101 и из модельного регенерата готовят в разных термостатах.

Последовательность процесса.

Включают термостат с глицериновым обогревом. Индекс потенциометра КСП - 3 устанавливают на температуру 75 - 80°С. Расплав модельного состава перемешивают в печи лопаткой для полного исчезновения нерасплавленных кусков и осадка.

Устанавливают ведро у носка печи, наклоняют печь поворотом рычага и наполняют его модельным составом. Затем ведро с содержимым взвешивают и фиксируют результат на листке. Выливают расплав в термостат, не допуская пролива, и взвешивают пустое ведро, также фиксируя результат.

Вычисляют количество модельного состава. При необходимости (если залитого в термостат количества модельного состава недостаточно) повторяют операцию. Рекомендуемое количество модельного состава, залитого в термостат 8-12 кг, но не более 14 кг.

Измеряют температуру модельного состава термометром. Температура расплава перед загрузкой мочевины должна быть 75 - 85°С.

В предварительно взвешенное пустое ведро совком загружают мочевину. Взвешивают ведро с мочевиной и отмеренное количество совком загружают в ванну термостата в 2 или 3 приёма, перемешивая массу лопаткой после каждой загрузки.

Устанавливают мешалку над ванной термостата и опускают её, нажав на кнопку "Вниз", до полного погружения лопастей. Закрывают крышкой термостат и включают мешалку.

Перемешивают смесь по всей высоте до получения однородной массы. В готовой модельной массе не допускается наличие комочков мочевины. Время перемешивания 20 - 30 минут.

В связи с высокими требованиями к размерной точности и качеству поверхности отливки, систематически контролируется качество исходных материалов, и проверяются свойства модельного состава. Контролируют прочность, пластичность, твердость, теплоустойчивость, температуру размягчения, плавления, воспламенения, кипения, вязкость, плотность, зольность, жидкотекучесть, объемную и линейную усадку, расширение при нагреве, качество поверхности моделей или специальных образцов.

3.1.3 Выбор, расчет, характеристика оборудования и технология приготовления модельной массы

Для приготовления модельной массы используем установку модели ПБ 1646, характеристика которой приведена в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Техническая характеристика установки модели ПБ 1646:

ПараметрыНаибольшая производительность, л/ч63Наибольшее давление в мазепроводе, Мпа1Температура модельной массы на выходе, ˚С70-80Содержание воздуха в модельной массе, %0-20Температура воды в насосно-нагревательной станции, ˚С40-90Давление пара, Мпа0,11-0,14Температура пара, ˚С100-110Расход: пара, кг/ч сжатого воздуха, м3/ч воды, м3/ч 25 0,5 1Мощность нагревателей, кВт24Установленная мощность, кВт34,1Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 1100 900 1300Масса, кг500

Рр=38324,24/ (1812*20) =1,06;

Rз = 1,06/2 = 0,53.

Т.о. необходимое количество установок для приготовления модельного состава равно 2.

3.1.4 Изготовление модели детали

Процесс изготовления моделей в пресс-формах включает подготовку пресс-формы, введение в ее полость модельного состава, выдержку модели до затвердевания, разборку пресс-формы и извлечение модели, а также охлаждение модели до температуры производственного помещения.

Требования к пресс - формам.

В работу допускаются пресс-формы с наличием оформленного паспорта с заключением о её годности. Перед началом работы проверяют состояние пресс-формы, на её рабочих частях не должно быть забоин, глубоких рисок и других дефектов, ухудшающих геометрию и внешний вид модели. Зажимные приспособления должны быть исправными. На формообразующих поверхностях и плоскостях разъёма пресс-формы не допускаются остатки модельной композиции. Перед работой смазывают рабочие полости пресс-формы при помощи кисти смазкой состава: эфиральдегидная фракция (далее ЭАФ) - 95 - 97%, касторовое масло - 3 - 5%. Необходимо учесть, что обильная смазка ухудшает качество поверхности моделей.

Пресс-форму собирают в строгой последовательности для данного типа. Зажимы должны быть плотно завернуты, при необходимости с помощью ключей.

Температура пресс-формы оказывает важное, часто решающее влияние на качество моделей. Пресс-формы перед началом работы обычно подогревают введением в них модельного состава. При этом первые (одна - две) модели направляются на переплав.

Оптимальная температура пресс-формы зависит от свойств состава и формы моделей. Для данного модельного состава она находится в пределах 22 - 28ºС. Колебания температуры пресс-формы вызывают снижение размерной точности моделей, а низкая температура ее увеличивает внутренние напряжения в моделях и приводит к короблению и образованию трещин в них.

За время разборки для выема моделей и сборки пресс-формы обычно не успевают охладиться до оптимальной температуры. Поэтому применяют принудительное охлаждение их погружением в воду или обдувкой.

Запрессовка модельной композиции.

Запрессовку модельной композиции МВ производят на пневмопрессах. Собранную пресс-форму устанавливают на столе пресса так, чтобы заливочное отверстие находилось под штоком пневмопресса. Далее подбирают стакан для запрессовки модельной композиции в зависимости от объема модели, или согласно указаниям в подетальной технологии. Ход штока должен обеспечивать заполняемость пресс-формы с минимальным остатком модельной композиции (далее по тексту пресс-остаток) в стакане. Смазывают пуансон и стакан смазкой, ставят стакан на пластину, загружают в него модельную композицию совком из термостата или раздаточной печи. Температуру модельной композиции поддерживают в пределах 60 - 85°С при помощи потенциометра КСПЗ. В процессе работы производят периодическое перемешивание модельной композиции механической массомешалкой.

Устанавливают стакан с порцией модельной композиции на заливочное отверстие, вставляют в стакан пуансон и производят запрессовку. Делают выдержку под давлением. Далее давление убирается, стакан снимается, вытаскивается пуансон и удаляется пресс-остаток.

Запрессовку модельной массы производится на пневмопрессах М31

Расчет потребного количества оборудования производится по формуле:

где Q - годовой объем работ выполняемых на данном виде оборудования, шт.;

Ф д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

В р - расчетная производительность (на 10 % меньше паспортной);

R H - коэффициент неравномерности;

для серийного производства:

H = 1 - 1,2;

Р р = (130933,7·1) / (2030·20) = 1,22;

Интенсивность использования оборудования, относительно действительного фонда времени регламентируется коэффициентом загрузки R з, он должен быть в пределах

R з = 1,22/2 =0,61.

Т.о. необходимое количество прессов 2 штук.

Таблица 3.2 - Техническая характеристика пневмопресса М31

ПараметрыНаибольшая производительность: по числу запрессовок в час 250Усилие выдавливания массы, Па (1-4) - 105Наибольший объем запрессовки, л10Усилие поджатия пресс-формы, кг1300Температура модельного состава на выходе, ˚С70Установленная мощность, кВт1,5Диаметр цилиндра, мм175Ход поршня, мм150Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 1010 590 1556Масса, кг1750

3.1.5 Контроль моделей и их отделка

Отделку моделей и подготовку их к сборке проводят совместно контролем их качества. Зачищать модели и контролировать их качество следует только после их выдержки до полного охлаждения - не менее 5 часов.

На моделях не допускаются трещины, неспаи, незаливы, утяжины, коробление и другие грубые дефекты.

Заусенцы и облой на моделях устраняют по плоскостям разъёма пресс-формы ножом. Дефекты и шероховатость на поверхностях модели отливки затирают при помощи горячего ножа и чистой салфетки, используя модельный состав: церезин 50 - 80%, вазелин 20 - 50%. Для нагрева ножей используют электроплиту.

