МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Металлургия литейных сплавов» Г. В. Довнар ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕХОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЛИТЬЯ Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию Минск БНТУ 2014 1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Металлургия литейных сплавов» Г. В. Довнар ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕХОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЛИТЬЯ Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов специализации 1-42 01 01-01 «Литейное производство черных и цветных металлов» Рекомендовано учебно-методическим объединением в сфере высшего образования Республики Беларусь по образованию в области металлургического оборудования и технологий Минск БНТУ 2014 2 УДК 621.74-025.13:378.147.091.313(075.8) ББК 34.61я7 Д58 Р е ц е н з е н т ы : В. К. Винокуров, Н.Ф. Невар Довнар, Г. В. Проектирование и организация цехов специальных видов литья : учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проек- тированию для студентов специализации 1-42 01 01-01 «Литейное производство черных и цветных металлов» / Г. В. Довнар. – Минск : БНТУ, 2014. – 207 с. ISBN 978-985-525-933-7. Учебно-методическое пособие включает анализ технологических процессов, ал- горитмы выбора и методику расчета оборудования цехов литья под давлением, в ко- киль, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и центробежного литья. Приводится характеристика основного оборудования, в том числе автоматизирован- ных комплексов и средств автоматизации технологических операций. Рассматрива- ются вопросы организации производства. Показаны типовые технологические пла- нировки цехов специальных методов литья. УДК 621.74-025.13:378.147.091.313(075.8) ББК 34.61я7 ISBN 978-985-525-933-7 © Довнар Г. В., 2014 © Белорусский национальный технический университет, 2014 Д58 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1. Проектирование технологического процесса литья под высоким давлением и расчет оборудования заливочных отделений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.1. Контроль технологических режимов. . . . . . . . . . . . . . 18 1.1.2. Автоматизация управления технологическим процессом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1.3. Проектирование автоматизированных технологических процессов и систем. . . . . . . . . . . . . . 21 1.1.4. Автоматизированные комплексы и средства автоматизации технологических операций. . . . . . . . . 41 1.2. Организация производства в цехах литья под давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 1.2.1. Организация и расчет плавильных отделений при литье под давлением и в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . 68 1.2.2. Организация и оснащенность рабочих мест в заливочных отделениях цехов литья под давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 1.2.3. Проектирование и организация отделений финишной обработки отливок при литье под давлением и в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 1.2.4. Организация транспортирования отливок в цехах литья под давлением и в кокиль. . . . . . . . . . . . 89 1.2.5. Организация ремонта в цехах литья под давлением и в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1.2.6. Организация технического контроля. . . . . . . . . . . . . . 95 1.2.7. Техника безопасности и охрана труда. . . . . . . . . . . . . 100 1.3. Примеры планировок участков и цехов литья под высоким давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ. . . . . . . . 118 2.1. Структура, технологический процесс и кокили. . . . . . . 118 2.2. Механизация и автоматизация кокильного литья. . . . . 120 2.2.1. Поточные линии для литья в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . 122 4 2.2.2. Механизация и автоматизация заливки кокилей. . . . . 126 2.2.3. Автоматизация управления технологическим процессом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 2.3. Расчет оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 2.4. Литье под низким давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 2.5. Литье в облицованные кокили. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 2.6. Организация работ на заливочном участке цеха литья в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 2.7. Примеры планировок участков и цехов кокильного литья. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.1. Разработка технологического процесса и расчет оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.2. Планы расположения оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . 171 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗМЕРАМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЦЕХОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ЛИТЬЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 ЛИТЕРАТУРА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 5 ВВЕДЕНИЕ К специальным способам литья, широко применяющимся в про- мышленности, относятся литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы, литье под давлением, литье в кокили, цен- тробежное и др. Отливки, получаемые специальными способами литья, по кон- фигурации и размерам приближаются к готовым деталям, и объем их обработки резанием невелик по сравнению с заготовками, изго- товленными другими способами. Применение специальных способов литья в ряде случаев повыша- ет трудоемкость и себестоимость отливок в литейных цехах, однако благодаря экономии металла и сокращению объема обработки реза- нием в конечном итоге стоимость изготовления детали снижается. Особенности, присущие изготовлению отливок специальными способами, предопределили целесообразность организации цехов, специализированных по способу литья. Практика показывает, что литьем по выплавляемым моделям мо- гут быть получены отливки из любых литейных сплавов массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками толщиной от 1 мм и более. Наиболее часто этот способ применяют для изготов- ления стальных мелких (до 1,5 кг) и сложных по геометрии деталей с большим объемом обработки резанием. Литье по выплавляемым мо- делям является по существу единственным промышленным спосо- бом получения точных отливок из труднообрабатываемых жаростой- ких сплавов. Этот способ литья очень эффективен и в тех случаях, когда удается получить целые узлы машин, ранее получаемые свар- кой или сборкой нескольких деталей. Стержни для отливок, получа- емых по выплавляемым моделям, как правило, не применяют. При правильном подборе номенклатуры отливок для литья по выплавляемым моделям удается в среднем 1 т литья заменить 2 т металлопроката и сэкономить при этом до 1000 станко-часов на об- работке резанием. Литье в оболочковые формы с использованием оболочковых стержней применяют в основном для массового и крупносерийного производства отливок из чугуна и меньше – из стали и других сплавов. Этим способом отливают детали тракторов, автомобилей, текстильных машин, арматуры и т. д. Уменьшение припусков на обработку при пе- 6 реходе с литья в песчаные формы на литье в оболочковые формы существенно сокращает трудоемкость обработки резанием, а масса отливок благодаря их большой точности уменьшается до 10 %. Ис- пользование оболочковых форм эффективно при производстве чу- гунных отливок с тонкими ребрами (например, ребристых цилиндров автомобильных и мотоциклетных двигателей с воздушным охлажде- нием) и других отливок, требующих применения сухой формы. Оболочковые формы целесообразно использовать для производ- ства отливок массой 0,1–60 кг. Более крупные отливки из-за короб- ления оболочек имеют меньшую точность размеров. Литье под давлением используют главным образом в массовом и крупносерийном производстве для получения тонкостенных сложных отливок из цветных сплавов. При правильном выборе номенклатуры применение литья под давлением улучшает технико-экономические показатели производства отливок по сравнению с литьем в песчаные формы и в кокиль. Этим способом получают отливки массой от не- скольких граммов до десятков килограммов, например блок двигателя автомобиля. Применение литья под давлением ограничивается высо- кой стоимостью пресс-форм, наличием в отливках воздушной пори- стости, а также невозможностью использования песчаных стержней. Литье в кокиль применяют в серийном и массовом производстве с использованием песчаных и металлических стержней. Серия вы- пуска при литье чугуна должна составлять более 20 крупных или 400 мелких отливок в год, при литье алюминия – 400–7000 отливок в год. В случае увеличения серии алюминиевые отливки массой до 25 кг целесообразно изготовлять литьем под давлением, если внут- реннюю полость отливок можно образовывать металлическими стерж- нями и нет особых требований по их герметичности. Литье в кокиль используют для получения толстостенных алюминиевых отливок, чугунных отливок, отливок из высокопрочного чугуна со стенками толщиной от 8 до 10 мм, отливок из медных сплавов со стенками толщиной более 3,5 мм, стальных отливок простой конфигурации со стенками толщиной более 6 мм. Отливки, получаемые в кокилях по отработанной технологии, не имеют внутренних дефектов. При- менение литья в кокиль ограничивается из-за неподатливости ме- таллической формы и, как следствие, затрудненной усадки отливок. Иногда, главным образом для получения алюминиевых отливок, применяют метод литья под низким давлением (давление на металл 7 при заполнении формы до 100 кПа), являющийся разновидностью литья в кокиль. При литье под низким давлением возможна автома- тизация дозирования и подачи металла в кокиль. Этим способом удается получать сложные тонкостенные отливки с повышенной плотностью, за счет сокращения расхода на литниковую систему экономится металл. Центробежный способ литья применяют в серийном и массовом производстве для получения отливок, в основном имеющих форму тел вращения (трубы, гильзы, втулки, кольца подшипников и т. п.), из любых сплавов с большим диапазоном по массе. При этом уве- личивается выход годного литья, так как металл не расходуется на литники и прибыли. Полые отливки изготавливают без стержней, что упрощает и удешевляет процесс их производства. Применяют в основном три разновидности технологического процесса центро- бежного литья: в металлическую изложницу без покрытия, в излож- ницу, футерованную песчаной смесью (сырой или сухой), и в из- ложницу, покрытую тонким слоем изоляции. В таблице приведены некоторые усредненные параметры отли- вок, получаемых специальными способами литья [1]. Параметры отливок, получаемых специальными способами литья Показатели Способ литья По выплав- ляемым моделям В оболоч- ковые формы Под давлением В кокили Центро- бежное Сплавы Сталь Чугун, сталь Цветные металлы Черные и цветные металлы Черные и цветные металлы Масса отли- вок, кг 0,005–70 Из чугуна 0,03–50, из стали 0,05–120 0,015–25 Из чугуна 0,1–10, из алюминия 0,1–50 5–40 (уникаль- ные до 45000) Толщина сте- нок отливок, мм 1 и более Из чугуна 3 и более, из стали 3,5 и более Из цинковых сплавов 0,8–3, из магниевых и алюминие- вых сплавов 1,5–4, из мед- ных сплавов 2–4 Из алюминие- вых сплавов 2,5 и более, из стали 6 и более, из медных спла- вов 3,5 и бо- лее, из чу- гуна 5 и более 5–30 (уникаль- ные до 350) 8 Окончание таблицы Показатели Способ литья По выплав- ляемым моделям В оболоч- ковые формы Под давлением В кокили Центро- бежное Точность отли- вок, соответст- вующая ква- литетам по ГОСТ 25346–82 12–14 14–15 11–14 14–15 15 Класс шеро- ховатости поверхности отливок по ГОСТ 2789–73 4–6 3–5 Из цинковых сплавов 7–8 из магниевых и алюминие- вых сплавов 6–7, из медных сплавов 4–5 Из алюминие- вых сплавов 3–5, из стали 1–3, из мед- ных сплавов 2–3, из чугу- на 2–4 1–3 Припуск на об- работку реза- нием, мм 0,5–2 2,0–4 0,3–1 1,5–4 3–20 Средний коэф- фициент ис- пользования заготовки (от- ношение мас- сы готовой детали к массе заготовки) 0,93 0,90 0,95 0,75 Для дета- лей маши- нострое- ния – 0,7, для труб – 1 Примерная стоимость 1 т отливок сред- ней сложности в условиях крупносерий- ного производ- ства, у.е. 1200 – отли- вок массой 0,2–0,5 кг из углеро- дистой стали 400 – отли- вок массой 3–10 кг из чугуна 1100 – отли- вок массой 2–5 кг из алю- миниевого сплава; 1600 – из магниевого сплава; 1000 – из цинкового сплава 1400 – отли- вок массой 3–10 кг из алюминие- вого сплава; 1200 – из мед- ного сплава; 300 – из чу- гуна 165 – гильз автомо- бильных массой 6,5 кг, 100 – труб водопро- водных При рассмотрении особенностей проектирования цехов специаль- ных способов литья необходимо учесть, что их можно разделить на две группы – способы литья в постоянные формы и способы литья в разовые формы. К последним относятся цехи литья по выплавля- емым моделям и в оболочковые формы, особенности проектирова- 9 ния которых отличаются от особенностей проектирования цехов литья в постоянные формы и будут рассмотрены ниже. Цехи литья в постоянные формы (кокили, литье под давлением, центробежное и т. д.) отличаются меньшим количеством техноло- гических процессов производственных отделений, типов и количе- ства оборудования. В этих целях упрощены грузопотоки, многие процессы относительно несложно автоматизировать. Как правило, цехи литья в постоянные формы не требуют плавильных агрегатов большой емкости, производительности и мощности. В этих цехах отсутствуют процессы формообразования и связан- ное с ними оборудование, в том числе смесеприготовительное, фор- мовочное, охладительные галереи, выбивные решетки и др. Эти це- хи не требуют складов формовочных материалов и участков подго- товки отработанной смеси. Технологические процессы заливки, кристаллизации и затверде- вания сплава и удаления отливки из формы проходят на одном и том же месте в сравнительно короткий период времени. Литье в метал- лические формы позволяет автоматизировать заливку, в том числе с применением роботов. Современные литейные цехи в ряде случаев сочетают в себе производство отливок различными специальными способами, напри- мер, литье под давлением, литье под низким давлением, кокильное литье. Цехи специальных способов литья могут выпускать отливки из различных сплавов одновременно. Цехи литья в постоянные формы имеют, как правило, более про- стые грузопотоки, чем цехи литья в песчано-глинистые формы. В отличие от цехов литья в песчано-глинистые формы цехи ли- тья в постоянные формы в большинстве случаев строят одноэтаж- ными [2]. 10 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ При литье под давлением производство деталей из алюминиевых сплавов занимает первое место. Например, этим методом отливают такие сложнейшие отливки, как блоки цилиндров двигателей. Второе место по выпуску и номенклатуре отливок занимают цинко- вые сплавы. Уменьшением толщины стенок компенсируется основной недостаток этих сплавов – недостаточная плотность. Например, решетка автомобиля «Жигули» длиной 1054 мм имеет стенку толщиной 1,25 мм. Расширяется применение литья под давлением магниевых сплавов. Наряду с отливкой деталей приборов, биноклей, фото- и киноаппа- ратуры сплавы системы Mg-Al-Zn успешно используют в автомоби- лестроении и авиационной промышленности. Увеличивается номен- клатура и повышается сложность отливок из медных сплавов. Из латуни отливают детали водопроводной арматуры массой до 6,3 кг. Благодаря повышению стойкости форм из спеченных металлокера- мических Mo-W сплавов освоено промышленное литье под давле- нием черных сплавов, в основном коррозионно-стойких сталей. Рекомендуемые мощности цехов: 2–3 тыс. т – для производства цинковых и бронзовых отливок массой до 1 кг; 5–6 тыс. т – для цин- ковых отливок массой до 5 кг и 5–6 тыс. т – для алюминиевых от- ливок массой до 5 кг и 10–12 тыс. т – массой до 20 кг. Цехи литья под давлением обычно состоят из трех основных про- изводственных подразделений в соответствии с основными этапами изготовления отливок – плавка металла, собственно изготовление отливок на машинах литья под давлением и отделка отливок. По- мимо основных отделений в цехе обычно предусматривают вспомо- гательные участки, склады и лаборатории. Примерный состав цеха литья отливок под давлением следующий: – плавильное отделение с шихтовым двором и участком ремонта плавильного оборудования; – отделение литья под давлением; – участок изготовления стержней со смесеприготовлением (при литье под низким давлением); – отделение обрубки и термической обработки отливок, в состав которого входит: а) участок выбивки стержней (при литье под низким давлением); б) участок обрезки и зачистки отливок; 11 в) участок дробеметной очистки отливок; г) участок термообработки; д) участок пропитки отливок; е) участок грунтовки отливок; – мастерские службы механика и энергетика цеха; – мастерские по ремонту пресс-форм, штампов, другой оснастки и приспособлений; – диспетчерская служба АСУП; – экспресс-лаборатории; – лаборатории по испытанию отливок; – опытный участок; – цеховые и межоперационные склады; – подъемно-транспортные системы. Если в цехе планируется отливка деталей из разных сплавов, то особое внимание следует обращать на меры, исключающие возмож- ность перемешивания сплавов. Определение объемов производства. Исходными данными для проектирования цехов литья под давлением являются производст- венная программа, чертежи и технические условия на литые детали. На основании исходных данных составляют ведомость объемов про- изводства по форме, приведенной в табл. 1.1. Таблица 1.1 Форма ведомости объемов производства при литье под давлением № п/п На им ено ван ие и н ом ер дет али Число отливок Мо дел ь м аш ин ы Число Масса, кг на изд ели е на пр огр ам му (А ) на пр огр ам му с у чет ом бр ака отл ив ок (Б) гне зд в п рес с- фо рм е ( В) зап рес ово к н а п ро- гра мм у ( Г) од но й о тли вки (Д ) по рц ии сп лав а в ф орм е отл ив ок на пр о- гра мм у ( Е) жи дко го ме тал ла на пр огр ам му (Ж ) ме тал лоз ава лка на пр огр ам му А  kбр БВ Д  В + qл Д  Б Е + Гqл Ж  kп.м Сплав I ... Сплав II ... Итого Примечание. kбр – коэффициент, учитывающий брак отливок: kбр = 1,03–1,05; qл – масса литников в форме; kп.м – коэффициент, учитывающий потери металла на угар, скрап, сливы и т. п.; для цветных металлов kп.м  1,08. 12 Ниже приведены ориентировочные показатели выхода годного при отливке под давлением алюминиевых деталей [1]. Масса отливок, кг Выход годного от металлозавалки, % От 0,5 включительно 0,5–1 1–3 3–5 5–10 25–30 35–45 45–50 50–55 55–60 1.1. Проектирование технологического процесса литья под высоким давлением и расчет оборудования заливочных отделений Основные вопросы литья под высоким давлением рассматрива- ются в работах [3–33]. Машины для литья под давлением бывают с горячей или холод- ной камерой прессования. Первые применяют в основном для полу- чения отливок из сплавов с низкой температурой плавления на ос- нове свинца, олова и цинка. Эти машины из-за низкой стойкости узла прессования, работающего в высокотемпературном расплаве, прак- тически не используют для изготовления отливок из более туго- плавких сплавов. Для получения отливок из сплавов на основе алюминия, магния и меди применяют машины с холодными камерами прессования (горизонтальными и вертикальными). Наиболее распространены ма- шины с горизонтальными камерами прессования, как более произ- водительные, имеющие меньшие потери теплоты и давления в лит- никовой системе. Технические характеристики основных машин для литья под давле- нием (ЛПД) приведены в табл. 1.2, а также в работах [18; 19; 22; 30, с. 103–133, 291–296; 31, с. 347–348; 32, с. 368–371; 33, с. 282–283]. Многие машины ЛПД оснащаются средствами автоматизации для очистки и смазки пресс-форм, а также для съема отливок и пе- редачи их на пресс и других операций. Модель машины выбирают на основании известных расчетов тре- буемого давления прессования и необходимого запирающего усилия машины по площади проекции отливки с литниковой системой. За- 13 тем проверяют достаточность емкости камеры прессования этой ма- шины при выбранном давлении прессования. При определении емкости камеры прессования следует стремиться к уменьшению ее диаметра, так как при этом повышается давление на сплав и уменьшается объем пресс-остатка. Таблица 1.2 Технические характеристики некоторых машин для литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования [1] Показатели Модели (номера) машин 71107 71108 71109 177А10 71111 71112 71113 71114 Усилие, кН: запирания формы прессования 1600 200 2500 300 4000 450 6300 670 8000 800 10000 950 12500 1200 16000 1500 Наибольшая масса заливаемой пор- ции алюминиевого сплава, кг 2,1 3,6 6 10 13 18 24 32 Расстояние между колоннами в све- ту, мм по горизонтали по вертикали 450 450 530 530 630 630 750 750 850 850 950 950 1060 1060 1180 1180 Толщина пакета пресс-формы, мм 220– 500 260– 600 320– 710 380– 850 420– 950 480– 1060 530– 1180 600– 1320 Ход подвижной плиты, мм 380 450 530 630 710 800 900 1000 Время холостого цикла, с 4,3 5,0 6,0 7,1 7,5 9,0 9,5 10,5 Установленная мощность элект- родвигателя, кВт 22,8 22,8 25,2 40 44 55 60 80 Габаритные раз- меры, мм 5330 1650 1700 5850 1850 1900 7030 1700 1900 8200 2100 1760 8200 2100 1760 9200 2300 (в пла- не) 11600 2600 (в пла- не) 12200 2900 (в пла- не) Масса, т 8,5 10,5 19 30 45 53,9 70 85 Рекомендуемые давления прессования в зависимости от конфи- гурации отливок из разных сплавов приведены в табл. 1.3. 14 Таблица 1.3 Рекомендуемые давления прессования, кПа  102 [1] Сплав Отливки с толщиной стенки до 3 мм Отливки с толщиной стенки до 6 мм Простые Слож-ные Очень сложные Простые Слож- ные Очень сложные Оловянно- свинцовый 300 350 450 450 500 – Цинковый 450 450 500 550 600 – Магниевый 500 550 600 700 800 1000 Алюминиевый 350 450 500 600 650 800 Латунь 600 700 800 900 1000 - Обычно в паспорте машины для литья под давлением приводят график для определения ее производительности в зависимости от вре- мени заливки металла, кристаллизации отливки и подготовки пресс- формы. Усредненные значения расчетной производительности машин литья под давлением с холодной камерой прессования приведены в табл. 1.4. Таблица 1.4 Расчетная производительность машин литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования (заливок/ч) [1] Масса алюми- ниевых отливок, кг Модели машин и категория сложности отливок 71106, 71107, 71108 71109, 711А10, 71111, 71112, 71113 I II III I II III 1 2 3 4 5 6 7 0,1 80 75 70 – – – 0,2 80 75 70 – – – 0,3 80 70 60 70 60 55 0,5 75 70 60 60 55 50 0,7 70 60 55 60 55 50 1,0 70 60 50 60 50 45 1,5 60 50 45 55 50 40 2,0 60 50 45 50 45 40 15 Окончание табл. 1.4 1 2 3 4 5 6 7 3,0 – – – 45 40 35 4,0 – – – 40 35 30 5,0 – – – 35 30 25 Примечание. 1. Производительность приведена для отливок без арматуры. 2. Сложность отливок: I категория – простые; II – средней сложности; III – сложные. Для расчета количества машин литья под давлением всю номен- клатуру отливок разбивают на группы по массе или габаритам, верх- ние пределы которых ограничиваются усилием запирания, размера- ми камеры прессования и мощностью прессования данных машин. Поэтому каждая группа отливок может изготавливаться только на определенном типе машин, указанные параметры которых являются оптимальными для данных отливок [34]. Количество требуемых машин каждого типа определяется по формуле [35] д м Г Ф ПN    , где N – количество машин одного типа; Г – количество запрессовок на годовую программу для машины рассчитываемого типа, запрессовок/год; Фд – действительный годовой фонд времени работы машин, ч/год; П – производительность машины, запрессовок/ч, принятая для рассчитываемой группы отливок; м – коэффициент использования машины м = 0,8–0,85. При многономенклатурной программе (например, в условиях се- рийного производства) в том случае, если переналадка машин не укладывается в нерабочее время или в обеденные перерывы, в рас- четную формулу (в числитель) вводится коэффициент переналадки прессформ 16 п1 tf T    , где пt – время, в течение года затрачиваемое на переналадку, ч/год; Т – загруженность машины (данной модели) на выполнение го- довой программы, ч/год. В литейном пролете машины могут размещаться в несколько ря- дов, но прессующие блоки обращают в сторону проездов. Машины располагают таким образом, чтобы к ним обеспечивался свободный доступ во время обслуживания и ремонта. Расстояние между осями машин 3–4 м и больше. В отделении предусматриваются краны или кран-балки грузоподъемностью 10–50 кН для установки и снятия пресс-форм, ремонта и монтажа оборудования. При наличии в цехе машин с усилием запирания 400–1600 кН в пролетах устанавлива- ются кран-балки грузоподъемностью 10 кН; при усилии запирания 1600–3500 кН – 20 кН; до 6500 кН – 30 кН; более 6500 кН – кран грузоподъемностью 50 кН [35]. Пресс-формы – основная оснастка в цехах литья под давлением. Высокая стоимость и трудоемкость их изготовления нередко явля- ются препятствием для перевода деталей на литье под давлением. Взаимодействие с жидким металлом способствует разрушению ра- бочей поверхности пресс-форм. Для профилактики через каждые 10 тыс. заливок пресс-форму рекомендуется снимать с машины, раз- бирать, очищать, а затем подвергать отпуску при 550 С. В проектах следует предусматривать помещения для наладки и профилактиче- ского ремонта пресс-форм. В качестве поверхностной обработки, удлиняющей срок службы пресс-формы, рекомендуется отпуск в сре- де водяного пара, в результате чего образуется прочный пористый слой окиси железа толщиной около 2,5 мкм. Такой изолирующий слой на поверхности амортизирует термический удар, снижая на- пряжения, возникающие в пресс-форме при ее работе. Подготовка пресс-формы к работе заключается в ее подогреве и смазке. Существует оптимальная температура, при которой полу- чаются отливки хорошего качества. С достаточной для практики точностью ее можно принимать равной 1/3 температуры заливаемо- го сплава. Для подогрева пресс-формы используют специальные га- зовые горелки, нагрев ведут медленно, чтобы обеспечить равномер- 17 ность прогрева. В дальнейшей работе нужную температуру поддер- живают с помощью водяного охлаждения. Для охлаждения пресс- форм рекомендуется деминерализованная вода. Для сокращения расхода воды в цехах предусматривают систему оборотного водо- снабжения. Пресс-формы в процессе работы смазывают. Назначе- ние смазки – предохранить рабочие поверхности от эрозионного воздействия струи расплавленного металла, а также смягчить теп- ловой удар в процессе заполнения. Кроме того, смазка способствует разделению отливки и формы. Водорастворимые смазки могут слу- жить в качестве дополнительного средства для охлаждения пресс- формы. Наряду со смазками для пресс-форм при эксплуатации ма- шин с холодными камерами прессования применяют смазки для камеры прессования [1, 23]. Показатели стойкости пресс-форм приведены в табл. 1.5. Таблица 1.5 Средняя стойкость пресс-форм при литье под давлением Сплавы для изготовления отливок Стойкость пресс-форм, число запрессовок Средняя Максимальная Цинковый 100 000 250 000 Магниевый и алюминиевый 30 000 60 000 Медный 2 000 15 000 Пресс-формы хранят на складе, размещая их на стеллажах в сом- кнутом состоянии для предотвращения повреждения рабочей по- верхности. Они должны быть очищены и смазаны. Площадь склада пресс-форм принимают 4–6 % общей площади цехов массового и крупносерийного производства и 5–8 % площади цехов серийного производства. Расчет требуемого количества пресс-форм в год по каждому на- именованию отливок производится в соответствии с формой, пред- ставленной в табл. 1.6 (см. также табл. 1.1). 18 Таблица 1.6 Форма ведомости годовой потребности в пресс-формах Номер (наиме- нов.) отливки Кол-во отливок на годо- вую про- грамму, шт./год Кол-во отливок, получае- мых за од- ну запрес- совку, отл./запр. Число запрессовок на годовую программу для каждой отливки, запр./год Число запрессовок, которое вы- держивает пресс-форма, (средняя стойкость пресс-форм) Общее кол-во пресс-форм на отливку, пресс- форм/год расчет- ное при- нятое 1 2 3 4 5 6 7 Б В Б/В Р Nпр-ф == Б/ВР При разработке технологии изготовления отливки необходимо рас- считать минимальный диаметр камеры прессования, скорость прессо- вания, скорость впуска металла в форму и время ее заполнения, пло- щади питателей и коллектора, усилия прессования и запирания. При расчетах пользоваться данными из [5, 6, 8, 11, 12, 15, 16, 28]. Расчет площадей остальных отделений и участков цеха литья под высоким давлением осуществляется в соответствии с рекомен- дациями, изложенными ниже, а также в работах [36, 37]. При проектировании цеха следует использовать автоматические дозаторы для заливки металла и манипуляторы для извлечения от- ливок из пресс-форм. В условиях массового и крупносерийного производства рекомендуется применение роботов, а также установ- ка рядом с литейными машинами прессов для обрубки литниковой состемы, облоя и просечки отверстий. 1.1.1. Контроль технологических режимов В условиях литья под давлением, когда отливка формируется за период, исчисляемый сотыми и тысячными долями секунды, необ- ходимо осуществлять строгий контроль и запись основных техноло- гических режимов процесса. В этих целях современные машины ос- нащаются датчиками, измерительными или измерительно-записы- 19 вающими приборами. Так называемая приборизация машин позво- ляет повысить качество отливок, уменьшить процент брака и сокра- тить время, требующееся на освоение новых форм при изменении номенклатуры отливок. Главным преимуществом приборизации является стабилизация технологических режимов процесса, которая ведет к стабилизации качества продукции, одновременно повышая срок службы форм, машин и вспомогательного оборудования. Контроль режимов дает возможность корректировать значения отдельных параметров запол- нения и подпрессовки путем совершенствования литниково-венти- ляционной системы, системы охлаждения форм и схемы управле- ния машиной. Подробная информация по контролю перемещения и скорости пресс-плунжера, давления прессования, усилия запирания, темпера- туры пресс-формы и темпа работы машины, а также результаты раз- работок контрольно-измерительных комплексов для литья под дав- лением приводятся в работах [21; 26; 33, с. 158–183]. 1.1.2. Автоматизация управления технологическим процессом Изменение качества отливок связано с колебанием параметров технологического процесса. Нестабильность параметров процесса изготовления отливок приводит к появлению брака. Анализ процес- са литья под давлением показывает, что брак отливок появляется по двум главным причинам: либо не оптимизированы режимы литья, либо они нарушаются при изготовлении отливок. Если режимы ли- тья не оптимизированы, т. е. не найдены такие параметры техноло- гического процесса, при которых качество отливок удовлетворяет предъявляемым к ним требованиям, то необходимо провести иссле- дования, связанные с определением оптимальных режимов. Если же оптимальные режимы найдены, а брак отливок возникает вследст- вие нарушения режимов литья, то это может происходить либо по вине литейщика, либо из-за оборудования. Литейщик, работающий на машине литья под давлением, не может в течение всей смены в од- ном и том же темпе выполнять операции по изготовлению отливок и поддерживать на заданном уровне технологические параметры. Чтобы исключить действие человеческого фактора на технологиче- 20 ский процесс, необходимо автоматизировать ручные операции. Для стабилизации переменных параметров, зависящих от работы обору- дования в условиях случайных возмущений, необходимо автомати- зировать их регулирование. Таким образом, для повышения качества отливок требуется оп- тимизация режимов литья, автоматическое поддержание найденных оптимальных параметров и автоматизация ручных операций, вы- полняемых литейщиком. Каждое из перечисленных мероприятий является сложной зада- чей. Так, для оптимизации режимов литья необходимо иметь мето- дику выполнения исследований, контрольно-измерительные и реги- стрирующие средства. Для автоматизации регулирования парамет- ров технологического процесса требуются надежные и долговечные датчики, исполнительные элементы, включающие следящий привод, а также средства управления и программирования. Для автоматиза- ции ручных операций необходимы заливочно-дозирующие устрой- ства, промышленные роботы или манипуляторы, автоматические уст- ройства для смазывания пресс-формы и элементов пресс-группы, устройства для охлаждения отливки и контроля полноты извлече- ния отливки из пресс-формы. Решение поставленных задач позволяет существенно снизить брак изготовления отливок. Однако при работе оборудования в автома- тическом режиме по жесткой программе возможны внешние возму- щения (пополнение расплавом раздаточной печи, подлив расплава в зазор между пресс-поршнем и наполнительным стаканом и др.), нарушающие оптимальные режимы литья и приводящие к браку. Для нормального хода технологического процесса необходимы конт- роль качества отливок и корректирование режимов литья. Эти функ- ции обычно выполняет оператор, обслуживающий автоматизиро- ванную систему литья под давлением. Он фактически поддерживает обратную связь между входными и выходными параметрами техно- логического процесса. Чтобы автоматизировать операции контроля качества отливок и корректирование режимов литья, необходимо разработать сред- ства контроля показателей качества отливок, создать математиче- скую модель, связывающую показатели качества отливки с перемен- ными параметрами технологического процесса, разработать алгоритм управления процессом литья и реализовать этот алгоритм на каком- 21 либо управляющем устройстве. Обычно в качестве управляющего устройства используется ЭВМ. Такие автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП) получают все боль- шее распространение [33]. Таким образом, для создания АСУТП литья под давлением тре- буется решить следующие задачи: а) оптимизировать режимы литья; б) разработать автоматические регуляторы параметров; в) автоматизировать ручные операции; г) автоматизировать контрольные операции; д) разработать математические модели процесса; е) разработать алгоритмы управления процессом. Решение трех первых задач позволяет автоматизировать произ- водство отливок по жесткой программе и добиться снижения брака отливок. Для получения отливок с максимально высокими свойст- вами необходимо организовать оптимальное управление технологи- ческим процессом, т. е. кроме первых трех задач требуется решить еще три, связанные с контролем качества изготовления отливок и созданием алгоритмического и программного обеспечения для управ- ления процессом. Вопросы оптимизации технологических режимов литья под давле- нием и стабилизации параметров технологического процесса рассмат- риваются в работах [8, с. 184–187; 33, с. 186–221], создание матема- тических моделей процесса литья под давлением – в [8, с. 187–189; 33, с. 221–222; 38]. 1.1.3. Проектирование автоматизированных технологических процессов и систем Проектирование автоматизированной системы литья под давле- нием является сложной технической задачей, которую условно мож- но подразделить на проектирование автоматизированного техноло- гического процесса и автоматизированной системы. При проектировании автоматизированного технологического про- цесса можно выделить следующие этапы: анализ номенклатуры отливок (классификация их по конструк- тивно-технологическим признакам, выбор отливок-представителей); 22 анализ технологического процесса (требования к отливке и пресс- форме при автоматизации, определение автоматизируемых операций); выбор технологического оборудования и средств автоматизации; разработка вариантов и выбор транспортно-технологической схе- мы автоматизированного технологического процесса. Оптимальная транспортно-технологическая схема автоматизиро- ванного технологического процесса служит исходной информацией для разработки автоматизированной системы. Проектирование ав- томатизированной системы обычно состоит из следующих основ- ных этапов: разработка вариантов и выбор структурно-компоновочной схемы автоматизированной системы; разработка вспомогательных устройств (технологических, захват- ных, контрольных); планировка автоматизированной системы; программирование автоматизированной системы; разработка системы управления автоматизированной системой. Перечисленные этапы представляют собой единый неразрывный процесс проектирования автоматизированной системы, который мо- жет дополнительно включать или исключать какие-либо этапы. Анализ номенклатуры отливок. Исходной информацией для разработки автоматизированного технологического процесса литья под давлением служат сведения об объектах производства, т. е. ха- рактеристики отливок. Когда номенклатура отливок велика, то це- лесообразно выделять те или иные конструктивно-технологические признаки и по этим признакам подразделять отливки на группы. Каждая группа отливок определяет типовой автоматизированный технологический процесс. При анализе отливок изучают конструкторскую документацию на изделие и условия его эксплуатации, конструкторскую докумен- тацию на деталь и пресс-форму, сведения о литниковой системе. На основании полученной информации определяют основные класси- фикационные признаки, по которым отливки объединяют в группы. Основными классификационными признаками деталей являются кон- структивно-технологические признаки (рис. 1.1). 23 Рис. 1.1. Классификационные признаки отливок Классификационными признаками, характеризующими отливки, являются признаки, связанные с особенностями литниковой систе- мы. Это прежде всего число отливок, получаемых в пресс-форме, жесткость литниковой системы, вид литникового остатка, за кото- рый удаляется отливка. На рис. 1.2 показан один из возможных ва- риантов классификации отливок по названным признакам. Проектирование автоматизированного технологического процесса и автоматизированной системы ведется для отливки-представителя, выбранной из группы. Переход на производство любой из отливок группы не требует сложных переналадок оборудования, а состоит лишь в перепрограммировании оборудования и замене оснастки. Классификационные признаки отливки определяют тип и мощ- ность машины литья под давлением и сложность пресс-формы. Тип машины выбирают в зависимости от вида сплава и формы отливки, а мощность – в зависимости от ее размеров и массы. В свою очередь, сложность пресс-формы зависит от конфигурации отливки. Конст- рукция пресс-формы и конфигурация отливки определяют траек- торию удаления отливки из машины. Если литники и облой удаля- ют в штампе, то конструкция штампа и способы удаления из него отливок также зависят от конфигурации отливки. 24 1.2. Классификация отливок Классификационные признаки отливки определяют средства для автоматизации операций удаления отливок из пресс-формы и кон- троля полноты извлечения, а также средства автоматизации опера- ций удаления литников и облоя. Для одногнездовых пресс-форм существенным при выборе техни- ческих средств автоматизации операций технологического процесса является жесткость литниковой системы и наличие конического хо- дового литника или цилиндрического пресс-остатка. При удалении литников и облоя в галтовочных барабанах жесткость литниковой системы не влияет на обработку, а при использовании прессов дефор- мирование литниковой системы отливки в момент удаления из пресс- формы может привести к нарушению процесса обработки в результа- те неточной установки отливки в штамп. Конический ходовой литник и цилиндрический пресс-остаток определяют вид захватного устрой- ства манипулятора или промышленного робота (ПР), выполняющего операцию удаления отливки из пресс-формы. 25 Для многогнездных пресс-форм кроме рассмотренных признаков при проектировании автоматизированных технологических процес- сов и систем также следует учитывать характер расположения от- ливок в пресс-форме. Для систематизированного расположения отливок наиболее ха- рактерно их круговое и прямолинейное расположение относительно литника. Несистематизированное расположение отливок и получе- ние неодинаковых отливок в одной пресс-форме встречаются доволь- но редко и требуют более сложных технических решений при авто- матизации операций контроля полноты извлечения отливки из пресс- формы и удаления литников и облоя на прессах. При систематизированном расположении отливок в пресс-форме могут быть использованы типовые и стандартные решения автома- тизации операций удаления литников. Таким образом, классификация отливок и подразделение их на группы по характерным признакам позволяют типизировать техни- ческие решения при проектировании автоматизированных техноло- гических процессов и систем. Анализ технологического процесса. Автоматизированный тех- нологический процесс литья под давлением может разрабатываться для изготовления как новых, так и уже освоенных отливок. Для изготовления новых отливок процедура проектирования начи- нается с выбора типа машины литья под давлением по известным па- раметрам детали, анализ которых был проведен на предыдущем этапе. Затем начинается проектирование отливки, литниковой системы и пресс-формы. При проектировании необходимо учитывать требова- ния, которые к ним предъявляет автоматизация операций технологи- ческого процесса. При проектировании автоматизированного техноло- гического процесса изготовления уже освоенных отливок также следу- ет учитывать требования к конструкции отливок, литниковой системы и пресс-формы и при необходимости производить их доработку. Требования, предъявляемые к отливке и пресс-форме при автоматизации технологического процесса. Если удаление лит- никовой системы осуществляется на прессах в штампах, то отливки должны иметь жесткую литниковую систему (питатели, литники, коллекторы, промывники), не деформирующуюся при удалении от- ливки из пресс-формы. Если же отделение литников происходит в галтовочных барабанах, то их высокая жесткость может усложнить 26 и удлинить процесс обработки. При отделении литников в пресс- форме параметры литников практически не влияют на производи- тельность обработки [33]. Для обеспечения беспрепятственного автоматического выталки- вания и удаления отливки из пресс-формы поверхности отливки, перпендикулярные к плоскости разъема, должны иметь большие, чем при ручном удалении, уклоны. Если удаление отливки из пресс-формы осуществляется с помо- щью манипулятора или ПР, то в целях упрощения операций целесо- образно, чтобы конфигурация отливки позволяла ей зависнуть по- сле выталкивания из пресс-формы на стержнях, толкателях или рас- секателе. Если же этого достичь не удается, то усложняют рабочий орган ПР и обеспечивают его синхронное перемещение с системой выталкивания отливки. Если удаление литниковой системы при последующей обработке отливок производится на прессах, то, в целях фиксированной уклад- ки в штамп, отливки должны иметь базирующие отверстия или вы- ступы. Часто для этого используются существующие элементы от- ливок, а при их отсутствии специально делают технологические вы- ступы или отверстия. Конструкция отливок по возможности должна упрощаться, так как использование подвижных стержней и армирующих элементов для изготовления сложных отливок усложняет автоматизацию опе- раций по очистке пресс-формы, установке арматуры и удалению отливки. Литниковую систему для однотипных отливок и особенно отли- вок, изготовляемых в многогнездных пресс-формах, целесообразно выполнять унифицированной. Цилиндрический пресс-остаток и ко- нический литник, за которые обычно удаляют отливки из пресс-фор- мы, необходимо располагать ближе к центру отливки по оси сим- метрии, если таковая есть, чтобы обеспечить равномерность усилий, прикладываемых к отливке при ее извлечении. Вместе с тем цилин- дрический пресс-остаток и конический литник не должны загора- живаться выступающими частями отливки, так как это будет пре- пятствовать захвату отливки манипулятором или ПР. Цилиндрический пресс-остаток отливки, изготовляемой в маши- не с холодной горизонтальной камерой прессования, должен иметь толщину, равную примерно одной трети диаметра, что позволяет 27 схвату манипулятора или ПР надежно захватывать и беспрепятст- венно удалять отливку из машины. При чрезмерно малой толщине пресс-остатка манипулятор или ПР могут не захватить отливку, что приведет к сбою работы автоматизированной системы. При увели- ченной длине пресс-остатка для удаления отливки может не хватить рабочего пространства между полуформами. Толщина пресс-остатка зависит от дозы заливаемого металла и количества его выхода (про- брызгивания) через плоскость разъема пресс-формы при недоста- точном усилии запирания. Конический литник отливок, изготовляемых в машинах с горя- чей камерой прессования, должен иметь длину, позволяющую схва- ту манипулятора или ПР надежно захватить и беспрепятственно уда- лить отливку из машины. Чрезмерно короткий литник может приве- сти к незахвату отливки и сбою работы автоматизированной системы. При увеличенной длине литника рабочего пространства между полу- формами может не хватить для беспрепятственного удаления отлив- ки. Изменение длины литника связано с нарушением теплового ре- жима пресс-формы, мундштука и раздаточного тигля. Пробрызгивание металла по плоскости разъема пресс-формы при- водит к образованию облоя на отливке. Облой препятствует удале- нию отливки из пресс-формы, поэтому при изготовлении отливки необходимо создавать такие условия, чтобы облой был минималь- ным или отсутствовал вообще. В связи с этим при запирании маши- ны полуформы должны плотно и равномерно прилегать по плоско- сти разъема. Часто в сложных и изношенных пресс-формах металл при запрес- совке попадает в зазоры между подвижными стержнями, толкателя- ми и неподвижными вставками, создавая дополнительные трудности при извлечении отливки из пресс-формы. Поэтому сопряжения по- движных и неподвижных элементов пресс-формы необходимо вы- полнять с учетом тепловых и гидродинамических параметров литей- ного процесса, не допуская чрезмерно больших зазоров. Для облегчения удаления отливки пресс-форма не должна иметь выступающих частей (колонки, клинья, приводы стержней) на пути перемещения руки манипулятора или ПР. Ее конструкция должна обеспечить фиксированное зависание отливки после выталкивания в целях обеспечения надежного ее захвата манипулятором или ПР. Это особенно важно для отливок с коническим литником, когда 28 смещение отливки при выталкивании из пресс-формы изменяет усилие зажима литника схватом. Чрезмерное усилие может приве- сти к раздавливанию незастывшего литника, а уменьшенное – к не- удалению отливки. Затрудненное удаление отливок происходит при их изготовлении в пресс-формах, на рабочих поверхностях которых имеются глубокие трещины, царапины, эрозия, приводящие к привариванию отливки. Если для удаления отливки не используются манипулятор или ПР, то конструкция пресс-формы должна обеспечить надежное вытал- кивание отливки, чтобы она могла выпасть на приемный лоток, рас- положенный под пресс-формой. Иногда для этой цели используют механизм двойного выталкивания или сталкивания. Определение автоматизируемых операций. Разнообразие тех- нологических процессов литья под давлением связано в первую оче- редь с различными типами камер прессования и расположением ме- ханизма прессования относительно пресс-формы в машине. Наи- более распространены технологические процессы, выполняемые на машинах с горячей и холодной горизонтальной и вертикальной ка- мерами прессования. Не получили широкого распространения ма- шины с горячей горизонтальной камерой прессования и машины вертикальной компоновки. Кроме того, различие технологических процессов литья под дав- лением обусловлено многообразием сплавов, из которых изготов- ляются отливки. Наряду с цинковыми, магниевыми и алюминиевы- ми сплавами, широко используемыми в производстве, все шире на- чинают применять сплавы меди, железа, титана, жаропрочные спла- вы. Специфику в технологические процессы вносят и специальные условия заполнения пресс-формы расплавом, к которым относятся вакуумирование и продувка кислородом. Цель анализа технологического процесса состоит в определении операций, которые необходимо автоматизировать. В табл. 1.7 при- ведены технологические процессы изготовления отливок в машинах с горячей, холодной горизонтальной и холодной вертикальной ка- мерами прессования. При анализе технологических процессов уста- навливается степень автоматизации операций: вручную, полуавто- матически, автоматически. 29 Таблица 1.7 Технологические процессы изготовления отливок в машинах с различными камерами прессования Операция Степень автоматизации операций, выполняемых на машине с горячей камерой с холодной горизонтальной камерой с холодной вертикальной камерой Очистка и смазывание: пресс-формы пресс-камеры пресс-поршня контпоршня Закрытие пресс-формы Заливка металла в пресс-камеру Заполнение металлом пресс- формы Выдержка отливки в пресс- форме Возвращение пресс-поршня в исходное положение Отрезка пресс-остатка Удаление пресс-остатка Раскрытие пресс-формы Выталкивание отливки Удаление отливки из пресс- формы Р – – – П А А А А – – А А Р Р Р Р – П Р П А А – – А А Р Р Р Р Р П Р П А А А Р А А Р Условные обозначения: Р – вручную; П – полуавтоматически; А – авто- матически. При изготовлении отливок в машине с горячей камерой прессо- вания вручную выполняются две операции технологического про- цесса: очистка и смазывание пресс-формы и удаление отливки из пресс-формы. Полуавтоматически выполняется одна операция – за- крытие пресс-формы. Под полуавтоматическим выполнением опе- рации понимается выполнение операции в результате нажатия кноп- ки или педали. Все остальные операции технологического процесса 30 выполняются машиной автоматически. Общее число операций в тех- нологическом процессе составляет девять наименований. При изготовлении отливок в машине с холодной горизонтальной камерой прессования вручную необходимо выполнять пять операций технологического процесса. К операциям очистки и смазывания пресс- формы и удаления отливки из пресс-формы добавляются операции очистки и смазывания пресс-камеры и пресс-поршня и заливки метал- ла в пресс-камеру. В полуавтоматическом режиме выполняются две операции: закрытие пресс-формы и заполнение пресс-формы метал- лом. Остальные операции технологического процесса выполняются автоматически. Весь технологический процесс состоит из 11 операций. Если изготовление отливок производится в машине с холодной вертикальной камерой прессования, то число операций, выполняемых вручную, возрастает до семи. Кроме операций, перечисленных для машин с холодной горизонтальной камерой, необходимо вручную вы- полнить операции очистки и смазывания контрпоршня и удаления пресс-остатка. Полуавтоматически здесь выполняются те же две опе- рации, что и для машин с холодной горизонтальной камерой. Осталь- ные операции технологического процесса выполняются автоматиче- ски. Всего технологический процесс насчитывает 14 операций. Анализ трех технологических процессов литья под давлением по- казывает, что они имеют различное число операций, выполняемых вручную. Наименьшее число таких операций (две) имеется в техно- логическом процессе изготовления отливок в машине с горячей ка- мерой прессования. Для полной автоматизации этого технологиче- ского процесса необходимо автоматизировать две ручные и одну полуавтоматическую операции, т. е. всего три операции. При изго- товлении отливок в машине с холодной горизонтальной камерой прессования требуется автоматизировать семь операций. Наиболь- шее число операций (девять) требуется автоматизировать в техно- логическом процессе изготовления отливок в машине с холодной вертикальной камерой прессования. Таким образом, анализируемые технологические процессы будут иметь различную сложность автоматизации. Легче всего автомати- зировать изготовление отливок в машинах с горячей камерой прес- сования, сложнее – в машинах с холодной горизонтальной камерой прессования и весьма сложно – в машинах с холодной вертикальной камерой прессования. 