На модели допускается заделка единичных дефектов в виде воздушных пузырей, утяжек, царапин, мелких не сквозных трещин и т.п. модельным составом КПЦ - 1б, не нарушая размеров модели отливки.

Для удаления крошек, модель протирают марлей или салфеткой и обдувают сжатым воздухом.

3.1.6 Сборка модельных блоков

Подбирают необходимые элементы литниковой системы для сборки блока согласно подетальной технологии.

Сборку моделей в блоки производят по фотоэталону или эскизу согласно инструкции с использованием "паука". Проверяют наличие литых номеров деталей (штампов). На модель литниковую систему (прибыль) и на образец для химического анализа иглой пишут порядковый номер отливки, марку сплава.

В прибыли делают воздухоотводы для удаления воздуха из полости модельного блока во время воздушно - аммиачной сушки.

Для увеличения адгезии на прибыль модели рамки иглой наносят сетку (глубина риски до 1мм ориентировочно, размеры ячеек менее 30´30мм ориентировочно).

Собирают блок на "паук" с помощью паяльника согласно эскизу подетальной технологии, контрольному образцу на сборку блока. При необходимости места пайки промазывают модельным составом КПЦ-1б с помощью кисти. Не допустимы поднутрения на блоках, трещины, раковины, зазоры в местах пайки, подтеки модельной композиции и повреждения горячим паяльником. При припаивании модели необходимо зачищать место спая, выполняя плавные переходы от питателя на модель.

Припаивают к литниковой системе образец на химический анализ, согласно подетальной технологии.

На всех элементах литниковой системы чертилкой указывают индекс материала.

Собранный блок обдувают сжатым воздухом и протирают сухой салфеткой для удаления с поверхности крошек. Далее необходима выдержка для полного охлаждения всех частей модельного блока до температуры производственного помещения. Собранный необлицованный блок хранят не более 7 суток.

3.1.7 Контроль блоков

Проверяют внешним осмотром качество и правильность сборки модельного блока согласно эскизам и фотоэталонам. К обязательной проверке относится также проверка качества склейки элементов литниковой системы с моделью визуально. Здесь не допускаются трещины, неспаи, подтеки, раковины. Проверяют наличие и правильность маркировки индекса материалов на детали и на всех элементах литниковой системы.

3.2 Технология изготовления керамической оболочки

Литейная форма - инструмент для обработки расплава металла в целях получения отливок с заданными размерами, шероховатостью поверхности, структурой и свойствами. Основа способа литья по выплавляемым моделям - оболочка: неразъемная, горячая, негазотворная, газопроницаемая, жесткая, с гладкой контактной поверхностью, точная.

Известны два типа оболочек в зависимости от способа их изготовления: многослойные, получаемые нанесением суспензии с последующей обсыпкой и сушкой, и двухслойные, получаемые электрофоретическим способом.

В данной технологии используется многослойная оболочка. Поверхность блока моделей смачивают суспензией окунанием и тут же обсыпают зернистым материалом. Суспензия прилипает к его поверхности и точно воспроизводит конфигурацию; зернистый же материал внедряется в слой суспензии, смачивается ею, фиксирует суспензию на поверхности блока, создает скелет оболочки и утолщает ее.

3.2.1 Приготовление исходных материалов

3.2.1.1 Приготовление гидролизованного этилсиликата

Исходные материалы:

§Этилсиликат 40 ГОСТ 26376-80;

§Растворитель - спирт этиловый (головная фракция);

§Кислота соляная - ГОСТ 3118-77;

§Вода дистиллированная;

§Кислота уксусная.

1. Гидролиз ЭТС

Гидролиз - это процесс замещения содержащихся в этилсиликате этоксильных групп (С2Н5О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде.

Гидролизу подвергают этилсиликат для придания ему свойств связующего. Гидролиз сопровождается поликонденсацией (объединение различных или одинаковых молекул в одну с образованием полимеров и выделением простейшего вещества)

(C2H5O) 4 + H2O = Si (C2H5O) 3OH + C2H5OH

Таблица 3.3 - Состав гидролизованного ЭТС-40

ЭТС-401 лГОСТ 26371-74 ЭАФ1,15 лОСТ 18-121-80 Н2О80 мл- HCl40 млГОСТ 3118-72

Гидролиз этилсиликата для получения связующих растворов проводят подкисленным раствором воды в спирте или ацетоне, так как этилсиликат и вода хорошо растворяются в них. Для ускорения реакции гидролиза применяют кислоты, чаще всего соляную кислоту HCl. Обычно гидролизованный раствор этилсиликата (ЭТС) содержит 0,2-0,3 % HCl.

Последовательность процесса.

Приготовление подкисленной воды: отмеренное количество кислоты вливают в дистиллированную воду и смешивают. Добавляют подкисленную воду растворителя в количестве »10 % от общего количества растворителя и тщательно перемешивают. Заливают в гидролизер ½ часть ЭТС-40, включают перемешивание и вливают ½ часть подкисленной воды. Смесь перемешивают в течение 8.10 минут. Вливают в гидролизер ½ часть общего количества растворителя, предназначенного для разбавления ЭТС-40 и оставшуюся часть исходного ЭТС-40. Перемешивают 2.3 минуты. Вливают в гидролизер оставшуюся часть подкисленной воды, смесь перемешиввают в течение 8.15 минут. Вливают оставшуюся часть растворителя, смесь перемешивают в течение 10.15 минут. Выключают гидролизер. Общее время гидролиза 35.40 минут, температура гидролиза »45 °С. Сливают гидролизат в полированные емкости и охлаждают до комнатной температуры.

Срок годности гидролизата не более 3-х суток, с момента его изготовления.

Гидролизат должен обеспечивать следующие показатели:

2 = 18¸22 %= 0,18¸0,24 %

Вязкость - 9,5¸11,5 сантистоксов.

Вязкость гидролизата проверяется перед выдачей для работы.

3.2.1.2 Подготовка дистенсилиманита

Полученный дистенсилиманит прокаливается в камерных печах с электрообогревом при 950-1000 °С в течение 3-х часов. Высота насыпанного слоя в противне 120-130 мм. Прокаленный дистенсилиманитовый концентрат просеивается через сито. Режим прокаливания записывается на диаграмму. Контроль дистенсилиманита производится на содержание несвязанного железа. Допускается содержание от 0,09 до 1,0 %.

3.2.2 Приготовление керамической суспензии

Суспензия для оболочковых форм - это взвесь твердых различной величины окатанных частиц огнеупорной основы в жидкости.

Керамическая суспензия готовится на основе гидролизата или силлиманита. В ёмкость для суспензии, тщательно очищенную, от остатков старой краски вливают через сито (80 - 90%) расчётного количества гидролизата. Устанавливают винт краскомешалки над ёмкостью, опустив на нужную высоту, и включают её.

Совком небольшими порциями засыпают силлиманит. Для суспензии на первый слой ориентировочное соотношение материалов: 3,5 кг силлиманита на 1 литр гидролизата. Для упрощения доводки суспензии по вязкости, рекомендуется готовить её с вязкостью на верхнем пределе по таблице 3.4

Литье – один из способов обработки различных металлов. С его помощью можно создавать предметы разного размера и конфигурации. Это наиболее простой и доступный способ, который осуществляется с помощью специального оборудования. Сейчас многие производители предлагают строительство мини-завода «под ключ».