31 Отливки, изготовленные в машинах литья под давлением, требу- ют дополнительной обработки – удаления литников и облоя. Для этого используют различные технические средства. Наибольшее рас- пространение получили прессы и галтовочные барабаны. Реже ис- пользуют ленточные пилы, токарные и фрезерные станки. Отливки небольших размеров с тонкими питателями обрабатывают в галтовочных барабанах. При галтовке происходит обломка литников и облоя. Для отделения отливок от отходов в барабанах существуют отверстия, в которые проваливаются либо отходы, либо отливки. Удаление литников и облоя у отливок средних размеров и с тонки- ми питателями производится вручную или на прессах. При обработке вручную сначала обламывают литники, а затем с помощью напильни- ков удаляют остатки литников и облой. При обработке отливок на прессах литники и облой одновременно удаляются в штампах. Удаление литников и облоя у отливок с толстыми питателями выполняют только на прессах, ленточных пилах и металлорежущих станках. Таким образом, размеры отливки и питателя определяют способ удаления литников и облоя. Каждый способ обработки содержит то или иное число операций, выполняемых вручную, полуавтоматиче- ски и автоматически. Определение этих операций является целью анализа технологических процессов удаления литников и облоя. Технологические процессы изготовления отливок и удаления лит- ников и облоя включают различного рода контрольные операции. При этом одни операции выполняются автоматически, а другие – литейщиком либо с помощью приборов, либо визуально по косвен- ным признакам. Контролируются режимы литья, качество отливок и правильность работы оборудования. Среди параметров, определяющих режимы литья, контролируют- ся давление прессования, скорость пресс-поршня, температуры спла- ва и пресс-формы, время выдержки отливки в пресс-форме, порции заливаемого сплава, объемы смазочных материалов, наносимых на поверхности пресс-формы и камеры прессования, и др. При оценке качества отливок контролируются чистота поверхно- сти, недоливы, плотность, геометрические размеры, твердость, проч- ность, герметичность и другие параметры. Для проверки правильности работы оборудования контролиру- ются уровень сплава в раздаточной печи, полнота удаления отливки 32 из пресс-формы, удаление пресс-остатка, удаление отливки из штам- па и другие операции. Неавтоматизированные операции контроля при разработке автома- тизированного технологического процесса подлежат автоматизации. Для функционирования автоматизированных систем литья под дав- лением необходимы их обеспечение материалами и оснасткой, а также вывоз готовой продукции, отходов и отработанной оснастки. Поэтому при разработке автоматизированных технологических процессов литья под давлением учитывают транспортные операции, связанные с мате- риально-техническим обеспечением. Разработка самих транспортных систем проводится при проектировании гибких автоматизированных производств и в настоящей главе не рассматривается. Транспортные операции должны учитываться при разработке планировки автомати- зированной системы с тем, чтобы обеспечить транспортными сред- ствами обслуживание входящего в нее оборудования. При изготовлении отливок в цехах литья под давлением выпол- няются следующие транспортные операции: доставка расплава из плавильного отделения к раздаточным печам; транспортирование отливок к оборудованию для удаления лит- ников и облоя; транспортирование обрубленных отливок на промежуточный склад или в цех для последующей обработки; транспортирование пресс-форм, штампов и другой литейной ос- настки, тары для отливок и отходов. Выбор технологического оборудования и средств автомати- зации. После определения операций технологического процесса, ко- торые необходимо автоматизировать, приступают к выбору техноло- гического оборудования и средств автоматизации. При этом разра- ботчик автоматизированного технологического процесса должен учи- тывать, что набор технологического оборудования и средств автома- тизации определяется прежде всего видом сплава отливки и типом камеры прессования машины литья под давлением. Концепции автоматизации литья под давлением. Существую- щая практика производства отливок литьем под давлением пред- определила применение машин с различными типами камер прессо- вания в зависимости от используемых сплавов. Например, отливки из цинковых сплавов изготовляют на машинах с горячей камерой прес- сования, хотя нет препятствий для их изготовления, и на машинах 33 с холодными горизонтальной и вертикальной камерами прессования. Отливки из магниевых сплавов получают в машинах с горячей и хо- лодной горизонтальной камерами прессования. В то же время нет особых причин, препятствующих изготовлению магниевых отливок на машинах с холодной вертикальной камерой прессования. Отливки из алюминиевых сплавов производят в машинах с холодными гори- зонтальной и вертикальной камерами прессования. Попытки исполь- зовать для производства алюминиевых отливок машины с горячей камерой прессования не дали положительных результатов. Каждый тип машины, вследствие специфики прессующего узла, оснащается различными наборами технических средств, необходи- мых для автоматизации технологических операций (рис. 1.3). Любой вариант набора технических средств представляет ту или иную автоматизированную систему литья под давлением: гибкий про- изводственный модуль (ГПМ), гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), роботизированный технологический комплекс (РТК), робо- тизированную технологическую линию (РТЛ). Под ГПМ понимается такой набор технических средств, который позволяет автоматически изготовлять отливки. ГАЛ включает набор технических средств, позволяющий изготовлять отливки и выполнять другие технологические процессы, например удалять литники и об- лой, механически обрабатывать отливку. РТК представляет собой набор технических средств, включающий один или несколько ПР, с помощью которых отливки изготовляются автоматически. РТЛ так- же имеет в наборе технических средств один или несколько ПР, ко- торые позволяют автоматически производить отливки и осуществ- лять их последующую обработку. Выбор конкретной автоматизированной системы связан с приня- той концепцией автоматизации. Можно выделить две принципиаль- но отличающиеся концепции автоматизации литья под давлением. Первая концепция состоит в использовании для автоматизации про- стейших средств, неперепрограммируемых при переходе на изго- товление новых отливок. Такими средствами являются механизмы двойного выталкивания отливок, сталкиватели отливок, работающие по жесткой программе манипуляторы для удаления отливок, устрой- ства для смазывания пресс-формы, ковшовые заливочно-дозирую- щие устройства и др. 34 Рис. 1.3. Набор технических средств для различных технологических процессов: 1–4 – устройства для очистки и смазывания пресс-формы, пресс-поршня, пресс-камеры и контрпоршня; 5 – заливочно-дозирующее устройство (ЗДУ); 6 – промышленный робот; 7 – устройство для контроля полноты извлечения отливки; 8 – устройство для удаления пресс-остатка; 9 – пресс для обрезки литников и облоя; 10 – устройство для приема отливок; 11 – конвейер для отливок; 12 – галтовочный барабан Неперепрограммируемое оборудование используется преимуще- ственно в массовом производстве при изготовлении простых отли- вок, к которым предъявляют невысокие технические требования. Про- граммируемое оборудование применяется преимущественно в серий- 35 ном производстве при изготовлении сложных отливок, которые долж- ны соответствовать высоким техническим требованиям. Минимальные комплекты средств автоматизации имеют ГПМ и РТК, построенные на базе машин с горячей камерой прессования, а максимальные – ГАЛ и РТЛ, использующие машины с холодной вертикальной камерой прессования. Каждая автоматизированная си- стема литья под давлением включает устройство для очистки и смазы- вания пресс-формы и устройство для контроля полноты извлечения отливки из пресс-формы. Состав остальных технических средств определяется типом камеры прессования машины, выбранной концеп- цией автоматизации и операциями последующей обработки отливок. Выбор конкретных моделей технологического оборудования и средств автоматизации проводится с учетом требований, предъявля- емых автоматизацией, и особенностей технологических процессов. Требования, предъявляемые к технологическому оборудованию при автоматизации технологического процесса, требования к сред- ствам автоматизации, выбор технологического оборудования и тех- нических средств для автоматизации операций технологического про- цесса; выбор устройств для смазывания пресс-форм; разработка ва- риантов и выбор транспортно-технологической схемы рассматри- ваются в работе [33, с. 235–249]. Разработка вариантов и выбор транспортно-технологической схемы Транспортно-технологическая схема (ТТС) роботизированного технологического процесса представляет собой номенклатурный и количественный состав оборудования и его функциональную связь. ТТС может быть изображена в виде графа, вершинами которого слу- жит оборудование, а дугами – функциональная связь оборудования. Многовариантность ТТС связана с разнообразием технологических процессов литья под давлением и последующей обработки отливок, разнообразием исполнения технологического оборудования и средств автоматизации, различием их производительности и функциональ- ных возможностей [33]. Выбор из многообразия ТТС оптимального варианта является сложной задачей и включает три этапа: разработку вариантов ТТС, 36 выбор критериев оптимизации и разработку математической моде- ли целевой функции, выбор оптимального варианта ТТС. Разработка вариантов и выбор структурно-компоновочной схемы. Как уже отмечалось, исходной информацией для разработки структурно-компоновочной схемы (СКС) автоматизированной или роботизированной системы служит оптимальный вариант ТТС техно- логического процесса. СКС является основой для разработки плани- ровки автоматизированной или роботизированной системы. Проекти- рование автоматизированных систем базируется на тех же требовани- ях, которыми руководствуются и при проектировании роботизирован- ных систем: РС должна обладать гибкостью и автономностью, иметь возможность развития и встраивания в другие системы, иметь унифи- цированные и взаимозаменяемые элементы, оптимальную структуру, высокую надежность, производительность и эффективность. Гибкость и переналаживаемость РС обеспечивают ее быструю и простую перестройку на производство новых отливок заданной номенклатуры. Автономность РС выражается в ее возможности ра- ботать в автоматическом режиме независимо от режимов работы других систем на входе и выходе. Встраиваемость РС в другие си- стемы более высокого уровня должна обеспечивать ее синхронную или асинхронную работу с другими РС на входе и выходе. Развива- емость предусматривает возможность усовершенствования систе- мы, т. е. повышения эффективности ее работы за счет применения новейших технологических, робототехнических, вспомогательных, транспортных и контрольных средств. Унификация и взаимозаме- няемость составных элементов упрощают обслуживание и сокраща- ют простои системы при выходе элементов из строя. Оптимальность структуры РС характеризуется минимальными простоями, площа- дями, стоимостью и максимальными надежностью, производитель- ностью и безопасностью. РС классификацируют: по характеру операций технологического процесса, выполняемых роботом; количественному составу технологического оборудования и ро- ботов; компоновке технологического оборудования и роботов. По первому признаку все РС подразделяют на две большие груп- пы: роботизированные технологические системы (РТС) и роботизиро- 37 ванные производственные системы (РПС). В РТС роботы выполняют вспомогательные операции технологического процесса, главным обра- зом транспортные. В РТС литья под давлением к таким операциям от- носятся удаление отливки из пресс-формы, ее укладка в штамп пресса, заливка металла в камеру прессования. В РПС роботы выполняют ос- новные операции технологического процесса. К ним относят операции по очистке и смазыванию пресс-формы, установке армирующих эле- ментов, контроль целостности и качества отливок. На практике чаще всего используются РТС либо комбинации РТС и РПС. В зависимости от набора технологических процессов и состава оборудования РС могут быть представлены в виде роботизирован- ных технологических комплексов (РТК), линий (РТЛ), участков (РТУ) или роботизированных производственных комплексов (РПК), линий (РПЛ), участков (РПУ). Например, РПК литья под давлением может быть создан на базе машины с горячей камерой прессования с ис- пользованием ПР для выполнения только технологических опера- ций, а удаление отливки из пресс-формы может быть проведено без применения ПР. Чтобы создать РПЛ из предыдущей РС, необходи- мо добавить в нее, например, систему автоматизированного удале- ния литников и облоя на базе галтовочного барабана. РТУ и РПУ образуют путем объединения РТК, РТЛ, РПК и РПЛ в РС, изготов- ляющие отливки определенной номенклатуры. По второму признаку РС можно подразделить на четыре типа: первый тип – один ПР обслуживает одну единицу технологиче- ского оборудования; второй тип – один ПР обслуживает несколько единиц технологи- ческого оборудования; третий тип – несколько ПР обслуживают несколько единиц тех- нологического оборудования; четвертый тип – несколько ПР обслуживают одну единицу тех- нологического оборудования. Примером РС первого типа может служить РТК, в котором ПР удаляет отливку из пресс-формы. РС второго типа представляет РТЛ, в которой ПР удаляет отливку из пресс-формы и укладывает ее в штамп пресса. В РС третьего типа ПР обслуживает две машины и один пресс, а роботы-заливщики обслуживают одну машину. По третьему признаку РС различают по конструктивно-компо- новочному исполнению робота и взаимному расположению техно- 38 логического оборудования и роботов. По конструктивно-компоно- вочному исполнению ПР могут быть встроены в оборудование, быть напольного, подвесного, портального, мостового или подвиж- ного исполнения. По расположению технологического оборудования и роботов РС бывают трех типов: первый тип – технологическое оборудование расположено по ок- ружности, а ПР установлен в центре; второй тип – технологическое оборудование и ПР расположены в линию; третий тип – ПР расположены по окружности, а технологическое оборудование – в центре. Структурно-компоновочная схема (СКС) РС представляет собой состав и взаимное расположение оборудования, входящего в ТТС. Для одной и той же ТТС может быть разработано несколько вари- антов СКС, поэтому встает вопрос о выборе оптимального варианта. Многообразие вариантов СКС определяется качественным и коли- чественным составом ТТС. Наименьшим разнообразием вариантов отличаются СКС для РС на базе машин с горячей камерой, а наи- большим – СКС для РС на базе машин с холодной горизонтальной камерой. Некоторые варианты СКС для различных ТТС РС литья под давлением представлены на рис. 1.4. Данные СКС построены по принципу сложения, т. е. увеличения числа единиц оборудования, обслуживаемых ПР. СКС, показанные на рис. 1.4, кроме того, отли- чаются типом ЗДУ. Одни варианты используют ЗДУ, совмещенные с раздаточной печью, а другие – ЗДУ ковшового типа с несовме- щенными раздаточными печами. Характерной особенностью ком- поновочных схем РС на базе машин с холодной горизонтальной ка- мерой является то, что ЗДУ может быть расположено параллельно машине с двух сторон. На рис. 1.4 изображены СКС как для различных, так и для одина- ковых ТТС РС. Например, схемы на рис. 1.4, в, г построены для од- ной и той же ТТС: ЗДУ – М – ПР – П. В схеме на рис. 1.4, в ЗДУ, ПР и пресс расположены по одну сторону машины, а в схеме на рис. 1.4, г ЗДУ находится с одной стороны машины, а ПР и пресс – с другой. Возможны и другие комбинации относительного расположения обо- рудования по этой ТТС. 39 Рис. 1.4. Варианты (а–м) СКС РС на базе машины с холодной горизонтальной камерой прессования: 1 – машина (М); 2 – ЗДУ, совмещенное с раздаточной печью; 3 – ПР; 4 – пресс (П); 5 – раздаточная печь; 6 – ЗДУ ковшового типа а б в г д е ж з и к л м 40 После выбора ТТС разрабатывают варианты СКС. Оптимальный вариант СКС выбирают по какому-либо критерию. Например, в ка- честве критериев часто принимают площадь, занимаемую оборудо- ванием РС, удобство обслуживания оборудования, протяженность материальных потоков (расплав, отливки, отходы, оснастка). Оптимальный вариант может определяться как по одному крите- рию, так и по комплексному показателю, учитывающему несколько критериев. Для количественных оценок различных вариантов СКС каждому варианту целесообразно давать экспертные оценки в виде баллов. Далее выбор оптимального варианта СКС может быть про- веден аналогично выбору ПР. Разработка вспомогательных устройств К вспомогательным устройствам автоматизированных и роботи- зированных систем литья под давлением относят нестандартное тех- нологическое оборудование, загрузочные, захватные, транспортные и контрольные устройства. В виде нестандартного технологического оборудования разраба- тывают или модернизируют заливочно-дозирующее оборудование, устройства для смазывания пресс-формы, пресс-камеры, пресс-порш- ни и контрпоршни, устройства для сталкивания пресс-остатка. Загрузочные устройства в РС литья под давлением применяют, например, для поштучной выдачи ориентированных деталей, исполь- зуемых в качестве арматуры в отливках. Транспортные устройства в виде подвесных, напольных, подзем- ных цепных или ленточных конвейеров используются для подачи как отливок от машины или пресса к галтовочному барабану, так и отходов от них в плавильное отделение. Контрольные устройства как средства автоматизации применяют главным образом для контроля полноты извлечения отливок. Более подробная информация по разработке вспомогательных устройств, а также планировки РС и разработке программ их рабо- ты содержится в работах [30, с. 142–147; 33, с. 249–274]. 41 1.1.4. Автоматизированные комплексы и средства автоматизации технологических операций Постоянное совершенствование машин литья под давлением и ин- тенсификация литейной технологии обусловили создание и исполь- зование в промышленности высокопроизводительного оборудования с последовательной автоматизацией операций технологического про- цесса. Однако околомашинные операции (заливка металла, смазыва- ние пресс-формы, съем отливок) еще мало механизированы. Автоматизация литья под давлением обеспечивает повышение стойкости деталей формы и камеры прессования за счет стабиль- ного теплового режима и регулярного смазывания рабочих и тру- щихся поверхностей, повышение качества поверхности и плотности отливок путем регулирования и стабилизации теплового режима и режима смазывания пресс-формы и камеры прессования, сниже- ние потерь в результате угара металла, повышение производитель- ности за счет совмещения нескольких операций в цикле литья, сни- жение затрат мускульной энергии литейщика и повышение безопас- ности его труда. Основные средства механизации и автоматизации технологиче- ских операций приведены в табл. 1.8. Таблица 1.8 Основные средства механизации и автоматизации технологических операций литья под давлением Комплекс работ Операция Средства механизации и автоматизации Подготов- ка пресс- формы Транспортирование пресс-фор- мы, ее установка на машину, предварительный подогрев на стендах, если отсутствуют другие средства подогрева Регулировочный стенд, элект- рокары с подъемником, подъ- емники, смонтированные на ма- шине, монорельсы, поворотные и мостовые краны Эксплуа- тация пресс- формы Очистка пресс-формы после снятия Механические дробеметные ка- бины, химические и пароочист- ные устройства 42 Продолжение табл. 1.8 Комплекс работ Операция Средства механизации и автоматизации Эксплуа- тация пресс- формы Очистка пресс-формы в про- цессе работы на машине Смазывание пресс-формы Установка арматуры в пресс- форме Механические щетки с пневма- тическим или гидравлическим приводом, комбинированные пульверизаторы с обдувом Автоматические лубрикаторы, простые и комбинированные пульверизаторы Механизированные загрузочные устройства, приспособления для установки арматуры, роботы Приго- товление и заливка сплава Транспортирование отходов Разделка шихты и загрузка в плавильную печь Перемешивание жидкого ме- талла в плавильной печи Слив жидкого металла из ста- ционарной плавильной печи в ковш Определение химического со- става сплава и отливок Транпортирование жидкого металла от плавильных печей к раздаточным Нанесение огнеупорной обмаз- ки на чугунные и стальные тигли раздаточных печей Регулирование температуры жидкого металла в раздаточ- ной печи Заливка металла из раздаточ- ной печи в камеру прессования Конвейеры, монорельсы, элект- рокары Эксцентриковый пресс, бункер, конвейеры, саморазгружающие- ся бадьи, роботы Мешалка с электрическим при- водом Насосы Автоматические спектрографы с непосредственным отсчетом содержания элементов на шкале Монорельсы, электрокары с по- воротно-подъемным ковшом, наклонные желобы, мостовые краны Специальные приспособления, в том числе для вращения тигля в процессе обмазки Комплекс приборов авторегу- лирования, сблокированных с системой нагрева печи Заливочно-дозирующие уст- ройства 43 Продолжение табл. 1.8 Комплекс работ Операция Средства механизации и автоматизации Приго- товление и заливка сплава Непрерывная подача металла в тигель машины с горячей камерой прессования Система наклонных желобов, самотечная труба с автоматиче- ской регулировкой уровня, ав- томатическое устройство для опускания чушки, поворотный ковш с автоматическим транс- портным устройством Форми- рование и вытал- кивание отливок Удаление пресс-остатка на ма- шинах с вертикальной камерой прессования Пневматический или гидравли- ческий сбрасыватель Привод подвижных стержней и выталкивателей Снятие отливки с выталкиваю- щих устройств, удаление ее за пределы машины, охлаждение Вывинчивание резьбовых колец и стержней из отливок Регулирование температуры пресс-формы Гидромеханические устройства, входящие в комплектацию ма- шины, универсальный поста- мент с гидравлическим приво- дом выталкивателей, гидравли- ческие приводы, механизмы пресс-формы Роботы, ванна с водой, оснащен- ная конвейером, механические и автоматические съемники от- ливок, скребковый или ленточ- ный конвейер, расположенный под пресс-формой Приспособление гидравличе- ского или механического типа Вентили водяного охлаждения с приводом от регулятора тем- пературы воды, масляные тер- мостаты или автотерморегуля- торы, соленоидные вентили водяного охлаждения с элект- роуправлением в зависимости от температуры пресс-формы, автоблокировка системы тер- морегулирования с системой управления машиной, электро- обогрев с автоматическим регулированием 44 Окончание табл. 1.8 Комплекс работ Операция Средства механизации и автоматизации Обрубка и зачистка отливок Отделение литников и облоя Обрезные и ножевые штампы, фрезы или ленточные пилы (для очень толстых литников), обрез- ные устройства, совмещенные с пресс-формой или машиной Удаление облоя и окончатель- ная зачистка отливок Вибрационные и гидроабразив- ные устройства, галтовочные барабаны, станочное оборудова- ние облегченного типа для обра- ботки резанием, термические и криогенные установки Отделение отливок от остат- ков облоя после зачистки Механические сита Техноло- гический контроль и упаковка отливок Контроль