Это значит, что будет разработан индивидуальный проект производственного комплекса, планировка расположения цехов, размещения оборудования, подведение всех необходимых коммуникаций.

Почему выгодно обратить внимание на готовые комплексы «под ключ»? Потому что:

• производители точно рассчитывают необходимую производственную площадь;
• максимально эффективно размещают коммуникации;
• предоставляют полный спектр услуг по наладке оборудования;
• приобретая завод «под ключ», можно сразу приступать к процессу производства.

Если выбор сделан в пользу такого комплекса, то следующим шагом в организации бизнеса будет поиск заказчиков. Изделия из литьевого металла пользуются большим спросом практически во всех отраслях промышленности:

• станкостроении;
• автомобильной отрасли;
• приборостроении;
• производстве бытовой техники;
• судостроении;
• производстве медицинского и стоматологического оборудования;
• ювелирном искусстве;
• изготовлении предметов декора дома и приусадебного участка;
• отрасли строительных материалов.

Преимущества мини-завода именно в компактных размерах и возможности производить изделия небольшими партиями. Часто крупные предприятия вынуждены отказывать мелкооптовым заказчикам, поскольку переналадка оборудования довольно проблематична.

А мини-завод – это автоматизированный комплекс: чтобы переключиться на новый вид производимых изделий или металлических заготовок необходимо лишь внести изменения в программный комплекс и изготовить новые пресс-формы. А стоимость нестандартных деталей по индивидуальному заказу в несколько раз выше типового производства.

Литейный завод

Еще одним преимуществом мини-заводов «под ключ», является то, что они спроектированы так, что могут обрабатывать все виды металлов, в то время как крупномасштабные линии имеют для этого отдельные цеха.

Какие виды металла можно использовать для работы

С помощью литейного оборудования можно производить детали и заготовки из следующих видов металла:

• чугуна;
• стали;
• меди;
• алюминия;
• бронзы;
• латуни.

Сталь – наиболее распространенный металл для изготовления различных деталей. На производственном оборудовании можно обрабатывать метал следующих марок:

• низколегированная;
• высоколегированная;
• углеродистая;
• легированная сталь.

Этот материал широко используется в машиностроении и станкостроении благодаря своим высоким показателям прочности и пластичности. Не менее популярны и изделия из чугуна. Наибольший спрос предоставляют мебельные компании, которые изготавливают чугунные элементы мебели и декора.

Алюминий – один из самых распространенных видов металла, он характеризуется податливостью к обработке, легкостью, а добавление в состав магния или меди обеспечивает высокую прочность изделию. Технологии современного оборудования позволяют отливать алюминиевые детали и заготовки любой сложности, конфигурации (массой от 100 грамм и до нескольких тонн).

Способы литья

В зависимости от марки металла, вида, размера, формы будущей отливки, выбирается наиболее подходящий и экономически обоснованный способ литья. В настоящее время существуют около 50 методик, но наиболее распространенными считаются следующие:

• литье в кокиль;
• литье под давлением;
• в песчаные формы;
• по выплавляемым моделям.

Кокиль – модель-форма, в которую заливается расплавленный металл, после остывания получается готовое изделие. Это наиболее популярный способ литья, однако, он требует большого профессионализма на этапе изготовления кокиля, поскольку здесь важна точность, ведь от качества формы будет зависеть конечный результат.

Для крупносерийного производства этот способ наиболее выгоден, поскольку кокиль изготавливается один раз, а эксплуатироваться может до нескольких тысяч. При литье в кокиль минимальная толщина стенок детали должна быть 3 мм, а масса изделия – от 20 г до 50 кг.

Литье под давлением также один из популярных способов. Для него используют специализированные автоматические машины. Для различных сплавов металлов используют или метод низкого давления, или высокого. Технология несложная:

• металл плавится в печи;
• подается под давлением в специальную пресс-форму, которая имеет очертания будущей отливки. Давление может быть в пределах от 8 до 700 МПа;
• после остывания получается готовое изделие.

Литье в земляные или песчаные формы – один из наиболее древних способов, но им успешно пользуются и по сегодняшний день. Для начала изготавливают модель, с помощью которой делают отпечаток в песчано-глинистой смеси. При этом следует предусмотреть припуски на последующую механическую обработку изделия. Сама модель может быть деревянной, пластмассовой или металлической. Этот способ подходит для монолитных и крупных деталей, с его помощью можно отливать изделия массой до 40 т.

Составные элементы мини-завода и их технические характеристики

Российская компания ООО «Стандарт» предлагает организовать «под ключ» мини-литейный завод для осуществления литья металла кокильным способом. Такой комплекс может работать с алюминием, медью, сталью и их сплавами. На станках можно отливать изделия любой формы и конфигурации благодаря возможности самостоятельно изготавливать формы-матрицы.

В комплект мини-завода «под ключ» входит следующее оборудование:

• отражательная печь – она необходима для плавления металла. Технические характеристики:
  • вариант энергоносителя – газ, электричество, отработанное топливо, солярка;
  • энергопотребление – 1 баллон газа на 20 часов работы или 30 кВт/ч;
  • емкость бункера – до 1 т;
  • производительность – до 600 кг/ч;

• кокильный станок – необходим для непосредственной отливки изделий. Он может быть двух видов:
  • однопозиционный – для изделий, которые не имеют обратных углов. Форма может раскрываться только в одну сторону;
  • многопозиционный – предназначен для деталей сложных форм, кокиль раскрывается вверх и вниз.

Технические характеристики:

• потребляемая мощность – до 2,5 кВт/ч;
• оказываемое усилие на сжатие – до 190 т;

• кокиль – форма для будущих изделий – при необходимости ее может изготавливать компания по индивидуальным чертежам.

Обзор некоторых вариантов производственных комплексов «под ключ»

Кроме оборудования, работающего с применением кокилей, существуют и другие производственные комплексы.

Прессовая машина для литья металла. Она предназначена для работы с пресс-формами и наиболее часто используется при изготовлении деталей из цветного металла. Характеристики:

• создаваемое давление – от 33 до 135 МПа;
• потребляемая мощность – 30 кВт/ч;
• максимальный вес одной отливки – 6 кг (алюминий);
• стоимость – 700 000 рублей.

Машинный комплекс «под ключ» PR-1000 от компании АБ Универсал предназначен для отливки цветных металлов, характеризуется полной расплавкой, бесшлаковым литьем, точным наполнением пресс-форм – это обеспечивает высокое качество готовых изделий. Характеристики:

• объем тигля – до 2000 см 3 ;
• максимальная масса одной отливки – до 5,4 кг (алюминий);
• максимальная высота опоки – 400 мм;
• диаметр опоки – до 500 мм;
• мощность – 30 кВт;
• габариты – 2000*1500*850 мм;
• стоимость – 1 500 000 рублей.

Производственный комплекс DTC-280 «под ключ» от компании Глобал-Маш предназначен для изготовления литых изделий из цветных металлов. Технические характеристики:

• размеры форм – от 250 до 680 мм;
• давление прессования – до 188,4 МПа;
• площадь отливки – до 290 см 3 ;
• мощность – 18,5 кВт;
• габариты – 2560*1410*6420 мм;
• вес – 11500 кг;
• стоимость – 6 000 000 рублей.