плотности отливок Маркировка Упаковка в тару для отправки потребителю Автоматические весы, рентге- новские аппараты Пневматическое ударное при- способление, специальные мар- кировщики Скобочные и тарные машины, работающие совместно с не- прерывным и периодическим транспортом Автоматизация операций должна внедряться после тщательного анализа всех преимуществ и недостатков автоматизации. Средства механизации и автоматизации должны быть технологически и эко- номически выгодны для условий данного производства. Конструк- ции механизированных узлов, разработанные в условиях опытного производства, при внедрении нужно проверять в условиях цехов серийного производства. Машины литья под давлением чаще всего работают в полуавто- матическом режиме. Механизации и автоматизации требуют глав- ным образом околомашинные операции, т. е. те технологические 45 приемы, которые не всегда входят в цикл работы машины и выпол- няются вручную. В автоматизированные комплексы литья под давлением входит оборудование с различной степенью механизации: от машин, имею- щих средства механизации для одной-двух околомашинных опера- ций до машин с комплектом средств для полной автоматизации про- цесса литья, включая выдачу готовой отливки в тару. В комплексах литья под давлением автоматизируются: – дозирование и заливка сплава из раздаточной печи в камеру прессования машины; – цикл операций, выполняемых машиной литья под давлением, включая раскрытие пресс-формы и работу выталкивателя; – захват отливки; – вынос отливки за пределы рабочей зоны машины после откры- тия пресс-формы и выталкивания из нее отливки; – охлаждение отливки; – перенос отливки к прессу и укладка в ориентированном поло- жении в штамп для удаления литника и облоя; – удаление отливки из штампа в тару; – обдув и смазка пресс-форм перед каждой заливкой или через определенное заданное число циклов; – смазывание пресс-камеры и пресс-поршня; – определение полноты извлечения отливки; – контроль и подрегулирование основных технологических пара- метров; – поддержание заданного температурного режима пресс-формы; – разогрев пресс-формы в начале работы; – операции по обеспечению безопасности работающих; – управление всеми механизмами, обеспечивающими выполне- ние перечисленных операций. Соответственно в состав автоматизированного комплекса одно- временно с базовой машиной литья под давлением входят: дозатор или манипулятор-заливщик с раздаточной печью; робот универсальный или манипулятор для уборки отливок из рабочей зоны и других манипуляций; смазчик пресс-формы в передвижном или стационарном испол- нении; 46 смазочные устройства пресс-камеры и пресс-плунжера; пресс обрубной для обрубки литниковой системы и облоя; устройство охлаждения отливок; установка термостатирования пресс-формы; специальный комплект измерительных средств; вспомогательный агрегат с блокирующей площадкой обслужи- вания; управляюще-диагностическая система. Изучение опыта по внедрению и эксплуатации комплексов литья под давлением с различной комплектностью и различным конст- руктивным исполнением средств механизации показало, что состав комплекта средств механизации и их исполнение зависят от номен- клатуры и серийности выпуска отливок. Так, манипуляторы могут иметь различное исполнение, включая исполнение с программным управлением. Дозаторы могут быть пневматические, магнитодина- мические, механические рычажные. Смазывание осуществляется либо передвижным блоком форсунок, либо при помощи стандартно за- крепляемых форсунок. Включение пресса в состав комплекса рационально лишь в мас- совом производстве при соизмеримых производительностях по ли- тью и обрезке. В случае если производительность пресса значитель- но превосходит производительность комплекса, экономически более целесообразно иметь один пресс на несколько комплексов и уста- навливать его отдельно. Также необходимо уточнять целесообраз- ность наличия специального комплекта измерительных средств. Опыт показывает, что весь технологический процесс получения готовой отливки должен быть тщательно проверен на безотказность в условиях его реализации на автоматизированном комплекте, т. е. конструкция отливки с литниковой системой должна обеспечивать возможность ее захвата и манипуляций с ней, а конструкция пресс- формы, смазочный материал, литейные уклоны – легкий выход стерж- ней, выталкивание отливки без заеданий. Автоматизированные комплексы литья под давлением класси- фицируют: – по базовой машине (усилие запирания, горизонтальная либо вертикальная холодная камера прессования, горячекамерная, уни- версальная, специальная); 47 – любому из средств механизации (манипулятор, дозатор, пресс горизонтальный, вертикальный); – объему охвата операций средствами механизации (частичный, полный); – управлению (цикловое, программное). Механизация операций заливки металла, смазывания пресс-фор- мы и пресс-поршня повышает производительность в среднем на 15–17 %. Использование роботов или манипуляторов теоретиче- ски не повышает производительности машин литья под давлением, а в некоторых случаях действия рабочего даже быстрее. Однако манипуляторы не нуждаются в перерывах и отдыхе, не подверже- ны снижению работоспособности от утомления, поэтому в конеч- ном итоге реальная производительность комплекса оказывается не- сколько выше. Механизация и автоматизация процесса получения литья с ис- пользованием дозатора и роботов стабилизируют время перехо- дов и технологические параметры, что является определяющим фактором, влияющим на качество отливок. По опытным данным, брак снижается на 30–50 %, что равноценно повышению произ- водительности оборудования на 2–3 %. Внедрение комплекта из- мерительных средств на надежной электронной базе автоподна- ладкой оборудования сокращает время на регулирование и настрой- ку и дает реальное повышение производительности комплекса еще на 2–3 %. За счет сокращения потерь времени на подогрев пресс-форм в на- чале смен и после перерывов внедрение установок термостатирова- ния повышает производительность на 5–10 %. Стабилизация тепло- вого режима повышает стойкость дорогостоящей оснастки. Таким образом, внедрение автоматизированных комплексов ли- тья под давлением при правильной эксплуатации в целом позволяет повысить производительность на 22–30 %. В настоящее время оборудование для литья под давлением изго- тавливается преимущественно не в виде отдельных машин, а сов- местно со средствами механизации и автоматизации (рис. 1.5). 48 Рис. 1.5. Схема АК средней мощности: 1 – дозатор; 2 – машина; 3 – средства механизации пресса; 4 – обрезной пресс; 5 – охлаждающее устройство; 6 – робот Схемы некоторых других автоматических комплексов (АК) при- ведены на рис. 1.6–1.16 [33]. Основа комплекса, изображенного на рис. 1.6, – машина 6 с холод- ной камерой прессования, имеющая быстродействующий механизм прессования, оснащенная приборами для контроля работы и наладки механизмов прессования и запирания пресс-формы. Смазывание ра- бочей поверхности пресс-формы производится автоматическим устройством 11. Расплав подается по раздаточной печи 2 заливочно- дозирующим устройством 1 в камеру прессования машины. После затвердевания и охлаждения отливки происходят раскрытие пресс- формы, выталкивание отливки и ее съем манипулятором 10, который помещает отливку в ванну с охлаждающей водой. Далее отливка по конвейеру 9 перемещается на приемный стол 8 и после осмотра опе- ратором переносится им в штамп обрубного пресса 7, откуда отливка попадает в тару. Комплекс управляется системой 5. Для поддержания заданных температурных режимов процесса машина имеет систему 49 охлаждения пресс-формы, управляемую аппаратурой 4, и систему 3 регулирования температуры расплава в раздаточной печи. Комплекс обслуживается двумя операторами: один из них следит за работой машины, заливочно-дозирующего устройства, манипулятора – съем- ника отливок, за раскрытием пресс-формы и т. д.; другой – за работой охладительного конвейера, транспортировкой отливок к обрубному прессу и обрубает их на прессе. Рис. 1.6. План автоматизированного литейного комплекса: 1 – заливочно-дозирующее устройство; 2 – раздаточная печь; 3 – система регулирования температуры расплава в раздаточной печи; 4 – аппаратура управления системой охлаждения пресс-формы; 5 – система управления автоматизированным комплексом; 6 – машина с холодной камерой прессования; 7 – обрубной пресс; 8 – приемный стол; 9 – конвейер; 10 – манипулятор; 11 – автоматическое устройство смазывания пресс-формы Зарубежные АК с вертикальным обрезным прессом и подвижным блоком форсунок показаны на рис. 1.7, а и 1.8, а [26]. В АК универ- сальный робот типа Unimate (США) обслуживает обрезной пресс, который расположен между машиной и охлаждающим устройством. Для заливки используется ковшовый манипулятор. 50 Рис. 1.7. Схемы АК средней мощности на базе вертикальных обрезных прессов с пневматическим (а) и механическим (б) дозаторами: 1 – заливочно-дозирующее устройство пневматического типа; 2 – совмещенный съемник отливок и смазкораспылитель; 3 – обрезной пресс; 4 – охлаждающее устройство; 5 – машина усилием 5400 кН; 6 – механический дозатор модели Dosal-3; 7 – раздаточная печь; 8 – машина фирмы Triulzi (Италия) усилием 2800 кН; 9 – промышленный робот; 10 – узел контроля извлечения отливок а б 51 В АК, показанном на рис. 1.8, б, для обслуживания обрезного пресса используется робот типа Versatran, мощность которого мень- ше мощности робота типа Unimate. На рис. 1.8, а приведена одна из возможных схем АК, отличаю- щаяся тем, что один робот обслуживает две машины ЛПД. Такая схе- ма предъявляет особо большие требования к роботу. В частности, необходимо обеспечить его повышенную производительность. Рис. 1.8. Схемы АК на базе вертикальных обрезных прессов (а, б) и схема работы мод. Unimate 2000 (в): 1 – механический дозатор; 2 – смазкораспылитель с подвижным блоком форсунок; 3 – робот типа Unimate; 4 – охлаждающее устройство; 5 – вертикальный обрезной пресс; 6 – шкаф управления; 7 – робот типа Versatran; 8 – машина фирмы Bühler усилием 1600 кН б а в 52 Преимущества современных вертикальных обрезных прессов сделали данный вариант АК основным. Иногда к недостаткам АК «литье–обрезка» относят то, что обрезной пресс имеет большую производительность, чем литейная машина, поэтому значительную часть времени пресс простаивает. Хотя это частично справедливо, следует учитывать, что стоимость обрезного пресса относительно невелика (особенно по сравнению с литейной машиной). Обрезной пресс с самостоятельным загрузочным приспособлением можно ис- пользовать не только для обрезки литников и облоя, но и для вы- полнения других операций (пробивка пазов, прошивка и т. п.). В бу- дущем возможна организация таких производств, когда обрезной пресс будет связан непосредственно с оборудованием автоматизи- рованной зачистки. Современные обрезные прессы дают возможность осуществлять несколько финишных операций. Например, в Японии и США внедряются прессы с вращающимся столом, с помощью ко- торого отливки проходят большое число обрезных и очистных опе- раций, а также подвергаются дальнейшей обработке, например об- точке, сверлению, нарезке резьбы и т. д. Поэтому создается возмож- ность изготовлять детали непосредственно литьем под давлением. На рис. 1.9, б приведена одна из возможных схем такой организа- ции производства. Рис. 1.9. АК с двумя литейными машинами (а), одной литейной машиной и позициями финишной обработки (б): 1, 2 – литейные машины; 3 – робот; 4 – охлаждающее устройство; 5, 8 – тара для отливок; 6, 9 – обрезные прессы; 7 – тара для отходов; 10, 11 – места складирования отливок; 12 – многопозиционный поворотный стол для финишных операций; 13 – конвейер или другое устройство для подачи отливок на очистку или базирование б а 53 АК с горизонтальным прессом, внедренный в ФРГ и США, показан на рис. 1.10, а. Первым средним российским АК с ориентированным извлечением отливки и обрезкой без промежуточного складирования ручного труда обрубщика был АК модели АЛ711А09 (рис. 1.10, б). Рис. 1.10. Схемы АК на базе горизонтальных обрезных прессов агрегатного (а) и многокомпонентного (б) типов: 1 – раздаточная печь с навесным механическим дозатором; 2 – пульт управления; 3 – охлаждающее устройство; 4 – устройство транспортирования и обрезки модели Trimmat 402; 5 – литейная машина; 6 – раздаточная печь с консольным механическим дозатором; 7 – манипулятор мод. РМ-1 МПО «Точлитмаш» им. С. М. Кирова; 8 – душирующее устройство; 9 – обрезной пресс На рис. 1.11 показана планировка АК фирмы Bühler (Швейцария), применение которой целесообразно при недостатке площадей. На участке устанавливаются заливочно-дозирующее устройство, съем- ник отливок, конвейер к обрезному прессу, на котором вручную обрезается отливка. На конвейере куст отливок охлаждается перед обрезкой в штампе обрезного пресса. б а 54 Рис. 1.11. Схема АК фирмы Bühier: 1 – литейная машина усилием 1600 кН; 2 – заливочно-дозирующее устройство; 3 – раздаточная печь; 4 – съемник; 5 – шаговый конвейер; 6 – обрезной пресс; 7 – тара для отходов; 8 – проход Рис. 1.12. Схема крупного АК: 1 – измеритель параметров; 2 – дозатор модели АН-18А; 3 – пульт управления; 4 – шкаф управления; 5 – охладитель отливок; 6 – смазкораспылитель пресс-формы; 7 – смазкоагрегат пресс-пары; 8 – робот 55 Современные достижения в области роботизации позволили со- здать надежный робот типа Unimate (США). На рис. 1.13 показана схема АК на базе такого робота. Здесь используются следующие устройства: подогревательно-раздаточная печь, оборудованная пневматиче- ским дозирующим устройством системы SFEAT; машина 2 большой мощности с холодной камерой прессования; робот 3, который извлекает отливку из полости пресс-формы, охлаждает ее в ванне с водой и подает на обрезной пресс; ванна 4 с водой для охлаждения отливок; гидравлический обрезной пресс 5, оснащенный подвижным раз- грузочным устройством 6. Рис. 1.13. Схема крупного АК фирмы Fiat на базе робота Unimate: 1 – подогревательно-раздаточная печь; 2 – машина с холодной камерой прессования; 3 – робот; 4 – ванна с водой; 5 – обрезной пресс; 6 – подвижное разгрузочное устройство Для охлаждения пресс-формы служат каналы в полуформах, по которым циркулирует вода, очищенная от примесей. В рассматри- ваемом АК применено дополнительное устройство для автономного терморегулирования. Оно состоит из нагревательного контура, в ко- тором теплоносителем является масло, и охлаждающего контура с водой. Температура пресс-формы измеряется с помощью термо- пар в нескольких точках. Регулирование расхода масла и воды осу- ществляется с помощью электромагнитного клапана. 56 Последовательность циклов определяется запрограммированными электрическими и электронными приборами. Операции, повторяющи- еся в каждом цикле, схематически сводятся к следующим действиям. Робот находится в положении ожидания перед закрытой пресс-фор- мой, в то время как отливка затвердевает. После частичного открытия подвижной (со стороны выталкивателя) полуформы схват робота пе- ремещается в открытую полуформу, отливка выталкивается и за пресс- остаток захватывается схватом. Подвижная часть пресс-формы полно- стью открывается. Манипулятор извлекает отливку из полости пресс- формы; пресс-форма опрыскивается через жестко установленные соп- ла раствором воды и смазочного материала в запрограммированной последовательности. Частицы облоя с грязью выдуваются сжатым воздухом. Пресс-поршень перемещается в обратном направлении и при этом автоматически смазывается. Робот погружает отливку в ванну с водой для охлаждения, схват также для охлаждения погру- жается в ванну. Одновременно смыкается пресс-форма, и жидкий ме- талл в отмеренном количестве заливочным устройством подается в камеру прессования; после этого выполняется впрыскивание металла в пресс-форму. Манипулятор берет отливку за пресс-остаток, вынима- ет из охлаждающей ванны и подает в штамп обрезного пресса. Робот включает обрезной пресс. Отходы подаются на ленточный конвейер, который доставляет их к печам для переплавки. В это же время мани- пулятор опять оказывается в положении ожидания перед пресс-фор- мой. Обрезной штамп открывается, и загрузочное устройство переме- щает салазки под обрабатываемую отливку и принимает ее при вытал- кивании. Разгрузочное устройство подает отливку в контейнер. Предусмотрены узел контроля полноты извлечения отливки и груп- па блокировочных узлов у обрезного пресса. Внедрение АК позволило улучшить технико-экономические показатели литья под давлением. Рассмотренный крупный АК базируется на использовании уни- версального программируемого робота, который успешно эксплуа- тируется в десятках стран, в том числе и в СНГ. Российская про- мышленность изготовляет подобные мощные роботы, например «Универсал-50М», «Универсал-15». Однако на машинах литья под давлением эти роботы пока еще широко не внедрены. АК с неориентированным извлечением отливок. Схемы АК на базе крупных машин приведены на рис. 1.14. АК работают в режиме неориентированного транспортирования отливок к обрезным прессам. 57 а б Рис. 1.14. Схемы крупных АК с роботами и манипуляторами, работающими с группой конвейеров (а) или с одним охлаждающим конвейером (б): 1 – вытеснительное заливочно-дозирующее устройство; 2 – съемник отливок; 3 – раздаточная печь; 4, 5 – конвейеры; 6, 9 – машины с холодной горизонтальной камерой прессования усилием 5400 кН; 7 – машины прессования усилием 8100 кН; 8 – съемник типа Rimrock (США) с ходом 1525 мм; 10 – охлаждающий конвейер; 11 – оператор обрезного пресса; 12 – обрезной пресс; 13 – тара; стрелками показано перемещение отливок В Швеции внедрен АК (рис. 1.15) на базе машины с усилием за- пирания 20 000 кН. В него также входит промышленный робот с шестью степенями свободы. Рис. 1.15. Схема крупного АК: 1 – машина усилием 20 000 кН; 2 – промышленный робот с шестью степенями свободы; 3 – установка для охлаждения форм; 4 – обрезной пресс усилием 400 кН; 5 – контейнеры для транспортировки отливок; 6 – комбинированная плавильно- раздаточная печь; 7 – устройство для нагрева форм; 8 – заливочно-дозирующее устройство 58 Гибкие производственные модули (ГПМ). На рис. 1.16 пред- ставлена схема ГПМ, в состав которого входит следующее оборудо- вание: машина 1 литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования; пневматический дозатор 6 металла или элек- тропечь 7 с манипулятором 8 для заливки металла; устройство 9 для смазывания пресс-формы и устройство 10 для смазывания пресс-плун- жера. Поддержание постоянной температуры формы осуществляется устройством 2 для термостатирования. Модуль оснащен роботом 13, который извлекает отливку из формы, опускает ее в ванну 11 и затем устанавливает в обрубочное устройство 12, которое снабжено меха- низмами для обдува инструмента и контроля параметров отливок. Для ускорения движения пресс-форм ГПМ оснащен устройством для вытягивания колонн, быстродействующим зажимом, устройством 5 для замены форм. В состав ГПМ входит также автоматизированный склад 4 с роботом для перемещения пресс-форм 3. Рис. 1.16. Схема гибкого производственного модуля: 1 – машина ЛПД; 2 – устройство термостатирования; 3 – пресс-формы; 4 – автома- тизированный склад; 5 – устройство для замены форм; 6 – пневмодозатор металла; 7 – электропечь; 8 – манипулятор для заливки металла; 9 – устройство для смазывания пресс-формы; 10 – устройство для смазывания пресс-плунжера; 11 – ванна; 12 – обрубочное устройство 59 Технологический процесс получения отливок на ГПМ осуществля- ется в следующей последовательности. Вначале проводится очистка и смазывание пресс-формы. Форсунки вводятся в разъем пресс-формы, после чего к ним подводится смазочный состав, который разбрызгива- ется с помощью сжатого воздуха. Параллельно аналогичным образом осуществляется смазывание пресс-плунжера. Далее происходит смы- кание частей пресс-формы. С помощью устройства для термостатиро- вания контролируется и автоматически поддерживается температура пресс-формы, что позволяет повысить стабильность теплового режи- ма. После закрытия пресс-формы автоматически включается пневма- тический или ковшовый дозатор. По окончании заливки жидкий ме- талл запрессовывается в пресс-форму, начинается кристаллизация. По окончании кристаллизации происходит раскрытие пресс-формы. Затем выталкиватель выдвигает отливку из гнезда на расстояние, необходи- мое для ее захвата роботом-съемником. Последний удаляет отливку из зоны пресс-формы, поворачивает ее на 90 для контроля полноты из- влечения отливки. В случае обнаружения брака отливка направляется в специальный желоб и происходит остановка цикла, необходимая для устранения дефекта. Если брак не обнаружен, то отливка погружается в ванну для охлаждения, одновременно начинается новый цикл. Из ванны для охлаждения отливка подается на обрезной пресс. После удаления руки робота из рабочей зоны пресса происходит обрезка. От- ливки падают на желоб, который направляет их на весы. Остатки ме- талла попадают на другой желоб и удаляются. Если после срабатыва- ния пресса отливка не попадает на весы, это свидетельствует о том, что часть ее осталась в зоне обрезки, пресс останавливается, и поступает сигнал о его отключении. По окончании цикла обрезки с помощью сжатого воздуха кромки инструмента очищаются от остатков отливок. Замена пресс-формы осуществляется следующим образом. Быстродей- ствующий зажим раскрывается и выталкивает пресс-форму на стол, далее с помощью устройства для замены она удаляется из машины, а на ее место устанавливается другая. В случае когда необходимо уста- новить громоздкую пресс-форму, используется устройство для вытя- гивания колонны, с помощью которого верхняя колонна удлиняется на расстояние, необходимое для монтажа пресс-формы с помощью крана. Робот-манипулятор перемещает пресс-формы на автоматизиро- ванный склад, имеющий секции, оснащенные датчиками, определяю- щими наличие пресс-формы в определенной ячейке. 60 ГПМ нескольких типоразмеров комплектуются устройствами для быстрой перестановки пресс-форм, складом пресс-форм, устройства- ми для компьютерной связи с ЭВМ верхнего уровня и другими эле- ментами, характеризующими современное оборудование. Все модели имеют соответствующее вентиляционное оборудование. Дополнительную информацию по оборудованию, входящему в ав- томатизированные комплексы литья под давлением, и основным па- раметрам комплексов можно получить из работ [1, с. 330; 25–27; 30, с. 103–133; 31, с. 350; 33, с. 246–247, 284]. 