Расценки на производимую продукцию

Для того, чтобы определить, выгодно ли приобретать готовый мини-завод «под ключ», необходимо сопоставить собственные затраты со стоимостью конечной продукции. Унифицировать цены в отрасли довольно сложно, поскольку они формируются с учетом изготовления кокиля или пресс-форм, а также объема производства, вида металла, сложности изделия. Поэтому стоимость работ будет рассчитываться для каждого заказчика индивидуально. Можно привести пример расценок на отливки из различных металлов:

• серый чугун – от 69 рублей за кг;
• легированный чугун – от 170;
• высокопрочный чугун – от 118;
• углеродистая сталь – от 87;
• низколегированная сталь – от 126;
• легированная сталь – от 210;
• жаропрочная сталь – от 350;
• отливки из алюминиевых сплавов – от 320;

медные отливки – от 580.

Видео: Литье по выплавляемым моделям

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе рассматривается производство деталей из металла полученных литейным способом различных форм и размеров.

Обработка полученных деталей различными способами с применением разной оснастки для получения заданной шероховатости поверхности. Ознакомление со станками с ЧПУ управлением, принцип их работы.

ЛИТЕЙНЫЙ ЦЕХ

Литейное производство

Литейное производство -- отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей и заготовок путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали. В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка -- готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют способом литья в землю.

Способы литья

По использованию литейных форм специальное литье делится на группы.

Первая группа -- литье в разовые неразъемные литейные формы из дисперсных материалов с сохранением гравитационного метода заполнения формы сверху из ковша через литниковую систему, как в традиционном способе.

Вторая группа -- литье в полупостоянные или постоянные разъемные формы с сохранением гравитационного метода заполнения формы сверху из ковша через литниковую систему.

Характерными признаками третьей группы методов являются дополнительные воздействия на расплав при заполнении формы и затвердевании отливки. Тип и конструкция литейной формы определяются в этих случаях требованиями к отливкам и параметрами воздействия на расплав и кристаллизующиеся отливки, главным образом, тонкостенные или отливки, сочетающие массивные и тонкие части. В числе этих требований следующие:

• а) запрессовка металла в форму с высокими скоростями поршневой системой -- литье под давлением. Этот способ предусматривает применение лишь металлических разъемных литейных форм (пресс-форм), не исключается применение стержней и формообразующих вставок из дисперсных огнеупорныхматериалов;
• б) способы литья при регулируемом, относительно невысоком газовом давлении -- литье под низким давлением, с противодавлением, вакуумным всасыванием и др. В этих способах можно использовать разъемные и неразъемные литейные формы из любых материалов, обладающих достаточными огнеупорностью и прочностью;
• в) центробежное литье фасонных отливок также связано с возможностью использования разнообразных известных конструкций литейных форм. Однако при центробежном литье тел вращения (труб, втулок, гильз и др.) обычно применяются формы специальной конструкции -- изложницы;
• г) к способам, основанным на других принципах заполнения форм, относятся литье выжиманием, литье погружением форм в расплав и др.

Четвертая группа -- методы получения отливок с различными специальными свойствами, к которым можно отнести: армирование отливок; изготовление отливок из композиционных материалов и др.

Одним из наиболее распространенных является литье в кокиль. Кокилем называют цельную или разъемную металлическую форму, изготовленную из чугуна или стали. Литье в кокиль -- основной способ серийного и массового производства отливок из алюминиевых сплавов, позволяющий получать отливки 4--6-го классов точности с шероховатостью поверхности Rz = 50-20 и минимальной толщиной стенок 3--4 мм. При литье в кокиль наряду с дефектами, обусловленными высокими скоростями движения расплава в полости литейной формы и несоблюдением требований направленного затвердевания (газовая пористость, оксидные плены, усадочная рыхлота), основными видами брака отливок являются недоливы и трещины. Появление трещин вызывается затрудненной усадкой.

Особенно часто трещины возникают в отливках из сплавов с широким интервалом кристаллизации, имеющих большую линейную усадку (1,25--1,35 %).

Предотвращение образования указанных дефектов достигается различными технологическими приемами.

Литье под давлением -- один из наиболее производительных методов получения точных фасонных отливок из цветных металлов. Сущность способа заключается в том, что жидкий или кашицеобразный металл заполняет форму и кристаллизуется под избыточным давлением, после чего форму раскрывают и отливку удаляют.

По способу создания давления различают: литье под поршневым и газовым давлением, вакуумное всасывание, жидкую штамповку.

Наиболее распространено формообразование отливок под поршневым давлением -- в машинах с горячей или холодной камерой сжатия. Сплавы, применяемые для литья под давлением, должны обладать достаточной жидкотекучестью, узким температурно-временным интервалом кристаллизации и химически не взаимодействовать с материалом пресс-форм. Для получения отливок рассматриваемым способом используют цинковые, магниевые, алюминиевые сплавы и сплавы на основе меди (латуни).

Центробежный способ литья применяется главным образом для получения полых отливок типа тел вращения (втулок, обечаек для поршневых колец, труб, гильз) из цветных и железоуглеродистых сплавов, а также биметаллов. Сущность способа состоит в заливке жидкого металла во вращающуюся металлическую или керамическую форму (изложницу). Жидкий металл за счет центробежных сил отбрасывается к стенкам формы, растекается вдоль них и затвердевает.

Литьем по выплавляемым моделям получают разнообразные сложные отливки для автотракторостроения, приборостроения, для изготовления деталей самолетов, лопаток турбин, режущих и измерительных инструментов. литейный механический обработка деталь

Стоимость 1 т отливок, получаемых по выплавляемым моделям, выше, чем изготовляемых другими способами, и зависит от многих факторов (серийности выпуска деталей, уровня механизации и автоматизации литейных процессов и процессов механической обработки отливок).

В спроектирован цех литья по выплавляемым моделям с годовым выпуском 1000 тонн отливок из углеродистой стали, рассчитана его производственная программа.

В соответствии с производственной программой выбрано и рассчитано оборудование модельного, изготовления оболочек форм, прокалочно-заливочного и термообрубного отделений, с помощью которого можно достичь заданной производительности цеха.

Дано описание технологических процессов выплавки стали, изготовления форм, а также термической обработки отливок.

Проведены расчеты гидролиза этилсиликата, шихтовых материалов, площадей складов для хранения нормативного запаса шихтовых и формовочных материалов.

С одержание

Введение…………………………………………………………………………..…4

1. Структура цеха литья по выплавляемым моделям…………………………...5

2. Производственная программа……………………………………………….…6

3. Выбор режима работы цеха и фондов времени…………………………….…6

4. Расчет производственных отделений цеха…………………………………….7

4.1. Модельное отделение…………………………………………………………7

4.2.Отделение изготовления оболочек форм…………………………………….13

4.3 Прокалочно-заливочное отделение…………………………………………..20

4.4. Термообрубное отделение……………………………………………………25

5. Расчет складов цеха……………………...……………………………………..27

6. Вспомогательные отделения и участки цеха………………………………….29

7. Внутрицеховой транспорт……………………………………………………...30

Заключение…………………………………………………………………………..31

Литература…………………………………………………………………….…..…32

Введение

Специальные виды литья находят все большее промышленное применение, так как наряду с высокой производительностью обеспечивают повышение размерной и весовой точности отливок, что приводит к значительной экономии металла и к снижению трудоемкости механической обработки.

Положительной особенностью данных способов литья является также возможность высокой степени автоматизации и комплексной механизации производства, улучшение санитарно-гигиенических условий труда./1/

Промышленное применение литья по выплавляемым моделям обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятка килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz = 20 мкм до Ra = 1,25 мкм (ГОСТ 2789 – 73) и повышенной точностью размеров (до 9 – 10-го квалитетов). Возможности этого метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономится энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях./2/

^ 1. Структура цеха литья по выплавляемым моделям

Цехи литья по выплавляемым моделям различают по роду сплава, массе отливок, объему производства, серийности, степени механизации.

Проектируемый цех литья по выплавляемым моделям относится к цехам:

– по виду литейного сплава: стального литья;

– по массе отливок: среднего литья;

– по объему производства: со средним выпуском;

– по серийности производства: массового производства;

– по степени механизации: автоматизированный.

В состав цеха входят производственные отделения (участки), вспомогательные отделения (участки) и склады.

К производственным отделениям, где выполняется собственно технологический процесс изготовления отливок, относятся следующие:

– модельное;

– изготовления оболочек форм;

– прокалочно-заливочное;

– термообрубное, где очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноково-питающей системы, зачищают питатели, проводят термообработку и исправляют дефекты отливок.

К вспомогательным относят следующие отделения:

– подготовки формовочных материалов и шихты;

– ремонта пресс-форм и другой технологической оснастки;

– мастерские механика и энергетика;

– цеховая лаборатория;

К складам относят закрытые склады шихтовых, формовочных, горючих материалов, готовых отливок.

В цехе предусматривают также помещения для культурно-бытового обслуживания работающих: санитарно-бытового назначения, общественного питания, здравоохранения, культурного обслуживания, учебных занятий и общественных организаций, управлений./2/

^ 2. Производственная программа

При проектировании применяют три вида производственной программы и соответствующие им методы разработки проектов литейных цехов: точная, приведенная и условная программы.

Для проектируемого цеха литья по выплавляемым моделям подходит точная программа (таблица 1.), потому что она предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья (до 40 наименований).

Таблица 1. – Точная программа цеха литья по выплавляемым моделям на годовой выпуск 1000 тонн отливок из углеродистой стали.

^ 3. Выбор режима работы цеха и фондов времени

В настоящее время в литейных цехах применяются два режима работы: последовательный (ступенчатый) и параллельный.

При последовательном режиме работы основные технологические операции выполняются последовательно в различные периоды суток на одной и той же площади.

Для цеха литья по выплавляемым моделям целесообразно принять параллельный режим работы, так как проектируемый цех – массового производства.

При параллельном режиме работы цеха все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Бывают односменные, двухсменные трехсменные параллельные режимы работы.

Для цеха по выплавляемым моделям наиболее эффективным является двухсменный режим с третьей подготовительной сменой, т.е. третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования./3/

В соответствии с установленным режимом работы в литейных цехах устанавливается фонд времени работы оборудования. Действительный фонд времени равен номинальному (годовое время, в течении которого цех работает без потерь) за вычетом плановых потерь. Плановые потери для оборудования – это время на проведение капитальных, средних и планово-предупредительных ремонтов.

Действительный годовой фонд времени работы оборудования при рабочей неделе 40 часов, двухсменном режиме работы, в году восемь праздничных дней:

– для агрегатов приготовления модельного состава и суспензии, изготовления моделей и форм, выплавления моделей, формовки и выбивки отливок, обрубки и очистки 3975 ч.;

– для автоматического оборудования 3645 ч.;

– для дуговых печей 0,5 – 1,5 т.3890 ч.;

– для печей прокаливания форм и термообработки отливок 3975 ч./2/

4. Расчет производственных отделений цеха

4.1. Модельное отделение

В модельном отделении выполняются следующие технологические операции: приготовление модельного состава и подготовка его для запрессовки, запрессовка состава в пресс-формы, охлаждение моделей и извлечение их из пресс-форм, изготовление элементов литниковых систем и сборка моделей в блоки.

При изготовлении отливок по выплавляемым моделям трудоемкость получения моделей зависит от выбора состава и способа его приготовления. Поэтому принятый модельный состав должен иметь низкую температуру плавления, хорошую жидкотекучесть, достаточную твердость и прочность, быть безвредным, недефицитным./4/

Для изготовления отливок в проектируемом цехе применим модельный состав первой группы ПЦПэв 67 – 25,5 – 7,5 (на основе парафина, церезина и полиэтиленового воска ПВ – 300):

– температура плавления 76,9ºС;

– теплоустойчивость 43ºС;

– температура состава в пастообразном состоянии 55 – 56ºС;

– свободная линейная усадка 0,7–1,0 %;

– предел прочности при статическом изгибе при 18–20ºС –6,3 МПа;

– кинематическая вязкость при 100ºС– 8,13 мм;

– зольность 0,02 % по массе;

– коксуемость 0,04%.

Модельные составы первой группы применяются как при массовом выпуске мелких стальных отливок, так при серийном производстве сложных по конфигурации тонкостенных отливок из специальных сплавов.

При подготовке выплавляемых модельных составах используют до 90% возврата, собранного при удалении моделей из оболочек форм.

Для приготовления пастообразного модельного состава ПЦПэв 67 – 25,5 – 7,5 используем малогабаритное устройство с шестеренными смесителями мод. 651. В установке объединены плавильный агрегат, емкостной бак, пастоприготовительный агрегат, две насосные станции, обеспечивающие подачу нагревательной воды с температурой, соответствующей расплавленному и пастообразному состояниям модельного состава, а также шкафы управления. Установка универсальна, так как может работать в автоматической линии в комплекте с двумя карусельными автоматами мод. 653.

Установка мод. 651 имеет электрическое и пневматическое управление исполнительными механизмами и может работать как в автоматическом, так и в наладочном режиме. Температура пастообразного состава регулируется в пределах 40-60 °С. Содержание воздуха в составе также регулируется и может составлять до 20 % по объему. Наибольшая производительность установки при непрерывном режиме работы 0,063 м 3 /ч. Давление модельного состава при подаче в запрессовочные устройства (в пастопроводе) регулируется и может составлять до 1 МПа. Температура пара 100-110°С, давление 0,11- 0,14 МПа, расход 25 кг/ч, расход сжатого воздуха при давлении 0,5 МПа не более 0,5 м3/ч, давление его 0,4-0,6 МПа, расход воды не более 1 м 3 /ч, общая установленная мощность 34,1 кВт, габаритные размеры установки (при расположении агрегатов в линию) 7600 2700 1850 мм.

Для расчета количества модельной массы на годовую программу воспользуемся ведомостью расхода металла на залитые формы.

Таблица 2. – Ведомость расхода металла на залитые формы.

, (1)

где М 1 – годовая потребность в жидком металле, кг;

 – плотность модельной массы, кг/м 3 ;

 1 – плотность металла, кг/м 3 ;

К – коэффициент использования возврата модельной массы, равный 0,8.

Q =
=222,836·10 3 кг

Количество установок для приготовления модельной массы:

, (2)

где В Г – годовое количество потребляемого жидкого металла, число съемов со стержневых машин, количество смесей и т.п. (с учетом брака, просыпи смесей и т.п.);

К Н – коэффициент неравномерности потребления и производства;

К Н = 1,0–1,2

Ф  Д – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования;

N / расч – производительность оборудования (расчетная), принятая, исходя из прогрессивного опыта его эксплуатации./1/

Р ´ 1 =
=0,98

Количество установок для приготовления модельной массы, принимаемое к установке в цехе Р 2 =1 единица.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования:

, (3)

К ЗО =
=0,98.