1.2. Организация производства в цехах литья под давлением В зависимости от объема выпуска, номенклатуры, требований к от- ливкам и других факторов существует несколько вариантов опти- мальной организации производства в цехах литья под давлением, поэтому понятие «современный цех» применимо не только к высо- комеханизированным цехам массового производства, но и к не очень крупным участкам. Каждый тип цеха имеет свою структуру парка оборудования, средств механизации, транспортных и других средств. Попытка перенести такую структуру на цех мелкосерийного произ- водства приводит к неоправданному удорожанию отливок без улуч- шения их качества. Для цехов массового производства на современном этапе харак- терно широкое внедрение комплексной механизации, автоматизации и компьютеризации на таких участках, как плавильный, машинный, очистной, организация автоматизированных модульных комплексов, сочетающих операции литья и обрезки отливок и управляемых с по- мощью ЭВМ, использование общецехового АСУ, измерение и ав- томатизированное управление технологическими режимами на базе широкой компьютеризации и приборизации машин, комплексов и уча- стков, повышение надежности всего оборудования, снижение рас- хода энергии. Для цехов серийного производства с большой номенклатурой от- ливок прогрессивными направлениями являются следующие: при- менение блок-форм и другой быстропереналаживаемой оснастки, использование универсальных машин с ограниченными средствами механизации, сохранение единого зачистного участка, а в ряде слу- 61 чаев – перенесение зачистки в механические цеха с сохранением лишь операции обрезки основных литников, частичное применение ши- рокоуниверсальных роботов и манипуляторов с легко переналажи- ваемым управлением для широкого охвата операциями вплоть до смазывания формы, использование систем быстрой замены форм. Большая часть цехов относится к мелкосерийному и крупносе- рийному производству с соответствующими компромиссными тех- ническими решениями. Сравнить можно только цехи одного типа, чтобы избежать неоправданной степени автоматизации мелких це- хов и участков, не улучшающей, а ухудшающей технико-экономи- ческие показатели. Однако граница оптимальной степени автомати- зации с каждым годом смещается в сторону менее крупных цехов. Независимо от типа цеха при совершенствовании организации про- изводства и внедрения комплексной механизации нет мелких и круп- ных проблем. Иногда даже такой, казалось бы, мелкий вопрос, как жесткость куста отливки со всеми литниками, определяет успех внед- рения автоматизированных режимов работы. Или же отсутствие бло- кировок на всех этапах цикла литья также может нарушить работу комплекса и привести к поломкам, а без литейных уклонов 1–2 на отливках почти невозможна безлюдная технология. Важнейший параметр всего обрудования, применяемого в цехе, – его фактическая надежность. Иногда при приемке оборудования поль- зуются условными показателями надежности, которые не отражают реальных условий работы. Правильная организация производства возможна главным обра- зом при комплексном учете всех факторов и в первую очередь при использовании специализированных, а не приспособленных зданий. Характерная особенность новых зданий для крупносерийного про- изводства – двухэтажность (а иногда и более высокая этажность). При наличии двух этажей можно компактно разместить участки, сократить грузопотоки, улучшить обслуживание машин и другого оборудования. Несмотря на многочисленные рекомендации и публикации, про- ектировщики некоторых новых цехов повторяют старые ошибки: занижают мощности плавильных участков по жидкому металлу, не- правильно решают вопросы оптимальной транспортировки огром- ного количества отходов, вокруг машин предусматривают мало пло- щади. Здесь, в частности, не учитывается, что хотя литье под давле- 62 нием можно отнести к малоотходному производству, отходов внут- ри рабочего цикла много и их надо перерабатывать в основном внутри цеха. Это возможно только в сочетании с разветвленной сетью не- прерывного транспорта. Например, использование принципа авто- матического адресования отливок ограниченно и не может заменить систему конвейеров в цехах с достаточно большим объемом выпус- ка продукции [33]. Механизация плавильно-раздаточных операций. Технико-эко- номические показатели работы цехов литья под давлением в значи- тельной степени зависят от правильной организации и совершенст- вования плавильно-раздаточных операций. Наряду с общими требо- ваниями организации таких работ имеются специфические требова- ния, связанные со следующими факторами: большое количество отходов (возврата) в виде пресс-остатков, литников и промывников; наличие отходов небольшой массы, но с большой площадью по- верхности (облой и пр.); непрерывное использование относительно малых, строго дозиро- ванных порций жидкого металла; насыщенность цеха машинами, механизмами и коммуникациями. Проблемы организации плавильно-раздаточных операций затра- гивают много аспектов. Ниже рассмотрены лишь некоторые направ- ления механизации этих операций в современных цехах литья под давлением. Транспортирование жидкого сплава с металлургических заво- дов. Одним из важных направлений совершенствования плавильно- раздаточных работ является способ загрузки плавильных печей не твердой шихтой, а жидким сплавом, приготовленным на металлурги- ческих заводах, что позволяет сократить продолжительность опера- ций и снизить расходы на приготовление сплава. Особенно широко применяют транспортирование с металлургических заводов жидких алюминиевых сплавов. Например, фирма Kays Alloy Casting (Англия) перевозит алюминиевые сплавы в контейнерах, стационарно смонти- рованных на грузовых автомобилях. Вместимость каждого контейне- ра 2,5 т. Металл передается в плавильные или раздаточные печи по передвижному желобу. Расстояние перевозки – до 50 км. Загрузка шихты в плавильные печи. Механизированная загруз- ка шихты обеспечивает в литейных цехах значительный технико-эко- 63 номический эффект вследствие наличия большого количества воз- вращаемых в переплавку отходов. Загрузку шихты можно механизи- ровать следующими способами: установкой бункера непосредствен- но над тиглем плавильной печи с подачей шихты конвейером и ис- пользованием саморазгружающей бадьи или малогабаритного скипо- вого подъемника. Последний способ применяют довольно редко. При засыпке шихты скрап периодически накапливается в коробе с откид- ным днищем. Наполненный короб транспортируют вилочным авто- погрузчиком к печи, поднимают и фиксируют. Затем днище короба раскрывается и скрап высыпается в печь. После этого створки днища закрываются и короб возвращается в исходное положение. Для механизированной загрузки печей также используют бадьи с открывающимся днищем, которые поднимают над тиглем с по- мощью крана. Загрузку шихты с помощью саморазгружающейся бадьи применяют, например, в литейном цехе завода Skoda (Чехия). Возврат скапливается в расположенном около печи бункере боль- шой емкости, откуда он через вибрационное днище бункера посту- пает по вибрационному желобу в печь. Шихта автоматически взве- шивается на электромагнитных весах. Подача в печь крупногаба- ритных чушек массой до 500 кг осуществляется с помощью тель- фера. Одновременно он служит для выгрузки чушек из вагонов и укладки их в складах шихты. Транспортирование жидкого металла к раздаточным печам. Централизованная плавка и подача жидкого металла снижают рас- ходы на плавку, облегчают соблюдение температурного режима при- готовления сплава и условия работы литейщика и дают возмож- ность выдерживать постоянство химического состава. При центра- лизованной подаче жидкого сплава можно уменьшить вместимость раздаточных печей. На участках литья под давлением легких сплавов расплавы транс- портируют с помощью монорельсовых ковшей или электрокаров, оборудованных подъемниками с поворотным ковшом, на участках литья цинковых сплавов – по электрообогреваемым наклонным же- лобам с подачей сплава самотеком. Выбор того или иного способа транспортирования жидкого сплава зависит главным образом от рас- положения машин в цехе. Например, при использовании монорельса ковш должен проходить возле всех раздаточных печей, хотя печи, остановленные для наладки или ремонта, не должны пополняться 64 жидким металлом. Непрерывное прохождение ковша возможно толь- ко при наличии свободной площади возле каждой машины. Ковш с жидким сплавом по монорельсу передвигают вручную или с помощью электротали, которой можно управлять с помощью вынос- ного пульта с пола или из кабины, перемещающейся вместе с ковшом. Для большинства цехов и участков наиболее рационально применение электротали, управляемой с пола, для крупных цехов с большим рас- ходом жидкого металла – электротали, управляемой из кабины. В некоторых цехах монорельсы заменяют ковшами, установлен- ными на электро- или автокарах. Эта система транспортирования обладает большей гибкостью, так как машины можно обслуживать в любой последовательности и по наиболее удобному маршруту. Для удобства обслуживания можно применять электро- и автопо- грузчики двух типов: с боковым поворотом ковша и с поворотом ковша по ходу. Однако использование самоходного транспорта тре- бует наличия в цехе достаточной площади для его маневрирования. За рубежом установки для транспортирования и заливки жидких цветных сплавов наиболее часто применяются для алюминиевых и цинковых сплавов и реже – для свинцовых и оловянных. Эти уста- новки используют для перекачивания расплава из плавильной печи в раздаточную печь, раздаточный ковш или заливочное устройство. Установка для транспортирования жидких сплавов включает цент- робежный или магнитогидродинамический насос для перекачивания расплава и футерованные огнеупором трубы для передачи расплава на расстояние. Фирма Metallics System (США) изготовляет установку, способную передавать жидкие алюминиевые и цинковые сплавы по футерован- ному трубопроводу на расстояние до 25 м, и поднимать ее на высоту до 6 м. В установке применяется центробежный насос, изготовлен- ный, в зависимости от перекачиваемого металла, из графита или кор- розионно-стойкой стали. Изменением конструктивных параметров центробежного насоса обеспечиваются различные режимы его рабо- ты: большой расход жидкого металла при малом давлении или малый расход жидкого металла при большом давлении. Отдельные детали насоса изготовляют с точностью  (0,05–0,07) мм. При передаче жидкого металла по трубопроводу не требуется предварительного подогрева труб или их подогрева в процессе рабо- ты. Установка труб не вызывает затруднений. Футерованная огне- 65 упором труба диаметром 100 мм выдерживает перекачку до 600 т расплава. Выпускают два варианта установок для транспортирования жидкого металла. Центробежный насос одной из установок подает жидкий металл из плавильной печи попеременно к четырем заливоч- ным устройствам. Для этого насос поворачивают и его нагнетающую трубу соединяют с одним из четырех стационарных трубопроводов. Жидкий металл подают в любое заливочное устройство за несколько минут. При этом потери температуры металла составляют около 1 С на каждый метр длины трубопровода. В другой установке центро- бежный насос установлен стационарно, а колено нагнетающей трубы насоса поворачивается и соединяется с разными трубопроводами. В установке для транспортирования жидкого металла фирмы In- teratom (ФРГ) применяется магнитогидродинамический насос. Ин- дуктор насоса размещается в керамической секции, погружаемой в ванну печи. Изменяя уровень и частоту тока в индукторе, регули- руют скорость потока жидкого металла в канале насоса. Количество подаваемого металла контролируют по времени или посредством измерительных датчиков. Такие насосы используются главным об- разом при литье под давлением, литье в песчаные формы, а также при разливке металла в слитки. Преимущество этих насосов заклю- чается в отсутствии движущихся частей и простоте регулирования интенсивности подачи жидкого металла. Типовая мощность магни- тогидродинамического насоса производительностью 8 т жидкого алюминиевого сплава в час составляет 12 кВА. Плавильно-раздаточные работы. В последнее время наметилась новая тенденция организации плавильно-раздаточных работ, осно- ванная на сокращении расхода электроэнергии при использовании электропечей. У общепринятой системы централизаванной плавки с подвозом жидкого металла к раздаточным печам имеются два су- щественных недостатка: потеря тепловой энергии и необходимость перегревать сплав в плавильных печах. Поэтому пока имеются лишь отдельные попытки децентрализовать процесс плавки и раздачи, а для сохранения высокого качества жидкого металла – применять различ- ные фильтры или использовать другие приемы. В массовом произ- водстве рациональность данной схемы еще не проверена. По зарубежным и отечественным данным, перелив жидкого алю- миниевого сплава из плавильной печи в транспортные ковши и по- 66 следующая заливка в раздаточные печи у машин сопровождаются интенсивным турбулентным движением металла. При переливах из плавильной печи в ковш и из ковша в раздаточную печь отношение поверхности струи к объему металла достигает максимального зна- чения и значительная часть металла подвергается окислению возду- хом, что приводит к увеличению потерь металла, появлению в от- ливке участков с повышенной твердостью, неметаллических вклю- чений и к увеличению брака отливок. Образование шлака при пере- ливах и транспортировании жидкого металла может быть настолько интенсивным, что тщательно отрафинированный в плавильной печи расплав после второго перелива в раздаточную печь снова требует эффективной очистки. Хорошие результаты дало использование электропечей сопро- тивления, расположенных непосредственно у литейных машин. Эти печи имеют различную вместимость, производительность расплав- ленного алюминиевого сплава составляет до 300 кг/ч, точность на- грева расплава 5 С. При таких условиях плавки не образуются пары воды и, следовательно, окись алюминия и водород; отсутству- ет турбулентность движения металла (так как нет операции транс- портирования); снижаются потери металла (исключены два перели- ва). В одном из цехов отказ от централизованной плавки и установ- ка электропечей у машин дал существенную экономию за счет умень- шения потерь металла на 75–80 %, снижения брака в среднем на 10 %, улучшения обрабатываемости отливок вследствие отсутствия в них твердых мест и шлаковых включений, которые образуются в результате транспортирования и перелива металла. Особого внимания заслуживают эксперименты, проведенные фир- мой Hyatt Die Casting (США). Сравнивались работа газовой тигель- ной плавильной печи новейшей конструкции и работа электропечи сопротивления, эксплуатирующейся в цехе уже около года. Сравне- ние показало, что при использовании электропечи общие затраты на электроэнергию для плавки и выдержки алюминиевого расплава зна- чительно ниже, количество шлаковых включений в пять раз меньше, стойкость тигля в два раза выше, чем при эксплуатации газовой печи. Принимая во внимание результаты экспериментов, фирма установи- ла еще пять электропечей сопротивления. Все чушковые материалы предполагается расплавлять в электропечах сопротивления, находя- 67 щихся у машин, а возврат собственного производства переплавлять в наклоняющихся печах сопротивления, а затем разливать в чушки. В цехах литья под давлением для плавильно-раздаточных печей предполагается использовать тигли из карбида кремния, разделен- ные огнеупорной перегородкой на две части. В одну половину тиг- ля погружается твердая шихта, а из другой половины вычерпывает- ся металл для заливки машин. Такая конструкция тигля резко умень- шает возможность попадания шлаковых включений в камеру прес- сования. Можно также применять специальную тигельную вставку с крышками, делящую объем тигля на две части, которые могут от- крываться и закрываться независимо друг от друга. Стойкость тиг- лей из карбида кремния составляет в среднем около года, стойкость нагревательных элементов – 3–5 лет. Новые электропечи сопротив- ления высокой производительности оснащены необходимыми устрой- ствами для работы в режимах поддержания температуры расплава, его выдержки и перегрева. При необходимости может производить- ся дополнительное плавление металла. Отказ от централизованной плавки и ее проведение в новых усо- вершенствованных плавильно-раздаточных электропечах сопротив- ления непосредственно у литейных машин, по данным работы [33], обеспечивает следующие преимущества: существенное снижение энергетических затрат и трудоемкости обслуживания; значительное повышение качества расплава; улучшение санитарно-гигиенических условий труда (по сравне- нию с газовыми и мазутными отражательными печами); повышение безопасности работы и производительности труда; снижение простоев; уменьшение производственных площадей; возможность использования различных методов обработки рас- плава; уменьшение угара металла при плавке на 75–80 % (по сравнению с плазменными печами); улучшение качества расплава благодаря отсутствию продуктов горения в атмосфере плавильного пространства, поддержанию опре- деленной температуры расплава в печи и отсутствию операции транс- портирования расплава; повышение надежности работы цеха; 68 облегчение перехода на изготовление отливок из другого спла- ва [33]. Организация и автоматизация работ по замене пресс-форм. Важным резервом снижения простоев при литье под давлением яв- ляется внедрение приспособлений и систем автоматизированной за- мены пресс-форм. В этой области уже накоплен зарубежный и оте- чественный опыт. До последнего времени замена производилась вручную без каких-либо специальных приспособлений, следствием чего являлись простои оборудования и оснастки, увеличение трудо- емкости, тяжелые и опасные условия труда. В последние годы веду- щие фирмы комплектуют свои машины дополнительными устрой- ствами для механизации и автоматизации замены пресс-форм. Освоение процесса автоматизированной замены пресс-форм в ли- тейных цехах включает в себя множество аспектов, в том числе ор- ганизацию участка или рабочего места обслуживания машины с пред- варительным подогревом пресс-форм; использование новых подъ- емно-транспортных устройств; внедрение специальных приспособ- лений для механизированного (а в дальнейшем и автоматизирован- ного) монтажа и демонтажа элементов форм; обеспечение машин устройствами для быстрого вытягивания колонн, перестановки ка- меры прессования по высоте и пр. Подъемно-транспортные устройства для гибкой автоматизиро- ванной замены пресс-форм, приспособления для ускоренного креп- ления пресс-форм и некоторые другие механизированные устрой- ства рассматриваются в работе [33, с. 343–356]. 1.2.1. Организация и расчет плавильных отделений при литье под давлением и в кокиль В организации литья под давлением и в кокиль большую роль играет рациональная организация плавильных отделений, снабжаю- щих цех жидким металлом. В целях максимального сокращения путей транспортировки жид- кого металла к рабочим местам плавильное отделение располагают вблизи заливочного отделения. Когда в цехе имеется несколько за- ливочных отделений или участков (литья в кокиль, литья под дав- лением), одно и то же плавильное отделение может снабжать жид- 69 ким металлом и эти отделения и участки. В таком случае плавиль- ное отделение размещают между ними. Работа плавильного отделения строго согласуется с работой за- ливочных отделений как по количеству выплавляемого металла, так и по маркам сплавов. Отделения литья в кокиль и под давлением работают по парал- лельному режиму, при котором кокиль или пресс-форму на машине последовательно подготавливают, заливают жидким металлом, а за- тем освобождают от отливки. В связи с этим требуется бесперебой- ное снабжение жидким металлом в течение всей смены. При выборе плавильных агрегатов учитывают: масштаб производства; назначение литья и характер требований, предъявляемых к каче- ству металла; энергетические возможности предприятия; экономичность печей, т. е. стоимость топлива, приходящегося на каждую тонну расплавленного металла. Плавильные агрегаты в отделении могут быть непрерывного и пе- риодического действия. Как первые, так и вторые способны обеспе- чить бесперебойную работу заливочного отделения с параллельным режимом работы. Это достигается путем применения промежуточ- ных емкостей – раздаточных печей, находящихся на рабочих местах. Металл из плавильного отделения к раздаточным печам подается в жидком виде или в виде чушек (слитков) готового сплава. При мелкосерийном производстве раздаточная печь в ряде случаев за- полняется чушковым металлом и в ней производится приготовление сплава. Однако применение раздаточных печей в качестве плавиль- ных агрегатов снижает качество сплава и замедляет темп работы, так как плавка металла в раздаточной печи происходит гораздо мед- леннее, чем в плавильном агрегате. Предпочтительнее подавать сплав в раздаточную печь в жидком виде, при этом снижаются расходы на плавку, повышается производительность труда, легче поддерживать постоянство температурного режима. При невозможности снабжать раздаточные печи жидким метал- лом рационально на каждом рабочем месте иметь две раздаточные печи. В то время как в одной печи металл плавится, из другой он выбирается. 70 В настоящее время в плавильных отделениях цехов алюминие- вого литья применяются самые разнообразные плавильные агрега- ты. В цехах с небольшими масштабами производства для плавки алюминиевых сплавов применяют тигельные печи – плавильные аг- регаты периодического действия. Наибольшее распространение по- лучили поворотные тигельные печи с нефтяным, газовым и элек- трическим обогревом. Сравнительно небольшой объем (150–300 кг) делает их весьма маневренными. Их легко переводить с приготов- ления сплава одной марки на другую, что очень важно при малых объемах производства. В небольших цехах эти печи могут одновре- менно служить и раздаточными печами. При крупносерийном и массовом производстве широкое распро- странение получили камерные электрические печи типа САК и САН. Печь типа САК – это стационарная печь емкостью 150 или 250 кг, которая может служить как для непрерывной работы, так и для пе- риодической. Очень часто печь САК применяется в качестве разда- точной, т. е. она совмещает две функции – плавильной и раздаточ- ной печи. Печи типа САН – наклоняющиеся. Они имеют емкость до 2 т. Печи могут действовать как агрегаты непрерывного и периоди- ческого действия. При наличии в отделении печи САН крупные ко- кили можно заливать металлом непосредственно из плавильной пе- чи, минуя раздаточные. В связи с тем что температура заливки спла- ва для каждого кокиля различная, печи САН доводят температуру металла до среднего уровня. До необходимой температуры заливки сплав доводится в транспортирующих ковшах. Эти ковши перед за- ливкой кокилей, раздаточных печей или дозаторов подогревают на небольших горнах или, наоборот, охлаждают. Недостатками камерных электропечей являются: невозможность вести плавку под флюсом из-за его разрушающе- го действия на нагревательные элементы; зарастание футеровки настылями шлака; длительность послеремонтной сушки; высокий расход электроэнергии. Для переплава стружки и других отходов широкое применение получили пламенные печи ванного типа с газовым или нефтяным обогревом. В связи с тем что металл, получаемый из этих печей, сильно насыщен газами, для приготовления рабочего сплава их при- меняют сравнительно редко. Но практика показала, что и в газовых 71 печах можно получать качественный металл при условии правиль- ного ведения плавки. Для уменьшения окисления и пленообразова- ния загрузку литейных отходов производят не в плавильную печь, а в специальный отсек с жидкой ванной. Готовый сплав перед выдачей из печи отстаивается от окислов и газов в специальных копильниках. При больших масштабах производства для повышения производи- тельности труда и экономии электроэнергии зачастую пользуются комбинированным методом плавки, при котором отходы собственно- го производства расплавляют в пламенных печах, а полученный жидкий металл перегружают вместе с твердой частью шихты в элек- тропечи для последующей доводки, рафинирования и разливки. В последние годы широкое распространение получили индукци- онные печи – канальные и тигельные. Эти печи обладают высокой производительностью, минимальным угаром и расходом электро- энергии, обеспечивают хорошие условия труда. В них можно полу- чать равномерный химический состав сплава и температуру всей ванны металла. Тигельные индукционные печи очень маневренны при переходе с плавки одного сплава на другой. Одним из недо- статков этих печей является то, что они требуют дополнительной площади для установки трансформаторов и конденсаторных бата- рей. В отдельных случаях эта площадь равна площади самой пла- вильной установки. Магниевые сплавы, так же как и алюминиевые, можно приготов- лять в отражательных печах с газовым или нефтяным обогревом, в ин- дукционных тигельных электропечах и в электропечах сопротивления. Если цех или кокильное отделение потребляют небольшое коли- чество металла и разных марок, наиболее рациональным является применение тигельных электропечей. Поскольку тигельные печи от- носятся к агрегатам периодического действия, то если в цехе имеет- ся одна такая печь, ее емкость должна быть равна суммарной емко- сти всех раздаточных печей. Для гарантии бесперебойной работы лучше иметь не менее двух печей. Вместо одной-двух печей боль- шой емкости целесообразнее иметь несколько печей малой емкости. Режим работы печей, их количество должны быть согласованы с режимом работы заливочного отделения. Работа строится таким образом, чтобы через каждые 45–90 мин можно было пополнять запас жидкого металла в раздаточных печах и дозаторах. В случае если цех потребляет большое количество металла при небольшой 72 номенклатуре сплавов, наиболее рациональным является примене- ние печей непрерывного действия или индукционных печей. Луч- шая маневренность достигается при комбинации из печей большого объема непрерывного действия и нескольких печей малого объема периодического действия. Расположение печей в отделении зависит от емкости печей, при- нятой технологии приготовления сплавов и системы транспортиро- вания жидкого металла из плавильного отделения в заливочное. Но при всех вариантах транспортирования металла печи должны быть расположены таким образом, чтобы к ним имелся доступ не менее чем с трех сторон. Плавильные печи в отделении устанавливают так, чтобы расстояние между ними было более 1,5–2 м, а расстоя- ние от стен до печей – более 2 м. Печи размещают так, чтобы в слу- чае выброса металла или воспламенения все рабочие могли быстро покинуть площадь вокруг печи. В средних и крупных цехах при плавильном отделении имеется шихтовый участок или шихтовый двор. Шихтовые дворы оборуду- ют закромами для хранения исходных материалов, отходов и лига- тур и стеллажами для чушковых материалов. На участке устанав- ливают десятичные весы на 10 и 500 кг. Площадь участка рассчи- тывается на хранение одно-, двухдневного запаса свежих материа- лов и трех-, пятидневного запаса оборотных материалов. Шихтовый участок располагают в непосредственной близости от плавильного отделения. Участок имеет свои печи для переплава отходов и при- готовления лигатур. Если нет возможности оборудовать участок особыми печами, то для этой цели пользуются рабочими печами в нерабочую смену. Печи для переплава магниевой стружки долж- ны быть размещены в отдельном помещении или быть изолированы от других печей. Хранению магниевой стружки уделяется особое внимание. Помещение, где она хранится, должно быть сухим, так как влажная стружка подвергается коррозии и есть опасность ее само- возгорания. Шихтовый участок обслуживает бригада шихтовщиков. При небольшом объеме производства в смену работает по одному шихтовщику. В обязанности шихтовщика входит подготовка ших- ты, навеска шихтовых материалов согласно шихтовому рецепту, транспортировка шихты к печи и заполнение на каждую плавку шихтового листа или шихтового журнала. 