Необходимое количество модельных блоков и оборудования для их изготовления рассчитывают с учетом брака моделей и форм на следующих технологических переделах: при запрессовке, обмазке и вытопке моделей, прокалке и заливке форм (таблица 4)

В массовом и крупносерийном производствах стояк блока моделей собирается на металлический стержень для подвески на конвейер. Поэтому следует дополнительно учесть производство литниковых чаш и колпачков (таблица 5).

Таблица 4. Ведомость годовой потребности в модельных звеньях и блоках

Продолжение табл.4

Продолжение табл.4

Таблица 5.Ведомость годовой потребности в литниковых чашах и колпачках

Сумма данных графы 18 табл. 4 и граф 12, 13 табл. 5, определяющая требуемое число запрессовок в год, служит для расчета необходимого количества запрессовочных модельных автоматов.

Для изготовления модельных звеньев принимаем карусельный автомат мод. 653. Технические характеристики его следующие: производительность 190-360 звеньев в час, размеры поверхностей для крепления пресс-форм 250 х 250 мм, наименьшее расстояние между плитами для крепления пресс-форм 250 мм, темп работы стола 10 – 14 – 29 с, число устанавливаемых пресс-форм 10, ход подвижной плиты не менее 160 мм, расход воздуха не более 50 м 3 /ч, расход воды 3 – 4 м 3 /ч, давление сжатого воздуха не менее 0,5 МПа, усилие смыкания 10 кН, габаритные размеры 3700 х2900 х1400 мм.

Необходимое количество запрессовочных модельных автоматов рассчитывают по формуле (2):

Р ´ 1 =
=2,829

Количество запрессовочных модельных автоматов, принимаемое к установке в цехе Р 2 =3 единицы.

Определим К ЗО

К ЗО =
=0,94.

Готовые модели после извлечения их из пресс-форм и предварительного визуального контроля охлаждают в проточной воде или обдувкой воздухом.

Сборка моделей осуществляется механическим креплением. Это высокопроизводительный метод сборки моделей в блоки на металлический стояк-каркас с механическим зажимом. Стояк-каркас предназначен для сборки моделей звеньями, изготовленными в многоместных пресс-формах с частью модели стояка (втулкой) с замком на торцовой части, исключающим относительное перемещение звеньев, собранных в блок. К преимуществам звеньевой сборки на стояк-каркас по сравнению с припаиванием относятся в 10-20 раз большая производительность и обеспечение полной повторяемости конструкции блока, разработанной технологом. Исключается возможность смещения моделей, наблюдаемого при некачественной сборке припаиванием, искажения размера питателя в результате излишнего его оплавления, непрочного присоединения моделей, образования вследствие неполного припаивания зазора между питателем и соединяемым с ним элементом литниковой системы./2/

^ 4.2.Отделение изготовления оболочек форм

В отделении изготовления оболочек форм выполняются следующие операции: подготовка материалов покрытия, приготовление покрытия, нанесения его на модельные блоки, сушка покрытия, извлечение стояков и выплавление модельного состава.

Высокая чистота поверхности отливки получается вследствие нанесения на выплавляемую модель слоя покрытия из твердой составляющей – пылевидного кварца и жидкого связующего – гидролизованного раствора этилсиликата и жидкого стекла.

Подготовка твердого материала состоит в измельчении, промывке, прокаливании и просеве. Измельчение производится в шаровых мельницах, футерованных внутри плитами из кварца. Прокаливание осуществляют в печах барабанного типа, выдерживают при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры. Просев осуществляется с помощью сит.

Подготовка связующих растворов заключается в приготовлении гидролизованного раствора этилсиликата в гидролизаторах и жидкого стекла.

Этилсиликат (ЭТС) – прозрачная или слабоокрашенная жидкость с запахом эфира. Это продукт реакции этилового спирта с четыреххлористым кремнием при непрерывном их смешивании и охлаждении в реакторе. Реакция этерификации, или эфиризации, может быть схематически представлена следующим уравнением (если применяют обезвоженный спирт):

SiC l 4 + 4С 2 Н 5 ОН = (C 2 H 5 O) 4 Si + 4HC1,

где (C 2 H 5 O) 4 Si – этиловый эфир ортокремниевой кислоты с температурой кипения 165,5 °С, называемый также тетраэтоксисиланом, или моноэфиром.

Приготовление связующего раствора получают гидролизом ЭТС, для чего вводят воду. Гидролиз – это процесс замещения содержащихся в ЭТС этоксильных групп (С 2 Н 5 О) гидроксильными (ОН), содержащимися в воде. Гидролиз сопровождается поликонденсацией.

Расчет гидролиза.

ЭТС-40, p =1050 кг/м 3 , в количестве 1л.; спирт этиловый, p = 803,3 кг/м 3 ; кислота соляная, p =1190 кг/м 3 .

Гидролиз проводим на 16% SiO 2 в гидролизате, отверждение в воздушно-аммиачной среде.

Рассчитываем количество растворителя Р, которое требуется для получения 16 % SiO 2 в связующем по формуле:

м 3 (4)

где m – содержание Si О 2 в этилсиликате, %; Q – объем гидролизуемого этилсиликата, м 3 ;  – плотность этилсиликата, кг/м 3 ;  1 – плотность разбавителя, кг/м 3 .

1960,7 мл.

Рассчитываем общее количество воды, требуемое для гидролиза:

кг (5)

где А – содержание этоксильных групп, %; М 1 – молекулярная масса воды, кг; М 2 – молекулярная масса этоксильных групп, кг.

При условий отверждения связующего в среде аммиака принимаем соотношение количества молей воды и этоксильных групп К = 0,3. Так как содержание этоксильных групп в исходном этилсиликате не оговорено условием задания, принимаем его средним для данной марки ЭТС-40, т.е. А = 70 %. Молекулярная масса воды М 1 = 18 г (0,018 кг), молекулярная масса этоксильных групп:

М 2 = 12  2+1  5+16 = 45 г, т.е. М 2 = 0,045 кг.

Тогда Н = 0,3 
= 0,0882кг=88,2 мл.

Определяем количество воды, вносимое растворителем – этиловым спиртом:

кг (6)

где А 1 – содержание воды в спирте, % масс. А 1 = 3,2 % масс.

Количество воды, вносимое растворителем:

Н 1 =
= 0,0504 кг .

Количество соляной кислоты для ускорения процесса гидролиза принимаем:

В = 0,01  Q = 0,01  1  10 -3 = 0,01  10 -3 м 3 =10 мл. (7)

Количество воды, вносимое с катализатором – соляной кислотой:

кг (8)

Здесь В = (0,01…0,014)  Q – количество соляной кислоты, взятое для гидролиза, м 3 ;  2 – плотность соляной кислоты, кг/м 3 ; А 2 – содержание воды в соляной кислоте, % масс.

Н 2 =
=0,00747кг

При  2 = 1190 кг/м 3 , А 2 = 62,78 % масс.

Количество воды, которое необходимо ввести непосредственно в этилсиликат при его гидролизе, составит:

кг. (9)

Н 3 = 0,0882 – (0,0504 + 0,00747) = 0,03033кг=30,33 мл.

Количество компонентов гидролиза на один литр ЭТС-40:

Этилсиликат ГОСТ 26371-84 1000 мл;

Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 30,3 мл;

Спирт этиловый ГОСТ 17299-85 1960,7 мл;

Кислота соляная ГОСТ 3118-77 10 мл;

Всего 3001 мл.