73 Для сплавов, особо ответственных по химическому составу, при шихтовке подвергают взвешиванию все составляющие шихты, вклю- чая отходы собственного производства. Для сплавов менее ответ- ственных взвешивание шихты производится только по свежим со- ставляющим, а отходы добавляются после расплавления свежего металла до определенного уровня печи. Это дает возможность транс- портировать отходы прямо из отделения обрубки к плавильным пе- чам, минуя шихтовый двор. При малых объемах производства шихту подвозят к печи в те- лежке и загружают в печь вручную. При больших объемах транс- портировка и загрузка шихты механизируются. Шихту к печам до- ставляют в металлических коробах. Для небольших печей масса шихты в коробке равна массе приготовляемого в печи сплава. Для больших печей непрерывного действия масса шихты восполняет ту массу жидкого металла, который за определенный промежуток вре- мени выбирается из печи. При больших объемах производства доставку коробов к печам осуществляют с помощью крана, электрокаров или электропогруз- чиков. Загрузка шихты в печь производится с помощью монорельса и бадьи с откидным дном или транспортером. При изготовлении в одном цехе нескольких сплавов основным принципом организации шихтового хозяйства является исключение возможности перепутывания сплавов, их раздельная шихтовка и до- ставка к печам. Особенно велика опасность перепутывания отходов. Поэтому наиболее целесообразным является ведение раздельной обрубки отливок по каждому сплаву и раздельное транспортирова- ние отходов в плавильное отделение. Рабочие сплавы можно приготовлять по одному из двух вариантов. Первый вариант. Приготовление сплава производится в два этапа. Первый этап – получение первичного сплава. Для этого подготов- ляют шихту, плавят металл, а затем разливают его в изложницы. Перед разливкой отбирают образец, который направляют на хими- ческий анализ. Когда становятся известными результаты химиче- ского анализа, сплав снова расплавляют и корректируют соответст- вующими добавками, а затем рафинируют и модифицируют, если это предусмотрено технологией. Полученный рабочий сплав пода- ют на заливку деталей. 74 Этот вариант имеет следующие преимущества: исключаются выпады брака по химическому анализу; имеется возможность использовать низкосортные отходы (сплески, стружку, брак деталей, имеющих инородную арматуру). К недостаткам варианта относятся: повышенный угар; увеличенная трудоемкость приготовления сплава; большой расход топлива. Второй вариант. Приготовление сплава производится в один этап. При этом варианте также готовят сплав, но не разливают его в из- ложницы, а оставляют жидким в печи. Отобранный образец контро- лируют на химический состав ускоренным способом – спектральным экспресс-анализом, длительность которого не должна превышать 15–25 мин, а при использовании квантомеров – 10 мин. После полу- чения результатов анализа корректировку химического состава спла- ва (если таковая требуется) производят непосредственно в плавиль- ной печи, его рафинируют и модифицируют, а затем готовый рабо- чий сплав транспортируют в заливочное отделение. Работа по этому варианту дает возможность обходиться меньшим количеством печей, экономить рабочее время, материалы и топливо. Большинство литейных цехов, имеющих экспресс-лаборатории, ра- ботает по второму варианту. Отливка первичных сплавов произво- дится только при использовании низкосортных отходов. При работе печей периодического действия химическому анали- зу подвергают каждую плавку, при работе печей непрерывного дей- ствия анализ из печи берут через определенные промежутки време- ни, например через каждые 3 ч. Обслуживание плавильных печей осуществляет бригада плавиль- щиков. В обязанности плавильщиков входит загрузка подготовлен- ной шихты в печь, расплавление металла, наблюдение за режимом плавки, доводка сплава в печи (рафинирование, введение различных легирующих добавок и т. д.), доставка готового сплава к раздаточ- ным печам. При небольших масштабах производства и наличии од- ной-двух печей их обслуживание может производить один плавиль- щик. При больших объемах производства организуются бригады плавильщиков и производится распределение обязанностей внутри бригады. Загрузку шихты и транспортирование жидкого металла к раздаточным печам и дозаторам осуществляют рабочие более низ- 75 кой квалификации (2-го разряда); приготовление сплавов, наблюде- ние за качеством выплавляемого металла, определение готовности сплава – рабочие более высокой квалификации (3–4-го разряда). Если проводится плавка особо ответственных сплавов или требуется про- извести расчет добавок или другие более сложные операции, эта ра- бота поручается плавильщикам 5-го разряда [3]. Необходимую информацию по выбору плавильного агрегата для приготовления расплавов, используемых при литье под давлением, можно найти в работе [31, с. 282–300]. Техническая характеристика плавильных печей для цветных спла- вов приведена в работах [31, с. 283, 284, 286–289, 293, 295–299; 32, с. 96–100, 103]. Составы шихт, флюсов и угар некоторых цветных сплавов мож- но подобрать по данным работ [29, с. 71; 31, с. 129–160, 164–167; 32, с. 90, 120]. Расчет плавильных отделений цехов литья под давлением и в ко- киль производится по методике, изложенной в работе [3, с. 6–14]. 1.2.2. Организация и оснащенность рабочих мест в заливочных отделениях цехов литья под давлением Заливочное отделение – это основное отделение цеха, где про- изводят литье под давлением. В заливочном отделении устанавли- вают машины для литья под давлением, насосы и аккумуляторы к ним, раздаточные печи или дозаторы. Машины и другое оборудова- ние следует располагать таким образом, чтобы к ним был свобод- ный доступ при ремонте, монтаже и демонтаже, установке и снятии пресс-форм, при доставке жидкого металла. Очень важен правильный выбор типа машины для отливки той или иной детали. Рентабельность применения литья под давлением во многом зависит от правильного выбора машины. В небольших литейных цехах, имеющих несколько машин, детали отливают без учета мощности. Иногда мелкие детали отливают в мощных маши- нах. В этом случае снижается производительность труда, повыша- ется расход рабочей жидкости. Массивные пресс-формы плохо про- греваются сплавом, возможно возникновение брака по незаливам. Иногда, наоборот, отливки изготавливают в машинах недостаточ- ной мощности. Это может также иметь место, если конструктор 76 проектирует многогнездную пресс-форму без учета мощности име- ющихся машин. В этом случае из-за недостатка давления отливки получаются неплотными. Выбор типа машин определяется габаритами детали, ее массой, маркой сплава и технологическими требованиями, объемом произ- водства. Машины в заливочном отделении располагают как в один ряд, так и в несколько рядов, линейно или параллельно, с центральными и боковыми проходами и проездами. При установке машин в два ряда общая ширина пролета должна составлять не менее 18 м, а рас- стояние между рядами должно быть не менее 3,5–4 м для удобства проезда транспорта. Машины размещают так, чтобы прессующие блоки были направлены в сторону прохода. Расстояние между осями машин должно быть: для небольших машин – 3 м, для крупных – 4 м и более. Расстояние от стен до ма- шин должно быть не менее 1 м. Около каждой машины с холодной камерой сжатия устанавли- вают раздаточную печь. Печь размещают со стороны прессующего блока машины ближе к проходу так, чтобы было удобно заполнять ее металлом. Так как металл в машины заливается небольшими пор- циями (до 1–2 кг), объем раздаточных печей делают небольшим, чтобы металл находился в них недолго. Емкость печи должна обес- печить бесперебойную работу машины в течение 30–90 мин. Ухуд- шает свойства сплава его пребывание в раздаточной печи в течение более длительного времени. При механизированной заливке применяют различные типы до- заторов. В зависимости от конструкции и принципа действия доза- торы могут быть совмещенными с раздаточной или плавильно-раз- даточной печью, а также располагаться около машины для литья под давлением или монтироваться на ней. В качестве раздаточных печей чаще всего применяют электропе- чи. Иногда применяют нефтяные или газовые печи: в этом случае особое внимание необходимо обращать на отсос продуктов горения. Конструкция печей при литье под давлением такая же, как и при заливке деталей в кокиль. Для установки пресс-форм в машины и их снятия, для демонтажа машины при ремонте в отделении должна быть предусмотрена кран-балка грузоподъемностью 1–3 т, управ- ляемая с пола. 77 Пол в заливочном отделении обычно делают из чугунных риф- леных плит. В заливочном отделении должна быть установлена силь- ная приточно-вытяжная вентиляция. Освещение применяют комби- нированное – общее и местное. Местное освещение предусматри- вают у каждой литейной машины над зоной разъема пресс-формы и камерой прессования. Центром рабочего места заливщика является машина для литья под давлением. Справа, со стороны камеры прессования, обычно рас- положена раздаточная печь. Наиболее рационально размещать раз- даточную печь не на одной оси с центром машин, а несколько бли- же к рабочему. Расстояние между бортом печи и выступающим краем машины рекомендуется принимать 0,5–0,7 м. Это расстояние равно длине ручки заливочной ложки, что позволяет заливщику набирать сплав не сходя с места, применяя локтевые и кистевые движения рук. Высота зеркала металла при полном тигле должна находиться при- мерно на уровне приемного отверстия камеры сжатия, т. е. около 0,8–1 м, что соответствует зоне удобной работы по высоте для че- ловека среднего роста (165–170 см) и исключает наклон туловища вперед более чем на 30. Пирометрическую установку с приборами располагают таким об- разом, чтобы рабочему были хорошо видны показания приборов. Между машиной и печью рядом с приемным отверстием машины обычно размещают тару или бункер для сброса пресс-остатков. Тут же, но несколько ближе к рабочему, на подставке устанавливают ба- чок со смазкой. Справа от рабочего места чаще всего находится ящик для сбора отливок, слева – этажерка для хранения арматуры и ин- струмента. Арматуру располагают на таком уровне, чтобы рабочий мог доставать ее рукой не нагибаясь. С обеих сторон машины уста- навливают щиты, предохраняющие рабочих от возможного разбрыз- гивания металла из пресс-формы. Аналогичное расположение обору- дования целесообразно и для машин, оборудованных дозаторами. Возможны и другие схемы планировок рабочего места. Если в машине отливаются детали из магниевого сплава, рядом с разда- точной печью помещают печь с жидким флюсом для промывки ковша и ящик с сухим флюсом для припыливания зеркала металла. В таких случаях раздаточную и флюсовую печи объединяют в одну двухместную печь. 78 На рабочем месте заливщика должны быть предусмотрены сле- дующие оснастка и инструмент: 1. Клещи, применяющиеся для извлечения отливок из пресс-фор- мы. Длина ручки клещей должна быть достаточной для того, чтобы рабочий извлекал отливки не наклоняясь в зону разъема формы. Эти- ми же клещами рабочий сбрасывает пресс-остатки в бункер и уста- навливает арматуру. В момент когда рабочий производит заливку металла, не пользуясь клещами, он кладет их на ящик для отливок. 2. Мерная ложка или ковш, служащий для заливки металла в ка- меру прессования (при отсутствии дозатора). Ручка ковша должна иметь длину около 0,5 м, а объем ковша – быть равен объему ме- талла на отливку плюс пресс-остаток. Когда рабочий не пользуется ковшом, ковш должен лежать на борту печи ручкой к рабочему. 3. Шлакоочиститель для периодической очистки зеркала металла в печи и изложница для слива остатков металла из ковша, которые располагаются около печи. 4. Помазок или пистолет-распылитель и шланг со сжатым возду- хом для нанесения разделительного покрытия на плоскости форм и для обдува форм. 5. Фасонная горелка, контур которой приближенно соответству- ет контуру полости пресс-формы, в тех цехах, где разогрев пресс- форм производится газом. В нерабочем положении горелка лежит на этажерке. 6. Деревянная решетка или помост, устанавливаемые под ноги рабочему. Высота помоста должна позволять регулировать соотно- шение роста рабочего с высотой заливочного отверстия машины. Для наиболее полного отражения света и создания эстетических условий труда в цехе верхние части стен, фермы, балки, перекрытия окрашивают в белый цвет, а панели стен высотой 1,5–2 м – в свет- лые тона. Печи и дозаторы для уменьшения теплоотдачи также окра- шивают в белый или серебристый цвет. Подъемно-транспортные со- оружения окрашивают в цвета, предупреждающие об опасности, – в красный или оранжевый. Основные принципы организации труда при литье под давлени- ем – тщательно продуманная система обслуживания рабочего места, применение рациональных методов и приемов труда, полное ис- пользование рабочего времени, улучшение санитарно-гигиенических 79 условий труда, улучшение производственного инструктажа и повы- шение квалификации рабочих. Комплекс выполняемых операций на всех машинах одного типа бывает примерно одинаковым. Так, при работе на машинах с верти- кальной холодной камерой прессования заливщик производит сле- дующие операции: 1) очистка пресс-формы от налипших остатков металла; 2) окраска пресс-формы; 3) окраска прессующей пары; 4) установка арматуры, если это требуется конструкцией детали; 5) смыкание матриц; 6) набор сплава и заливка его в камеру прессования; 7) прессование; 8) подъем прессующего поршня и сбрасывание пресс-остатка; 9) раскрытие матриц; 10) снятие и осмотр отливки. Затем цикл повторяется. Длительность цикла занимает иногда ме- нее минуты. При таком коротком цикле особенно повышается роль рациональной организации труда, исключающей отвлечение рабо- чего на непроизводительные операции. Заливщик, работающий на машине, не должен выполнять никаких работ, непосредственно не связанных с заливкой деталей. В этом случае он приобретает опре- деленные навыки, механичность движений, что способствует повы- шению производительности труда и стабилизации теплового режи- ма формы. Рабочее место должно планомерно и бесперебойно обес- печиваться всем необходимым для работы. Жидкий металл подают к раздаточной печи плавильщика, транспортирование отливок в от- деление финишной обработки осуществляют транспортные рабочие, они же производят уборку литников и пресс-остатков. Периодиче- скую проверку отливок выполняет контролер. Установка и наладка пресс-форм производятся наладчиком. Наладчик следит за нормаль- ной работой пресс-форм, в процессе работы выполняет их мелкий ремонт, а также устраняет неполадки и регулирует машины. Порядок перестановки пресс-форм в машинах зависит от приня- той в отделении сменности. При работе в две смены замена пресс- форм производится в третью (нерабочую) смену. При трехсменной работе часть машин, в которых надо заменить формы, останавли- вают, а после замены форм работа возобновляется. 80 У извлеченных из пресс-формы горячих отливок питатели и про- мывник легко отламываются, а у остывших отливок их удалить зна- чительно труднее. Поэтому при литье под давлением часто совме- щаются две профессии – заливщик и обрубщик. В механизирован- ных цехах с операцией заливки совмещаются не только удаление литников, но и все операции обрубки отливки. Это снижает трудо- емкость, ликвидирует ряд транспортных и погрузочно-разгрузоч- ных работ. Если рабочее время заливщика очень уплотнено или теп- ловой режим пресс-формы не допускает совмещения операций, опе- рации обрубки могут производить транспортные рабочие. В этом случае совмещаются основная и вспомогательные профессии. При литье под давлением мелких и средних деталей обслужива- ние одной машины производится одним рабочим. При отливке круп- ных деталей обслуживание одной машины можно поручить двум ра- бочим. Заливщик более высокой квалификации (3–4-й разряд) произ- водит очистку и окраску пресс-формы, снятие и осмотр отливки, его подручный (2–3-й разряд) смазывает поршень, заливает металл в ка- меру, производит прессование, сбрасывает пресс-остаток. При сов- мещении операций заливки и обрубки возможен другой вариант: первый рабочий обслуживает литейную машину и пресс для ломки литников, другой обрубает отливки на гидравлическом прессе, про- изводит ручную зачистку и контроль отливок, а также погрузку их на транспортер. Для поддержания высокого темпа работы и снижения утомляемости они меняются местами через каждые два часа. На очень мощных машинах состав бригады может быть еще боль- ше. Так, при отливке блоков цилиндров автомашин массой около 50 кг бригада заливщиков состоит из пяти человек. Бригадир очи- щает пресс-форму и производит ее окраску. В обязанности операто- ра входит наблюдение за показаниями приборов, смыкание матриц и прессование. Третий заливщик производит заливку жидкого ме- талла в дозатор, счищает шлак, следит за температурой металла. Четвертый рабочий вводит каретку механизма съема и извлекает готовую отливку из пресс-формы, устанавливая ее на стол. Пятый рабочий осматривает отливку, пробивает заливы в каналах и отвер- стиях; отбивает некоторые элементы литниковой системы и отка- тывает отливку по рольгангу на конвейер. Бригадир имеет 5-й раз- ряд, остальные члены бригады – 4-й [3]. 81 1.2.3. Проектирование и организация отделений финишной обработки отливок при литье под давлением и в кокиль После извлечения из пресс-формы или кокиля и последующего охлаждения отливки поступают в отделение финишной обработки. Кокильные отливки, залитые с применением песчаных стержней, поступают на выбивку. Выбивка стержней из отливок – одна из са- мых тяжелых операций очистки отливок. Эта работа производится в неблагоприятных условиях пылеобразования, а в случае если от- ливки недостаточно охлаждены, – теплового излучения. Стержни из песчано-масляных и им подобных смесей удаляют из отливок легким постукиванием молотком. Механизированное удаление стержней до- стигается применением быстродействующего пневматического мо- лотка, при этом стержневая масса легко высыпается из отверстий. При применении спекающихся глинистых смесей и при массо- вом производстве отливок стержни можно удалять или гидравличе- ским способом, или в выбивных герметических звуконепроницаемых камерах. Такая камера представляет собой стальной сварной короб с двойными стенками. На внутренней стороне приемной двери ра- бочий закрепляет отливку. При закрывании двери отливка прижи- мается к бойку и включает пневматическое выбивное устройство на определенное время. После окончания выбивки рабочий открывает дверь и снимает отливку. Затем кокильные отливки подвергают обрубке и зачистке, удаля- ют литники и прибыли, а поверхность отливок защищают от облоя и заливов. Эти операции выполняют на обрубном участке. При мел- косерийном и серийном производстве наиболее распространенным способом обрубки является обрезка на ленточной пиле. Вертикаль- ные ленточные пилы позволяют обрезать литники любой формы, поэтому они предпочтительнее горизонтальных пил. Обрезку дета- лей во избежание повреждения тела отливки или травмирования об- резчика производят в специальных приспособлениях, устанавливае- мых на стол. Для облегчения работы обрезчика на отливке должны быть четко намечены границы, отделяющие отливку от прибыли с помощью отличительных знаков (линий или точек). Обрезка ве- дется строго по маркам сплавов, если же нет возможности устанав- ливать для каждого сплава свою пилу, то на рабочем месте обрез- чика устанавливают ящики для литников каждого сплава. Ящики 82 различаются специальной окраской или надписями. Рабочее место обрезчика ограждают специальным щитом, так как при обрыве по- лотна пилы возможно травмирование окружающих. Освещение ра- бочего места должно быть интенсивным. В последнее время в цехах с крупносерийным и массовым про- изводством все большее распространение получает обрезка прибы- лей на станках, уменьшающая долю ручного труда в операции об- резки. Этот способ наиболее распространен при обрезке крупных деталей, имеющих много массивных прибылей. Для установки от- ливки на станок в первую очередь необходимо удалить литники. В некоторых случаях литники обламывают легкими ударами алю- миниевого или деревянного молотка. Лучше всего это делать непо- средственно после извлечения отливок из кокиля, так как литники легче обламывать у горячей отливки. Если же по какой-либо при- чине литники обламывать нельзя, их обрезают пилой, а затем отлив- ку передают на токарный или фрезерный станок для дальнейшей обрезки. Так, например, при изготовлении автомобильных поршней обрезку прибылей производят на многоместных барабанно-фрезер- ных или вертикально-фрезерных станках. После обрезки производится зачистка отливок, которая включает две операции: 1) зачистку остатков литников, облоя, заливов и заусенцев, по- лучающихся на плоскостях разъема формы, осуществляемую пнев- матическими зубилами или фрезерованием на станках; 2) зачистку необрабатываемый поверхностей, заключающуюся в обработке деталей с помощью шарошек, установленных в пневмо- или электродрелях. Операции зачистки очень трудоемкие, поэтому, чтобы исклю- чить получение заливов, облоя, заусенцев, важно строго и своевре- менно наблюдать за состоянием кокильной оснастки и качеством песчаных стержней. Несмотря на то что отливки, получаемые на машинах литья под давлением, в дальнейшем требуют минимальной механической об- работки или могут идти на сборку совершенно без обработки, они после снятия с машины требуют обрезки литников, удаления облоя, заусенцев, заливов. В ряде случаев необходима зачистка отдельных поверхностей отливок от литейных дефектов. Так как зачистные ра- боты по сравнению с литейными слабо механизированы и большин- 83 ство зачистных работ выполняется вручную, трудоемкость зачистки достигает 50–60 % трудоемкости изготовления отливки в целом, а количество рабочих, занятых на зачистке, часто превышает штат заливочного отделения. Для снижения трудоемкости отделочных работ большую роль играет состояние пресс-формы, правильность ее конструкции и эксплуатации, своевременность ремонта. Если плос- кости разъема правильно подобраны и хорошо пригнаны друг к дру- гу, а форма не имеет разгара, выступающие части точно сопрягают- ся, отливка будет требовать минимальной доработки. При небольших объемах производства зачистку отливок, получа- емых на машинах для литья под давлением, можно производить на двусторонних обдирочных станках с помощью установленных на них дисковых напильников, абразивных кругов или накатанных нажда- ком войлочных пыжей. У каждого станка организуют два рабочих места – с каждой стороны шпинделя. Для установки деталей к станку прикрепляют упорный подручник, высота и угол наклона которого регулируются. На рабочем месте устанавливают два ящика (или две корзины): один с незачищенными отливками – сбоку от рабочего, другой – с зачищенными отливками – за спиной или впереди рабоче- го. Установка тары сзади рабочего – менее удобный вариант, так как после обработки каждой детали рабочий должен поварачиваться на 180. Поэтому рациональнее устанавливать тару спереди рабочего, за станком. Обработанная деталь попадает в установленную таким об- разом тару по склизу, прикрепленному сбоку станка. Тара с незачи- щенными отливками должна иметь ножки такой высоты, чтобы ра- бочий мог доставать отливки не нагибаясь. Тару с отливками транспортируют на рабочее место для зачист- ки и обратно с помощью электропогрузчиков или по конвейеру. Большую роль в повышении производительности труда слесаря- обрубщика играет правильная организация его рабочего места. На рис. 1.17 изображен специальный одноместный верстак, применяе- мый при поточном производстве отливок. По желобу 6 в ящик 7 поступают незачищенные отливки. На решетчатом столе 4 укреп- ляются тиски или пневматическое зажимное приспособление 3. За- чищенные отливки попадают в ящик 2, который по рольгангу 1 транспортируется на контроль. Отходы металла сквозь прорези сто- ла попадают через окно 9. Рабочий инструмент хранится в ящике 8. Отсос пыли осуществляется через вытяжную трубу 5. 84 Рис. 1.17. Специальный одноместный обрубной верстак: 1 – рольганг; 2 – ящик; 3 – зажимное приспособление; 4 – стол; 5 – вытяжная труба; 6 – желоб; 7 – ящик; 8 – ящик; 9 – окно; 10 – бункер Снижения трудоемкости зачистных работ при литье под давле- нием можно достичь их механизацией. Первая операция – удаление литников. Боковые литники, а иногда и центровые, как правило, об- ламывают вручную. В одних случаях эту операцию производит сам литейщик, в других она выполняется на обрубном участке. Толстые литники – боковые и центровые – можно обрезать на токарном стан- ке, на фрезерном станке с дисковой фрезой или ленточной пилой. Эффективно вырубку литников производить в штампах. Одновре- менно в штампах вырубается облой. Применение штампов – один из главных резервов механизации. Конструкция обрубных штампов может быть самая различная. У од- них штампов отливка после вырубки проваливается через матрицу вниз, в поставленную тару, у других удаляется движением ползуна, у третьих она может сдуваться струей сжатого воздуха. В некоторых случаях штамп вырубает сразу и наружный и внутренний облой; для сложных отливок применяют двойные (или более) комбинированные штампы, в которых отливка последовательно перекладывается в раз- ные положения. При массовом производстве для обрубки мелких де- талей применяют многоместные штампы, обрезающие детали в не- скольких плоскостях и одновременно прошивающие отверстия. Штампы устанавливают на эксцентриковые или кривошипные прессы, а в механизированных цехах – на пневматические или гид- 85 равлические. Если пресс имеет недостаточную высоту раскрытия и отливки трудно устанавливать и крепить, используют матрицы, скользящие по салазкам. В выдвижную матрицу вставляется деталь, затем матрица задвигается и фиксируется фиксатором. После вы- рубки матрица с деталью выдвигается обратно. Также в штампах можно производить пробивку заливов в отверстиях. Процесс обрезки можно сделать полуавтоматическим, если приме- нять прессы. В этом случае рабочий только укладывает отливки, их вырубка и удаление производятся механически. Рабочий может об- служивать несколько таких прессов. В целях безопасности прессы оборудуют двухкнопочным управлением. Для повышения производи- тельности труда проектируются приспособления, позволяющие быст- ро устанавливать отливку в штамп. Такие приспособления проектиру- ются конструктором одновременно с проектированием пресс-формы. Механизация обрубных работ при литье под давлением в насто- ящее время идет в направлении применения гидравлических прес- сов, совмещенных с литейной машиной. Применение гидравличе- ских прессов вместо кривошипных объясняется тем, что они более мощные и позволяют производить обрубку целого блока из четы- рех–шести отливок, что очень важно при применении многогнезд- ных пресс-форм. Совмещение пресса с литейной машиной облегча- ет перевод производства на поток. Обрубной пресс устанавливают рядом с литейной машиной и соединяют с ней коротким рольгангом или транспортером (рис. 1.18). При таком расположении оборудования литники обламывает ра- бочий, обслуживающий машину для литья под давлением, а второй рабочий обрубает отливку на прессе. Такая компоновка оборудова- ния целесообразна для машин литья под давлением с усилием запи- рания свыше 2000 кН. Отливки, извлеченные из машины, попадают на пресс. Обрубные отливки падают на склиз, а с него направляются на последующие операции. Обрезь проваливается в отверстия на штампе и по друго- му склизу попадает на транспортер, доставляющий ее в плавильное отделение. Возможен другой вариант удаления отливок из пресса – применение загрузочного устройства, которое снимает отливки, оста- ющиеся в верхней плите штампа, выдвигает их из полости разъема и путем наклона сбрасывает в тару или на транспортер. Во всех этих случаях обрезной пресс работает как полуавтомат. 86 а б Рис. 1.18. Расстановка комплекса оборудования для литья под давлением: а – для крупных отливок; б – для мелких отливок; 1 – монорельс для тали с жидким металлом; 2 – раздаточная печь (на схеме а – с дозатором); 3 – пульт управления дозатором; 4 – машина для литья под давлением; 5 – пресс для ломки литников; 6 – охладительный склиз; 7 – склиз для литников; 8 – окно шахты, ведущей к пластинчатому конвейеру для уборки литников и облоя; 9 – обрубной пресс; 10 – склиз для облоя; 11 – стол для контроля отливок; 12 – автоматическое разгрузочное устройство пресса; 13 – короб для отливок В табл. 1.9 представлена техническая характеристика некоторых моделей обрезных прессов. Таблица 1.9 Техническая характеристика обрезных прессов Параметр Модель обрезного прессаП16А П20 К13004 П30 П60 Усилие, кН: запирания пресс-формы обслуживаемой машины обрезки гидроцилиндров выталкивания обратного хода Расстояние, мм: между колоннами наибольшее между нижней и под- вижной плитами Ход подвижной траверсы, мм Габаритные размеры пресса, мм длина ширина высота До 2500 160 5 530530 800 400 2020 1400 2490 – 200 – 630630 800 400 2020 1400 2490 10 000 200 – 850850 950 600 2030 2160 4360 – 300 – – 1000 650 – – – До 20 000 600 – 12001000 1200 800 3325 2260 5000 87 В табл. 1.10 приведены ориентировочные значения расчетной производительности прессов для обрубки отливок. Таблица 1.10 Расчетная производительность прессов для обрубки отливок в одноместных штампах (отливок в 1 ч) Масса алюминиевых отливок, кг Усилие пресса, т 10 16 25 0,05 1500 – – 0,1 1100 – – 0,2 950 – – 0,5 – 850 – 0,7 – 650 – 1,0 – 600 – 1,5 – – 550 2,0 – – 500 Широкое применение получила очистка мелких отливок путем галтовки сухим или сырым способом. Галтовка – высокопроизводи- тельная операция, требующая незначительной затраты труда. Гал- товочные барабаны могут быть легко встроены в поточные линии. Галтовкой можно не только зачищать, но даже полировать детали. Трудоемкость ручной зачистки снижается на 50–90 %. Суть галтовки заключается в следующем. Отливки загружают во вращающийся барабан, при вращении они трутся друг о друга и о загружаемый вместе с ними абразивный материал, что и обеспе- чивает очистку их поверхности. Обслуживание галтовочных бара- банов несложно и может производиться рабочим низкой квалифика- ции. Время галтовки зависит от массы, конфигурации и материала отливки и колеблется в пределах от получаса до 5–6 ч. Поэтому один рабочий может одновременно обслуживать несколько бараба- нов или совмещать эту работу с какой-нибудь другой. Отливки, к поверхности которых предъявляются повышенные тре- бования, подвергаются очистке в пескоструйных камерах путем об- дувки мокрым песком, алюминиевыми или чугунными опилками или мелкими шариками. Обдувка производится в герметически закрытых 88 камерах. Для мелких и средних деталей применяют небольшие каме- ры с вращающимся столом. Крупные детали обдуваются в камерах большого объема, в которые отливки закатываются на тележках. При поточном производстве камеры делаются проходными. В отделении финишной обработки иногда организуют участок исправления дефектов на отливках. Если отливка имеет какой-либо дефект, не всегда есть смысл ее браковать. Отдельные дефекты под- даются исправлению зачисткой, заваркой, пропиткой. Исправлению рационально подвергать только крупные и средние отливки; мелкие отливки, изготовляемые без применения песчаных стержней, дешев- ле забраковать и отлить вновь. В отделении финишной обработки производится и термическая обработка отливок. В некоторых цехах для проведения операций термообработки выделяют специальный участок. Отливки из алю- миниевых и магниевых сплавов подвергают либо старению, либо закалке с последующим старением, либо только закалке. Для про- ведения операций термической обработки участок оборудуют печа- ми и ваннами различных конструкций. Печи чаще всего имеют электрический обогрев. Загрузка отливок для термообработки про- изводится или вне печи (когда у печи выдвижной под), или непо- средственно в печь (когда под печи оборудован роликами). В по- следнем случае загрузку производят в корзинах или на поддонах. В небольшие камерные печи отливки загружают вручную или с по- мощью электротали. В крупные туннельные печи отливки подаются по рольгангу, транспортеру или другими видами транспорта. Расположение оборудования в отделении финишной обработки проектируется таким образом, чтобы детали двигались с операции без тупиков и возвратного движения. Ширину проходов между обо- рудованием делают из расчета 1 м на рабочее место. Проезд для транспортера должен иметь ширину не менее 2 м при движении в одном направлении и не менее 3 м при движении транспортера в двух направлениях [3]. Проектирование операций выбивки, извлечения из формы, обрез- ки, очистки, обрубки, зачистке, химической обработки отливок из цветных сплавов также может осуществляться на основе данных ра- боты [31, с. 429–469]. Информация по печам для термообработки алюминиевых спла- вов содержится в работе [32, с. 171]. 89 Расчет оборудования термообрубных отделений осуществляется по методике, приведенной в работе [36, с. 45–55], складов шихто- вых материалов – [36, с. 55–66]. 1.2.4. Организация транспортирования отливок в цехах литья под давлением и в кокиль В небольших цехах транспортирование отливок осуществляется на ручных тележках. Этот вид транспорта малопроизводителен и тре- бует большого количества транспортных рабочих. Механизация транс- портирования отливок осуществляется двумя путями: перевозкой деталей на электрокарах или применением непрерывного транспорта – конвейера. Внедрение конвейеров не только механизирует операцию транспортирования отливок, но также способствует комплексной ме- ханизации цеха, так как предусматривает движение отливок от ли- тейных машин и кокильных установок в отделение финишной обра- ботки и по этому отделению с операции на операцию. Конвейер со- здает ритмичность производства, так как в его ритме должны рабо- тать машины для литья под давлением, кокильные установки, обруб- ные штампы, станки для обрезки и зачистки деталей. В результате снижается цикл производства, увеличивается производительность труда, увеличивается съем отливок с 1 м2 заливочной площади. При- менение конвейеров повышает качество отливок, устраняет их по- вреждения при транспортировании, облегчает управление техноло- гическими процессами в связи с возможностью своевременно и опе- ративно изменить режим, облегчает условия труда. Конвейерное производство требует четкого оперативного плани- рования, оно выявляет слабые места и требует полной согласован- ности в работе всех участков. Конвейер – это не только способ транспортирования, но и место для хранения отливок, он позволяет освободить площадь пола от отливок, загромождающих ее. На конвейерах можно иметь любой необходимый запас отливок. Это гарантирует производство от про- стоя оборудования, если по каким-либо причинам одна из машин выходит из строя. При наличии трехсменного запаса отливок на конвейере можно регулировать сменность работ отделения финишной обработки (од- на, две или три смены). 90 При конвейерном производстве важную роль приобретает рацио- нальная организация его обслуживания. Задержка в доставке металла к раздаточным печам и машинам может вызвать остановку конвейе- ра. Установку пресс-форм и кокилей, их наладку, регулирование и мелкий ремонт необходимо производить в нерабочую смену. Особое внимание следует обращать на строжайшее соблюдение технологической дисциплины. Малейшее отклонение от установлен- ного технологического процесса может привести к массовому браку. Поэтому при конвейерном производстве особенно важно строго со- блюдать технологические параметры – температуру металла и формы, время заливки и выдержки, скорость прессования, удельное давление. Конвейер может быть непрерывным или пульсирующим. Наибо- лее прогрессивным является применение непрерывных конвейеров. Работа непрерывных конвейеров способствует повышению произво- дительности труда, так как ритм конвейера задается исходя из по- казателей работы наиболее передовых рабочих. Наибольшее распространение получили подвесные конвейеры, когда отливки подвешиваются на специальных подвесках. Мелкие отливки транспортируются на конвейере в подвесных металличе- ских корзинах и ящиках. Ящики могут автоматически опрокиды- ваться в нужных местах, например у прессов и обрезных станков, у термических печей, на контрольных пунктах. Конвейер обычно проходит вдоль задней линии рабочего места на расстоянии вытянутой руки рабочего. Если конвейер проходит вдоль передней линии, он должен быть расположен на большой вы- соте и у каждого рабочего места опускаться вниз, чтобы оператор мог повесить или положить отливку. Мелкие детали поступают на конвейер из промежуточной тары, в которую они скатываются с машин или кокилей по склизу или транспортеру. Выталкиваемые из пресс-формы или кокилей отливки имеют вы- сокую температуру. Если отливки сразу после выталкивания посту- пают на обрезной пресс или станок, их предварительно охлаждают. Для этого конвейер пропускают через охладитель туннельного типа, в котором охлаждение отливок производится разбрызгиванием во- ды или подачей сжатого воздуха. Обрезные отливки направляются по конвейеру для дальнейшей обработки. 91 Если отделение финишной обработки находится в другом поме- щении, транспортировать отливки конвейером особенно удобно. Кон- вейер в этом случае размещают под крышей или в подвале цеха. Поточное производство легче всего организовать при массовом из- готовлении отливок одной номенклатуры. В этом случае в одну ли- нию устанавливают литейную машину или кокиль, пресс для об- рубки и все зачистные станки. Однако однономенклатурное произ- водство встречается довольно редко. Если же на поток переводится многономенклатурное производство, то прямоточный принцип пла- нировки осуществляется иначе (рис. 1.19). Рис. 1.19 Прямоточный принцип планировки: 1 – литейный участок; 2 – обрезка отливок; 3 – прошивка отверстий; 4 – сверление отверстий; 5 – другие операции механической обработки Все отливки, снятые с машины или кокиля, навешиваются на не- прерывный конвейер в том порядке, в каком рабочие снимают их с машины. Детали по этому конвейеру попадают на участок обрез- ки. У каждого обрезного пресса или станка снимается отливка тако- го наименования, на которое он отлажен. После обрезки деталь сно- ва попадает на конвейер и проходит все дальнейшие операции, а за- тем транспортируется на контроль и упаковку. 92 В одном цехе может быть несколько поточных линий, например для группы мелких или средних отливок и т. д. [3]. 1.2.5. Организация ремонта в цехах литья под давлением и в кокиль Правильная организация ремонтной службы – залог работоспо- собности оборудования и получения качественных отливок. Обору- дование литейных цехов работает в неблагоприятных условиях, так как в воздухе содержится большое количество пыли, дыма, газов. Машины для литья под давлением работают в еще более небла- гоприятных условиях. Это объясняется периодически повторяющим- ся движением рабочей жидкости в моменты прессования, которое приводит к сильному износу машин. Система планово-предупредительного ремонта машин для литья под давлением и в кокиль должна строиться следующим образом: – межремонтное обслуживание; – периодические осмотры и проверки; – плановые ремонты – текущий, средний, капитальный. Межремонтное обслуживание должно осуществляться дежур- ными ремонтными рабочими (наладчиками, слесарями, смазчиками, электриками). Дежурный ремонтный рабочий следит за правильной эксплуатацией оборудования, а также устраняет мелкие неполадки и дефекты. За каждым дежурным рабочим закрепляется определен- ное оборудование. Периодические осмотры и плановые проверки литейных ма- шин заключаются во внешнем осмотре машины, смазке, проверке действия отдельных ее частей и частичной разборке и замене от- дельных деталей. В процессе осмотров составляются опись дефек- тов и эскизы деталей, подлежащих замене при плановых ремонтах. Осмотры и проверки должны осуществляться ремонтными рабочи- ми службы механика. Осмотры следует производить в нерабочее время и в выходные дни. Первый плановый ремонт – малый или текущий – основной вид ремонта. Во время этого ремонта производится разборка тех узлов, которые подвержены наибольшему износу, заменяются изношенные детали и выявляются дефекты, подлежащие устранению при сред- 93 нем и капитальном ремонте. Малый ремонт, так же как и осмотры, следует производить в нерабочее время и в выходные дни. Второй плановый ремонт – средний – включает в себя выпол- нение всех работ первого ремонта с заменой изношенных деталей путем частичной разборки оборудования без снятия его с фунда- мента. Средний ремонт производится в рабочее время. Третий плановый ремонт – капитальный – включает в себя все работы первого и второго плановых ремонтов, а также предусмат- ривает полную разборку машин, установок и насосов, в том числе снятие с фундамента и замену всех изношенных деталей. Первый и второй ремонты могут выполняться в цеховой ремонт- ной мастерской, а капитальный ремонт может производиться ремонт- ным цехом или отделом главного механика. После капитального ремонта машину принимают механик цеха, представитель ремонт- ного цеха и представитель ОТК. Между двумя капитальными ремонтами имеется восемь чередо- ваний ремонтов, не считая осмотров: К – О – М – О – М – О – С – О – М – О – – М – О – С – О – М – О – М – О – К, где К – капитальный ремонт; О – осмотры; М – малый ремонт; С – средний ремонт. Обслуживание и ремонт кокильных машин и машин для литья под давлением должны осуществлять квалифицированные слесари не ниже 3-го разряда. Слесари работают под руководством неосво- божденного бригадира, имеющего квалификацию на один-два раз- ряда выше других слесарей. Все слесари, как дежурные, так и ре- монтные, находятся в ведении механика цеха. В связи с тем что большинство предприятий работает с макси- мальной загрузкой литейных машин, очень важно проводить ремонт в сжатые сроки с максимальной производительностью. Для этого нужно стремиться к максимальной механизации ремонтных работ. Разборка и сборка литейных машин связана с большим количеством подъемно-транспортных работ, поэтому в отделении должны быть 94 установлены кран-балка или кран-укосина. Ремонтная группа должна быть оснащена необходимым оборудованием. Группа подготавлива- ет запасные части для предстоящего ремонта, она всегда должна иметь наготове определенное количество запасных частей. На каждый тип литейной машины имеется альбом чертежей. Ес- ли такого альбома нет, то он может быть выполнен путем эскизиро- вания деталей в процессе осмотров и ремонтов. Чтобы сократить время ремонтов, к ним необходимо тщательно го- товиться, а сами ремонты проводить с максимальной интенсивностью. Ремонт оснастки (кокилей и пресс-форм) может осуществляться как модельным или инструментальным цехом завода, так и соответ- ствующей группой или участком литейного цеха. В процессе эксплуатации пресс-форм и кокилей в паспорт необ- ходимо записывать все неполадки оснастки, чтобы устранить их при ремонте. После выполнения заказа или месячной программы послед- ние отливки, снятые с формы, замеряют в ОТК. Если по результатам замера имеют место отклонения, их также записывают в паспорт. Текущий осмотр и проверку формы необходимо производить по- сле снятия ее с машины или станка перед отправкой на склад. Фор- му очищают от брызг металла, ржавчины, остатков краски. Прове- ряют комплектность всех частей формы, прочищают вентиляцион- ные каналы, производят смазку частей формы. В таком виде форма сдается на склад. Если в форме имеются неисправности, производят ее текущий ремонт. При текущем ремонте форму разбирают, рабочие полости и плоскости разъема очищают до металлического блеска, удаляют все шероховатости, заусенцы и забоины. Все части промывают ке- росином. Вентиляционные каналы продувают сжатым воздухом. Пос- ле этого форму собирают, смазывают и передают на склад. Если в форме имеются более значительные дефекты, производят ее средний ремонт. При этом виде ремонта кроме перечисленных выше работ производят механическую обработку рабочих гнезд (если этого требует геометрия отливки) и шлифование плоскостей разъема. Если в форме будут замечены большие повреждения или резко выраженные искажения в геометрии рабочих полостей, ремонт ее может оказаться нерентабельным и форму заменяют новой. При за- пуске формы в работу после ремонта необходимо проверить не- сколько первых отливок по тем размерам, которые оформлялись 95 замененными частями. Обо всех ремонтах формы делается соответ- ствующая запись в ее паспорте. Ремонт формы должен осуществ- ляться квалифицированными слесарями-инструментальщиками чет- вертого–пятого разряда [3]. 1.2.6. Организация технического контроля Вопросы качества в литейном производстве играют большую роль. От качества литых деталей зависят надежность и долговечность из- делий, а также экономичность каждого технологического процесса. Несмотря на то, что вопросы литейной технологии довольно хорошо изучены и освоены, в отдельных областях литейного производства доля брака еще велика. Брак приводит к перерасходу материала, ра- бочего времени, топлива, снижает производительность труда. Браком в литейном производстве считают отливки, которые по своему каче- ству не соответствуют требованиям чертежа, государственных стан- дартов или технических условий. В зависимости от характера имею- щихся дефектов брак бывает исправимым или окончательным. Брак может быть обнаружен как в литейном, так и в механиче- ском цехе и даже на сборке. В этом случае убытки от брака еще бо- лее возрастают, так как к убыткам литейного цеха прибавляются стоимость механической обработки и потери металла на стружку. Для повышения качества отливок, снижения количества брака, выявления его в начальных стадиях технологического процесса в ли- тейных цехах организуют службу технического контроля. При ра- циональной организации службы контроля ее функции сводятся не только к пассивному выявлению бракованных деталей, но и к ак- тивному предупреждению возможности возникновения брака, к по- вышению качества отливок, уменьшению числа исправляемых де- фектов в отливках. Технический контроль в литейном цехе осуществляется на всех производственных и некоторых вспомогательных участках и охва- тывает все этапы технологического процесса. Основные виды кон- троля – профилактический и оперативно-исполнительный. К профилактическому или входному контролю относится кон- троль подготовки производства. Он заключается в проверке исход- ных материалов и литейной оснастки. 96 Контроль исходных материалов. Этому виду контроля подвер- гают все материалы, участвующие в технологическом процессе, – металлы, сплавы, лигатуры, все составляющие красок, паст, смазок стержневых материалов и т. п. Все поступающие на завод материа- лы должны иметь сертификаты. Если же по каким-либо причинам сертификат отсутствует, материал проверяют в соответствующей лаборатории завода, и только после получения удовлетворительных результатов он может быть запущен в производство. Контроль оснастки. Контроль новой оснастки (кокилей, пресс- форм, шаблонов, калибров) производят в процессе ее доводки пу- тем замеров оснастки и разметки нескольких отливок, изготовлен- ных на ней. Все отклонения фиксируют в паспорте пресс-формы или кокиля и в случае необходимости исправляют. В процессе ра- боты оснастку также периодически контролируют путем осмотров, разметки деталей, а особо ответственные пресс-формы проверяют в центральной измерительной лаборатории по специальному графи- ку. Оснастка, прошедшая ремонт, проходит контроль так же, как и вновь изготовленная. К оперативно-исполнительному контролю относится контроль хода и результатов производства. Контроль операций технологического процесса. Контроль ка- чества жидкого металла заключается в проверке соответствия его химического состава техническим условиям, отсутствия инородных примесей (шлака, газов и т. д.), а также температурных режимов плавки и заливки. В первую очередь контролируют правильность составления шихты. Химический состав сплава определяют в хими- ческой или спектральной лаборатории путем анализа проб металла, взятых из печей. Структуру сплава и механические свойства конт- ролируют на специальных отдельно отлитых образцах. Периодич- ность этих видов проверки зависит от требований технических ус- ловий, масштабов производства, вида и емкости печей, вида шихто- вых материалов (готовые сплавы или чистые металлы). Контроль температурного режима систематически осуществляют при плавке металла, его разливке по раздаточным печам и заливке в формы. Для сложных в производстве отливок определяют те операции технологического процесса, в которых имеется наибольшая опас- ность появления брака. Эти операции подвергают систематическо- му контролю. 