Расход суспензии на 1000 т годных отливок при трех слоях этилсиликатового связующего – 309 т. Гидролизованный раствор ЭТС-40 в суспензии составляет 40%, т.е. 123,6 т.

Приготовка связующего раствора этилсиликата осуществляют в гидролизаторе конструкции НИИавтопром с производительностью 40 л/ч, емкостью бака 50л, скоростью вращения мешалки 2800 об/мин, габариты установки 7506001470мм.

Рассчитаем необходимое количество гидрализаторов по формуле (2):

Р ´ 1 =
=0,86

Количество гидролизаторов, принимаемое к установке в цехе Р 2 =1 единица.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО =
=0,86.

Жидкое стекло (ЖС) относят к основным связующим, так как его водная вытяжка после прокаливания оболочки - щелочная; получают растворением в горячей воде при повышенном давлении раздробленной силикат-глыбы. Последнюю изготовляют наиболее часто сплавлением кремнезема с содой:

SiO 2 + nNa 2 CO 3 = SiO 2 · nNa 2 O + n СО 2 .

ЖС может быть натриевым, калиевым или литиевым.

Жидкое стекло характеризуется химическим составом, модулем, удельным весом. Под модулем понимается отношение числа грамм-молекул кремнезема к числу грамм-молекул окиси натрия в продукте. Модуль должен быть 2,56 – 3.

М=1,032, (10)

где А – весовой состав % SiO 2 в растворе;

D – весовой состав % Na 2 O в растворе.

Примем натриевое содовое жидкое стекло, в котором кремнезем составляет 32 %, окись натрия 12% и имеет удельный вес 1,510 3 кг/м 3 .

М=·1,032=2,752.

Приготовление огнеупорной суспензии.

Компоненты суспензии:

–связующее (гидролизованный раствор этилсиликата или жидкое стекло);

–огнеупорный наполнитель.

Наполнитель перед использованием выдерживают при 250…300ºС в течении 2…3 часов, затем охлаждают до комнатной температуры.

В качестве огнеупорного наполнителя используется пылевидный кварц. Его свойства следующие:

–температура плавления 1710ºС

–плотность 2650 кг/м 3

–КЛТР 13,710 -6 1/ºС

Для приготовления суспензии на ЭТС связующем в бак механической мешалки влить гидролизат, включить мешалку и засыпать порциями наполнитель. Суспензию перемешать в течении 40…60 минут при скорости вращения крыльчатки мешалки 2800 об/мин. Затем суспензию выдержать в спокойном состоянии 20…30 минуты и замерить условную вязкость по вискозиметру ВЗ–4. Оптимальная вязкость полученной суспензии 60…75 сек. Активное и длительное перемешивание необходимо для дезагрегирования пылевидной составляющей и смачивания связующим пылевидной частицы. За 5 – 7 мин до окончания перемешивания вводят антииспаритель. Вследствие активного перемешивания понижается вязкость суспензий, поэтому необходимо вводить больше пылевидной составляющей. На пылевидных зернах образуются тонкие пленки связующего и достигается плотная укладка зерен в слоях, наносимых на модели./2/

Для приготовления суспензии используют установку модели 661. Наибольшая производительность 0,06 м 3 /ч, время перемешивания 30…60 мин, частота вращения крыльчатки 2800 об/мин, мощность 3 кВт, габаритные размеры 7009402830 мм./5/

Рассчитаем необходимое количество установок 661 для приготовления 309 т этилсиликатового связующего по формуле (2):

Р ´ 1 =
= 1,43

2 =2 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО =
=0,713

Расход суспензии на 1000 т годных отливок при двух слоях жидкостекольного связующего – 206 т. Приготовление суспензии на основе жидкостекольного связующего происходит аналогично приготовлению суспензии на ЭТС связующем.

Рассчитаем необходимое количество установок 661 по формуле (2):

Р ´ 1 =
= 0,95

Количество установок 661, принимаемое к установке в цехе Р 2 =1 единица.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО =
=0,95

Далее блоки моделей смачивают в суспензии. При этом блок медленно погружают в суспензию, поворачивая его в различных направлениях. Смачивать суспензией модели можно только после полного завершения процессов их усадки. При нанесении первого слоя суспензия удаляет с поверхности моделей адсорбированный воздух и смачивает поверхность блока. Затем модельный блок присыпается песком в установках «кипящего слоя» Последний слой оболочки наносят без последующей обсыпки зернистым материалом./2/

Для послойного нанесения суспензии на модельные блоки и обсыпки их в кипящем слое песка используют автомат 6А67. Производительность автомата 200 покрытий/ч, рабочий объем ванны для суспензии 160л, ванны «кипящего слоя» – 460л, площадь зеркала ванны обмазки 0,64м 2 , «кипящего слоя» – 1м 2 , расход сжатого воздуха 3,6 м 3 /ч, охлаждающей воды 5…8л/мин., габариты 382522901930. /5/.

Рассчитаем необходимое количество установок 6А67 по формуле (2):

Р ´ 1 =
= 4,5

Количество установок 6А67, принимаемое к установке в цехе Р 2 =5 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО == 0,9

В установках сушки блоков 6А82 происходит послойное отверждение и сушка огнеупорного покрытия. Производительность сушила 200 блоков/ч, скорость цепи конвейера 2,13 м/мин, число камер сушки 5 шт., мощность 12 кВт, габариты 660018703400мм. Установка сушки блоков 6А82 входит в линию с установкой 6А67./5/

Рассчитаем необходимое количество установок 6А82 по формуле (2):

Р ´ 1 == 4,5

Количество установок 6А82, принимаемое к установке в цехе Р 2 =5 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО == 0,9

Торец литниковой воронки покрыт оболочкой при ее формировании, что препятствует удалению модельного состава, а применение металлического стояка – извлечению его из блока моделей. Торцовый слой оболочки на воронке отрезают вращающимся тонким абразивным отрезным кругом.

Воскообразные модели выплавляют в горячей воде в установке 672. Наибольшая производительность 200 блоков/ч, размер площадки для установки блоков 400850 мм, рабочая температура воды 95…98ºС, рабочий объем ванны 14м 3 , мощность 21кВт, габариты 1753053501940мм./5/

Рассчитаем необходимое количество установок 672 по формуле (2):

Р ´ 1 =
= 0,9

Количество установок 672, принимаемое к установке в цехе Р 2 =1 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО == 0,9.

Освобожденные стояки промывают в специальных установках и возвращают к столам сборки.

^ 4.3 Прокалочно-заливочное отделение

В прокалочно-заливочном отделении оболочки форм заформовывают в опорный наполнитель и прокаливают, плавят и заливают в формы металл, охлаждают и выбивают блоки отливок.

На дно опоки, представляющей собой коробку, насыпают небольшой слой наполнителя, чтобы верхний уровень торца литниковой воронки оболочки был примерно на уровне верха опоки; ставят оболочки, воронки закрывают крышками и насыпают наполнитель. В качестве сыпучего опорного наполнителя применим шамотную крошку (0,2…1 мм). Опоку ставят на вибростол с амплитудой колебаний 0,5-0,6 мм и частотой колебаний 50Гц. После уплотнения наполнителя снимают крышки и формы направляют для прокаливания в печь. Оболочки прокаливают 7-10 ч и заливают их горячими, при литье стали они имеют температуру 600-700 °С./2/

Формуют оболочки в опоки на формовочном столе мод. 673, который имеет габаритные размеры опоки 600270400 мм, наибольшая производительность при двух блоках диаметром 250мм в одной опоке 100блок/ч, производительность элеватора 5,7 т/ч, объем верхнего бункера 0,4м 3 , нижнего – 0,3м 3 , 2 вибратора, габариты 107510682954 мм.

Рассчитаем необходимое количество установок 673 по формуле (2):

Р ´ 1 =
=2,1

Количество установок 673, принимаемое к установке в цехе Р 2 =3 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО ==0,7.

После формовки опоки по роликовому конвейеру попадают к прокалочным газовым толкательным печам конструкции ЗИЛ, которые имеют производительность 60 форм/ч.

Рассчитаем необходимое количество печей, при условии два блока в форме по формуле (2):

Р ´ 1 =
= 1,72

Количество печей конструкции ЗИЛ, принимаемое к установке в цехе Р 2 =2 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО =
= 0,86.

Прокаленные формы, расположенные на роликовом конвейере, заливают металлом из разливочных ковшей.

Для выплавки стали 30Л и 45Л в проектируемом цехе примем дуговую печь постоянного тока с основной футеровкой ДППТУ-0,2. Вместимость печи 0,2т, скорость плавки 45 мин, угар шихтовых материалов 1,5%, диаметр графитового электрода 100мм.

Для расчета количества печей воспользуемся балансом металла.

Таблица 3. – Баланс металла.

Р ´ 1 =
= 2,7

Количество печей ДППТУ-1, принимаемое к установке в цехе Р 2 =3 единицы.

Определим К ЗО – коэффициент загрузки оборудования по формуле (3):

К ЗО == 0,9.

Необходимое количество разливочных ковшей определим по формуле:

, (11)

где Q МЕ - годовой объём жидкого металла, т;

Т Ц - время цикла работы ковша, ч.;

К Н

Q К - вместимость ковша,т.

п =
=1,12

Принимаем 2 ковша емкостью 50 кг.

Число ковшей постоянно находящихся в ремонте определим по формуле:

, (12)

где п рк - число ковшей, находящихся в ремонте;

п к - общее число ковшей, находящихся постоянно в работе;

t р - время ремонта одного ковша, ч;

п р - число ремонтов в году;

к н - коэффициент неравномерности производства;

Ф р - действительный фонд времени работы футеровщиков, ч.

п РК =
=0,33.

Итого, постоянно находится в ремонте один ковш.

Количество резервных ковшей, на случай их выхода из строя, две штуки.

Сушку ковшей и тиглей осуществляют на газовых стендах.

Таблица 6 Ведомость расхода шихтовых материалов

Цех литья под давлением состоит из следующих отделений: шихтового, плавильного, литейного, очистного, участка контроля, склада готовой продукции и пресс-форм, мастерской по ремонту оборудования и пресс-форм (рис. 1).

В шихтовом отделении 1 находятся весы для развески шихты, пила для резки чушек металла и бункера для хранения шихтовых материалов с вместимостью, достаточной, чтобы обеспечить работу цеха в течение суток.

Особенностью литья под давлением является большой расход металла на литниковую систему (см. рис. 5), масса которой составляет 30—100% массы отливки. Это необходимо учитывать при определении вместимости бункеров, предназначенных для хранения отходов.

В шихтовом отделении должны быть предусмотрены машины для транспортировки шихты в плавильное отделение.

Плавильное отделение 2 расположено между шихтовым и литейным и оборудовано плавильными печами в соответствии с применяемыми сплавами и производственной мощностью литейного отделения. Для транспортировки расплава от плавильных печей к раздаточным проложены монорельсовые пути. В плавильном отделении установлена мощная вытяжная вентиляция.

Рис. 1. Планировка цеха литья под давлением

В литейных отделениях 4 и 5 расположены машины для литья под давлением, раздаточно-подогревательные печи и подъемно-транспортное оборудование (кран-балка, тельфер или монорельс с тельферами).

Машины для литья под давлением должны быть 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 расплава при неплотном закрытии пресс-формы.

В литейном отделении устанавливают общую и местную (у каждой машины) вентиляцию, пол устилают чугунными рифлеными плитками, прокладывают канализационные каналы для отвода масла и эмульсии.

Насосно-аккумуляторное отделение 3 располагается рядом с литейным. Здесь устанавливают насосы с аккумуляторами, питающими литейные машины, не имеющие встроенных насосов и аккумуляторов. Большинство современных машин (515М, 516М2, а также машины фирм «Бюлер» — Швейцария, «Идра», «Триульци», «Кастматик» — Италия и др.) выпускают со встроенными насосами и аккумуляторами. Машины, не имеющие встроенных насосов, обслуживаются центральной насосно-аккумуляторной станцией. При этом затраты на ремонт насосов и расход электроэнергии значительно меньше, а ремонт отдельных насосов и аккумуляторов не вызывает простоев литейных машин. При большом количестве машин необходимую их мощность обеспечивают несколько насосно-аккумуляторных станций.

Отделение очистки 6, как правило, занимает большую производственную площадь. В очистном отделении производят обработку литников и промывников, запиловку заусенцев и поверхностей отливки.

Баковые литники и промывники небольшого сечения обламывают вручную, массивные литники обрезают дисковыми и ленточными пилами. Центральные литники обрезают на токарных станках или в специальных обрезных штампах на эксцентриковых (или пневматических) прессах при массовом производстве. Отходы отливок из очистного отделения удаляются ленточными конвейерами 10.

В массовом производстве зачистку и обрубку отливок выполняют на поточных линиях. Отливки после зачистки хранят в специальных ящиках и контейнерах с гнездами, чтобы предохранить их от повреждений и облегчить учет.

На участок контроля 11 отливки поступают после зачистки для окончательной проверки годности и соответствия их чертежу. На участке контроля должны находиться контрольно-измерительные приборы, необходимые для проверки размеров, а также оборудование, на котором разрезают отливки для контроля их размеров и равностенности. После проверки годные отливки клеймят. Участок контроля должен примыкать к складу готовой продукции.

Склад готовой продукции 7 представляет собой помещение со стеллажами, на которые ставят ящики с готовыми отливками. Каждая партия отливок снабжается маршрутной картой, где указывают их количество, назначение и т. д. Склад должен иметь подъемно-транспортное оборудование для перемещения ящиков с отливками.

При кооперации заводов отливки из специализированных цехов и заводов литья под давлением перевозят на заводы-потребители. В связи с этим на складах готовой продукции организуют упаковку готовых отливок в специальную тару или контейнеры для защиты их от повреждений при транспортировке. Для этого применяют картонные коробки, мягкие прокладки, перегородки и т. д.

Отделение ремонта 8 представляет собой инструментально-механическую ремонтную мастерскую. В крупных цехах отделение ремонта пресс-форм и ремонта машин разделены.

В ремонтном отделении производят ремонт пресс-форм, а также доводку литников и вентиляционных каналов при опробовании новых пресс-форм.

В ремонтном отделении установлено следующее оборудование: токарно-винторезный, универсально-фрезерный, сверлильный, шлифовальный станки, винтовой пресс для запрессовки и распрессовки втулок, колонок и вкладышей, кран-балка или монорельс с электроподъемником.

Все пресс-формы после изготовления отливок поступают в ремонтную мастерскую, откуда их после осмотра, очистки передают на склад форм 9. Кроме того, в отделении выполняют техническое обслуживание и ремонт машин (см § 17) по установленному графику.