97 Контроль отливок. Этот вид контроля осуществляют как путем визуального внешнего осмотра, так и специальными методами, слу- жащими для выявления скрытых дефектов. Визуальный контроль проводится два раза – первый раз отливки осматривают с литника- ми и прибылями после их извлечения из формы на рабочем месте или на специальной площадке. Второй раз отливки осматривают после их обрезки и зачистки. При больших объемах производства второй визуальный контроль может быть совмещен с окончатель- ным контролем. При внешнем осмотре контролируют чистоту поверхности и от- сутствие видимых невооруженным глазом дефектов. Иногда в соот- ветствии с требованиями технологии выявление внешних дефектов производят с помощью проникающей жидкости, делающей дефекты хорошо заметными. Контроль размеров при необходимости произ- водят с помощью накладных шаблонов, калибров или специальных приспособлений. Имеется ряд методов выявления скрытых дефек- тов. Плотность отливок проверяется рентгеновским просвечивани- ем. Наиболее распространенным методом выявления трещин явля- ется испытание с помощью флюоресцирующих жидкостей. Твер- дость отливок проверяется с помощью специального прибора. Как правило, 100%-й контроль отливок по внешнему виду, гео- метрии или на скрытые дефекты необходим только для самых от- ветственных деталей. Менее ответственные детали проверяют вы- борочно – 5–10 % отливок из партии. Окончательный контроль отливок производится контролером перед отправкой деталей на механическую обработку или сдачей их заказчику. При окончательном контроле проверяют соответствие отливок всем требованиям чертежа, технических условий или стан- дартов. Окончательному контролю подвергается 100 % отливок. После приемки детали контролер ставит на ней свое клеймо, свиде- тельствующее о годности отливки. В функции контроля входит не только выявление получившегося при литье брака, но и предупреждение возможности его проявле- ния. Одним из методов предупреждения брака является статистиче- ский контроль. Он заключается в том, что периодически производят замеры и наблюдения, а их результаты заносят в специальный гра- фик-карту. Выявление на графике тенденции к возникновению бра- ка сигнализирует о том, что в ходе технологического процесса что- 98 то неблагополучно и требуется принять определенные меры. С по- мощью статистического контроля можно следить за химическим со- ставом сплавов и рядом других параметров. Так, например, стати- стическим контролем можно предотвратить появление пористости в отливках, изготовляемых литьем под давлением. Простейшим способом выявления пористости является взвеши- вание. Если известно, сколько весит плотная отливка, то уменьше- ние ее массы свидетельствует о том, что режим работы литейной машины нарушен (снижено удельное давление на металл). Провер- ка массы отливок производится выборочно в размере 10–15 % пар- тии изготовленных за определенное время деталей. Объем контрольных операций в литейном цехе, направленных на улучшение качества продукции, профилактику и устранение брака, очень велик. Производить все контрольные операции силами спе- циальных контролеров сложно даже в самых крупных цехах, так как аппарат бюро технического контроля (БТК) в этом случае будет очень громоздким. В связи с этим большое значение приобретает правильное распределение обязанностей и ответственности за каче- ство отливок и снижение брака между производственным персона- лом и работниками службы технического контроля. Вопрос о целе- сообразности проведения отдельных контрольных операций штат- ными контролерами решается с учетом масштабов производства и конкретных условий работы. Если общая загрузка производственных рабочих и других испол- нителей позволяет возложить на них выполнение ряда контрольных операций, штатный контролер не вводится. Профилактический кон- троль и контроль части операций технологического процесса осу- ществляются силами непосредственных исполнителей, бригадиров, мастеров, а со стороны БТК производится периодическая проверка выполнения технологического процесса. Контроль состава шихты осуществляется мастером или бригадиром. За химическим составом в крупных цехах следит контролер, в небольших – бригадир или ма- стер. Контроль температурного режима осуществляет пирометрист. Первый контроль в цехах с большим объемом производства осу- ществляет контролер, а в цехах с небольшим объемом – бригадир или сам рабочий. Окончательный контроль всегда производится контролерами. Весь производственный персонал литейного цеха – рабочие, наладчики, мастера, технологи и другие работники – на- 99 равне с контролерами несут ответственность за качество отливок и соблюдение технологического процесса. Квалификация контролеров обычно на один-два разряда выше квалификации тех рабочих, чью продукцию они проверяют. Осо- бенно высокие требования к квалификации предъявляются при окон- чательном контроле. От работоспособности контролеров во многом зависит качество выпускаемой продукции, поэтому организации рабочего места кон- тролера должно быть уделено такое же внимание, как и рабочему месту производственника. Расположение контрольных точек зави- сит от объема производства, его организации и специфики. Они мо- гут располагаться на участках литья в кокиль, под давлением, фи- нишной обработки. Окончательный контроль производится на кон- трольной площадке или в помещении БТК. При массовом произ- водстве контрольные точки можно располагать у конвейерной линии. Структура БТК зависит от объема производства. При крупных мас- штабах производства БТК состоит из начальника, сменных конт- рольных мастеров и контролеров. При небольших масштабах про- изводства сменные мастера могут отсутствовать, а при мелкосерий- ном весь штат может состоять из одних контролеров, находящихся в ведении начальника ОТК завода. После окончательного контроля на все годные отливки оформ- ляются сопроводительные документы, затем отливки передают или на склад, или непосредственно в механический цех. Отливки, дефек- ты которых можно исправить, передают на исправление, а отливки, представляющие окончательный брак, оформляют соответствующи- ми картами брака, согласно которым производится учет брака, рас- чет убытков и удержание их с виновных. Брак учитывается за каждые сутки нарастающим итогом с нача- ла месяца в натуральном исчислении. В конце месяца составляют сводку, в которой по каждому наименованию указывают количе- ство забракованных деталей с подразделением на виды и причины брака и его виновников. Отдельно в сводке отмечают брак, предъ- явленный механическими цехами. Брак в сводке также подразделяется по участкам и отделениям, где он возник. На основании сводки технологи ежемесячно производят анализ брака, высчитывая процент брака по каждой детали. По дета- лям, особенно подверженным браку, анализ проводят каждую декаду. 100 Все забракованные детали сосредоточивают на специальной пло- щадке или в изоляторе брака. Там их хранят до момента оформле- ния брака, а также до предъявления его виновникам. Бракованные детали ежедневно просматриваются мастерами и технологами. По- сле этого забракованные детали поступают в переплав в соответ- ствии с марками материала. Руководствуясь картами брака, бухгалтерия производит расчет удержаний с виновников. Большое значение для снижения брака име- ет инструктаж, воспитание ответственности за доброкачественное выполнение операции и строгое соблюдение технологической дис- циплины [3]. 1.2.7. Техника безопасности и охрана труда Техника безопасности – это комплекс технических и организа- ционных мероприятий, направленных на обеспечение безопасных условий труда. При литье в кокиль и под давлением необходимо руководствоваться «Правилами техники безопасности и производ- ственной санитарии в литейном производстве машиностроительной промышленности». На участках приготовления сплавов, заливки металла в кокиль и в машины для литья под давлением происходит интенсивное вы- деление тепла. Температура воздуха в этих отделениях бывает до- вольно высокая, что делает условия труда тяжелыми и неблагопри- ятно отражается на здоровье рабочих. Для уменьшения тепловыделения необходимо принимать ряд мер. Над печами для приготовления сплавов и раздаточными печами следует устанавливать вытяжные зонты. Печи должны иметь тепло- изолирующие стенки, а каждое рабочее место быть оборудовано индивидуальной приточной вентиляцией в виде воздушных душей. Индивидуальную вентиляцию рекомендуется сочетать с эффектив- ной общеобменной вентиляцией. На некоторых операциях производственного процесса выделя- ются значительные количества пыли. К числу этих операций отно- сятся изготовление и выбивка песчаных стержней, галтовка, очист- ка. Для уменьшения запыленности воздуха в цехе эти операции сле- дует производить в отдельных помещениях с мощной вытяжной вентиляцией. Над галтовочными барабанами должны быть установ- 101 лены вытяжные зонты. Крышки барабанов во время работы прочно завинчиваются. Наилучшим способом галтовки с точки зрения условий труда яв- ляется гидроабразивная галтовка. Пескоструйный способ очистки отливок с технологической точки зрения – один из лучших, но из-за большого пылеобразования он повсеместно заменен другими вида- ми очистки – дробеструйной, гидроабразивной и т. п. В литейном цехе возможны случаи производственного травма- тизма, если не соблюдаются правила техники безопасности. Изуче- ние правил техники безопасности – первая обязанность рабочего. К работе допускаются только те лица, которые прошли медицин- ское освидетельствование и инструктаж по технике безопасности. В процессе работы мастер периодически проводит инструктаж ра- бочих по правилам безопасности работы. Рабочим в литейных цехах выдают за счет предприятия спец- одежду и предохранительные приспособления. Перед началом смены рабочий должен надеть спецодежду. Брю- ки у плавильщиков и заливщиков должны быть надеты поверх ва- ленок или ботинок, а не заправлены в них. Рукава куртки надо за- стегивать у кисти, а волосы убирать под головной убор. Обязатель- ным является ношение защитных очков. При работе около печи или машины для литья под давлением или в кокили обязательно нужно надевать брезентовые рукавицы. Средства, используемые для переноски ковшей с металлом, долж- ны периодически осматриваться и ремонтироваться. Не разрешает- ся переносить ковши и тигли в рогачах или носилках, имеющих диаметр больший, чем у ковша или тигля, с применением всякого рода закладок. Заливать металл во влажную форму или кокиль за- прещается во избежание выброса металла. Весь инструмент и осна- стку перед началом работы необходимо подогреть. В случае приме- нения электроподогрева нагревательные приспособления, располо- женные внутри формы, должны иметь напряжение не выше 22 В. Кокильные установки, машины для литья под давлением и плавиль- ные печи надо обязательно заземлять. Все открытые движущиеся части литейных машин, прессов и другого оборудования следует ограждать. Пусковые кнопки электродвигателей необходимо распо- лагать таким образом, чтобы рабочий при необходимости мог быст- 102 ро выключить оборудование. Они не должны быть утоплены, так как оператор работает в рукавицах. Наждачные камни, применяемые при зачистке, перед работой сле- дует проверить на прочность, отбалансировать и тщательно закре- пить на шпинделях. Рабочие места не должны быть загромождены отливками и отхо- дами производства. Проезды и проходы необходимо держать сво- бодными. Все подъемно-транспортное оборудование должно пери- одически испытываться и своевременно исправляться. Очень велико значение выполнения правил техники безопасно- сти при работе с магниевыми сплавами. Печи для этих сплавов надо располагать около наружных стен помещения, имеющих запасной выход. Подход к печам должен быть со всех четырех сторон. Необ- ходимо исключить возможность попадания влаги или другой жид- кости в металл. Печь защищают стальным листовым кожухом с от- крывающейся дверцей. Все виды работ с жидким магнием следует производить с обязательным применением защитных флюсов. По- мещения, в которых происходят опиловка и зачистка магниевых сплавов, сопровождающиеся выделением магниевой пыли, необхо- димо изолировать и снабжать мощной вентиляцией. Особое внимание следует уделять технике безопасности при литье под давлением. Работа обслуживающего персонала на машинах для литья под давлением допускается только при их полной исправности. Одной из опасных зон машины является разъем пресс-формы. Для предохранения оператора от случайного попадания в разъем при смыкании матриц следует устанавливать блокирующие устройства. Смыкание формы становится возможным только после того, как опе- ратор закончит обслуживание формы и на пульте управления нажмет кнопку, снимающую блокировку. В связи с тем что в процессе прес- сования при неплотном смыкании матриц возможен выброс металла, для защиты оператора на формодержателе или одной из полуформ должен быть установлен предохранительный щиток. Заливщик должен производить работу в защитных очках, а в мо- мент прессования отворачивать лицо или закрывать глаза тыльной стороной руки. Между машинами должны быть установлены стаци- онарные щиты из фанеры или листовой стали высотой не менее 2 м, перекрывающие зону, противоположную рабочему месту. 103 Серьезную в пожарном отношении опасность представляет гид- ропривод, если рабочей жидкостью является легковоспламеняю- щееся минеральное масло. В настоящее время при литье под дав- лением минеральное масло заменяют негорючими органическими жидкостями. Большую роль в организации безопасности работы играет нагляд- ная агитация. В отделениях, на участках необходимо вывешивать плакаты, лозунги, щиты, на которых должны быть изображены без- опасные методы работы. Ответственность за соблюдение безопасности в работе несут стар- ший мастер отделения или участка и начальник цеха [3]. 1.3. Примеры планировок участков и цехов литья под высоким давлением Ниже описаны некоторые цехи с типичными проектными реше- ниями по данным работы [33]. Цехи массового производства небольшой номенклатуры алю- миниевых отливок. Литейный цех Уфимского моторостроитель- ного ПО рассчитан на выпуск в год около 20 тыс. т алюминиевых отливок литьем под давлением и в кокиль. Литьем под давлением получают тринадцать наименований деталей, а литьем в кокиль – четыре. В цехе установлены машины ЛПД фирмы Wotan (ФРГ) мо- дели ДМКН-2000 (14 шт.), модели ДМКН-1100 (11 шт.), модели ДМКН-900 (8 шт.) и модели ДМКН-700 (3 шт.), а также машины фирмы Vihorlat Snina (ЧССР) модели СОО-400/36 (11 шт.) и модели СОО-250/16 (1 шт.), 10 полуавтоматических кокильных установок модели ФМ-1 фирмы Fata (Италия) для литья поршней и 16 кокиль- ных станков для литья блоков цилиндров. Цех представляет собой одноэтажное шестипролетное (по 24 м) здание прямоугольной формы с размерами в плане 81  144 м (рис. 1.20). Административно-бытовой корпус площадью 86 тыс. м2 размещен отдельно от цеха и связан с ним двумя подземными гале- реями. Общая площадь цеха 40 500 м2, в том числе производствен- ная 18 500 м2. Цех оснащен 12 мостовыми кранами грузоподъемно- стью 1,0–20,0 т и 14 монорельсами. 104 Рис. 1.20. Схема цеха по производству средних и крупных отливок: 1 – плавильное отделение; 2 – отделение литья под давлением; 3 – отделение литья в кокиль; 4 – отделение обрубки отливок блока цилиндров; 5 – отделение обрубки остальных отливок; 6, 7 – участки контроля Шихтовые материалы разгружаются из железнодорожных вагонов и укладываются в штабели на пол шихтового участка отделения пер- вого цеха. Возврат собственного производства (литники, промывни- ки) из отделений обрубки отливок блока цилиндров 4 и обрубки остальных отливок 5 должен проваливаться через окна в нижней тра- версе прессов на склизы и поступать на пластинчатый конвейер под- вального помещения с последующим выходом в плавильное отделе- ние. С пластинчатого конвейера через управляемый двухрядный за- грузочный лоток возврат направляется в контейнер весового устрой- ства. После заполнения контейнер с возвратом взвешивается, а затем подается на расположенный рядом склад. Расход свежих шихтовых материалов при плавке составляет 60 %, остальное – возврат. В цехе используются два сплава: АК8М – для литья под давлением (отделе- ние 2), АК12ММгН – для литья в кокиль (отделение 3). Применение сплава АК8М позволило получить отливки повышен- ной герметичности, которая проверяется в отделении контроля 6. Кроме того, в связи с применением этого сплава для остальной номен- Грузопотоки: шихты жидкого металла отливок от машин окончательно обработанных отливок 105 клатуры отливок отпала необходимость в термообработке. Производ- ство отливок поршней сосредоточено в отделении 3 и в потоке с пол- ным циклом производства, исключающим смешивание сплавов. Плавильное отделение 1 оснащено восемью индукционными пе- чами (вместимость 6 т) промышленной частоты модели ИАТ-6М2 для приготовления сплава АК8М, печами модели ИАТ-2 и 5М1 – для приготовления сплава АК12ММгН. Для контроля химического состава пробы из плавильного отделения доставляют в экспресс- лабораторию цеха пневмопочтой. Контроль осуществляется на спект- рографе ДФС-10. Каждая пара плавильных печей обслуживается наклонным элект- ромиксером вместимостью 5,5 т. Сплав из плавильной печи в миксер переливается по специальному желобу. После выстаивания в миксере расплав при температуре 740–750 С переливается в подогретый до 400–450 С поворотный ковш вместимостью 400 кг, установленный на электропогрузчике ЭМ-202, который транспортирует металл и разли- вает его по раздаточным печам. Комплексное рафинирование сплава проводится в ковше при температуре сплава 720–730 С таблетками гексахлорэтана и порошковым флюсом МХЗ. В описываемом цехе создан автоматический робототехнический комплекс. В его состав входят: машина модели CL00-400/36, дозатор модели МДН-6А, про- мышленный робот «Циклон-5» с устройством циклового программно- го управления УЦМ-30, система автоматического смазывания пресс- формы и пресс-поршня, пресс модели К 13004 для обрубки литнико- вой системы. Обрубной пресс с механизированным лотком принимает обрубленную отливку и сбрасывает ее в тару. Между прессом и маши- ной расположен робот с поворотной рукой, на одном конце которой находится захват для съема отливки и укладки ее в пресс, а на дру- гом – форсунки смазывающей системы. Схема управления комплек- сом позволяет отливать детали как с участием робота, так и без него (при отладке формы или ее разогреве). Возможно также управление роботом и смазывающей системой с центрального пульта управления. Для смазывания формы применяют устройство с автоматически- ми форсунками, вводящимися роботом между полуформами. В этом случае порядок работы комплекса следующий: при поступлении команды с УПЦ-30 в действие приводится система автоматического смазывания формы; после получения ответа об окончании смазыва- 106 ния командой с УЦМ-30 начинается цикл работы машины модели CL00-400/36, в который входит автоматический цикл работы дозато- ра модели МДК-6А. После окончания запрессовки металла и получе- ния ответа об открытии формы командами с УЦМ-30 управляется робот, который производит захват отливки, ее съем с пресс-формы, вынос из разъема пресс-формы и укладку в пресс. При повороте руки робота от литейной машины системой проходных концевых выклю- чателей контролируются наличие отливки в схвате руки и ее целост- ность. При возврате пресс-поршня в исходное положение приводится в действие его смазывающая система. В цехе работает свыше 50 до- зирующих установок типа МДН. Полученный существенный эконо- мический эффект от их использования составил более 1 млн руб. в год благодаря уменьшению безвозвратных потерь металла, расхода электроэнергии, вспомогательных материалов, запасных частей, об- щей трудоемкости и повышению производительности труда. Затраты при внедрении установок типа МДН взамен ручной заливки увели- чиваются, а при замене ковшовых дозаторов уменьшаются. В цехе предусмотрен участок для заварки дефектов. Имеется уча- сток ремонта пресс-форм и их складирования. В корпусе цветного литья КамАЗа предусмотрено изготовление отливок 80 наименований (средняя масса 0,64 кг, максимальная 7,2 кг) из сплава АК9ч с годовой производительностью 13,5 тыс. т. Харак- терная особенность этого производства – использование АК, частич- но рассмотренных выше. Они включают раздаточную печь, ковшо- вый дозатор, машину с усилием запирания 11 000, 7000 или 4000 кН; манипулятор для извлечения отливок из полости формы и подачи ее в бак с водой, пластинчатый конвейер для подачи отливок к гидро- прессу усилием 300 кН, предназначенному для обрезки облоя и лит- никовой системы, устройство для автоматического смазывания фор- мы и пресс-поршня; контактное устройство для контроля за извлече- нием отливки из полости формы, шкафы управления. Для обеспечения надежности работы комплекса в автоматическом режиме и постоянства технологических параметров каждый АК снаб- жен электронной измерительной системой, которая контролирует все технологические режимы изготовления отливок. Заливка металла из раздаточной печи в камеру прессования осу- ществляется механическим дозатором. Набор металла ведется через нижнее отверстие в ковше из глубины ванны, поэтому оксидные 107 плены и шлаковые включения, находящиеся на поверхности метал- ла, не попадают в раздаточный ковш. Обрезка литников и облоя на стыке стержней ведется в штампе на гидропрессе. Загрузка осуществляется рабочим, а выгрузка отли- вок и скрапа автоматизирована: скрап по ленточному конвейеру, расположенному под полом цеха, поступает непосредственно к пла- вильным печам, а отливки – в сборную тару. Остатки заусенцев и облоя удаляются в дробеметных камерах и барабанах. Это позво- ляет ликвидировать участок ручной зачистки отливок. Высокая производительность труда достигается за счет непрерыв- ности технологического цикла, высокая эффективность производства – благодаря применению усовершенствованной системы управления (с использованием ЭВМ), планирования и организации производства. Отличительная особенность цветно-литейного цеха цветного ли- тья Алтайского моторного завода – стопроцентная механизированная заливка машин ЛПД с помощью пневматических дозаторов. Основ- ное оборудование находится на втором этаже цеха, вспомогательное – на первом. Комплексная механизация и автоматизация производ- ственных процессов предусмотрена на всех этапах – от поступления шихтовых материалов до подачи готовых отливок на склад. Ком- плексная механизация заливки решена на основе АК литья в кокиль и под давлением. В цехе работает 100 таких АК, каждый из которых состоит из автоматизированной кокильной машины или машины ли- тья под давлением с дозатором, обрубным прессом и транспортными устройствами. Автоматизированы сборка и разборка частей кокиля или форм, заливка расплавленного металла дозаторами, выдержка его при кристаллизации, съем отливок, их транспортирование. Машины оснащены механизмами для автоматизации внемашин- ных операций. Все машины укомплектованы специальными пресса- ми для обрубки облоя и литниковой системы и работают синхронно с автоматическими дозирующими установками моделей Д-250, Д-630. Модернизированные автоматические дозирующие установки выгод- но отличаются от известных; в частности, жидкий металл из ванн дозатора подается в форму по специально футерованному металло- проводу (вместо чугунного), при этом его стойкость выше в 30–35 раз; исключена необходимость дополнительного нагрева из-за низкой теп- лопроводности материала; усовершенствована принципиальная пнев- мосхема с авторегулированием дозы, что существенно повышает ее 108 точность (до 3 %); автоматические электронные приборы (типа КСП) регулирования температуры жидкого металла в дозаторе позволяют стабилизировать режим заливки формы. Загрузка шихтовых материалов в плавильные печи полностью механизирована с помощью грузоподъемных механизмов и привод- ных роликовых конвейеров. Металл плавят в индукционных печах промышленной частоты модели ИАТ-2,5 с автоматическим контро- лем и управлением от электронной аппаратуры типа АРИР, КСП. Жидкий металл транспортируется на участок заливки мостовыми кранами и подается в дозаторы. На заводе тормозной аппаратуры ПО ЗИЛ в г. Рославле построен цех, предназначенный для обеспечения заводов ЗИЛ и КамАЗ фасон- ными отливками узлов тормозной аппаратуры. К отливкам предъ- являют повышенные требования по размерной точности и герме- тичности (их испытывают под давлением 0,78–2,16 МПа). Здание цеха одноэтажное, его площадь 17 070 м2 (рис. 1.21). Два попереч- ных пролета шириной 24 м и длиной 96 м каждый заняты складом шихты и плавильным отделением (высота пролетов до подкрановых путей 11,5 м, до низа ферм 14,4 м). В четырех продольных пролетах размером 132,5  24 м каждый размещены остальные производ- ственные и вспомогательные отделения (высота пролетов до под- крановых путей 8,15 м, до низа ферм 10,8 м). Система возврата отходов собственного производства из очист- ного отделения на склад шихты размещена в тоннеле на глубине 4 м, помещение для конденсаторных батарей плавильных печей разме- щено на глубине 5,2 м. Помещение для распределительных под- станций и силовых трансформаторов (кроме печных для плавильно- го оборудования), приточных вентиляционных систем и бытовые помещения примыкают к цеху по всей его длине. В основу организации производства положено максимально воз- можное применение поточных линий плавки, разливки металла, ли- тья под давлением, очистки отливок с применением транспортных средств и систем, обеспечивающих бесперевалочную подачу отливок в единой таре на все технологические процессы как внутри цеха, так и к потребителям, например, отливки от литейных машин – в очист- ное отделение, на термический участок, склад готовой продукции, в цех механообработки и на участок пропитки и гидроиспытаний транспортируются в единой таре размером 840  640  500 мм. 109 Рис. 1.21. Схема цеха по производству мелких отливок: 1 – стеллажи для чушек; 2 – кран-штабелер; 3 – мостовой кран; 4 – машины ЛПД; 5 – межоперационные склады; 6 – конвейерная поточная линия; 7 – прессы; 8 – разметочная машина; 9 – установка спектрального анализа; 10 – рентгено- телевизионная установка; 11 – виброгалтовочные машины; 12 – кран-штабелер; 13, 15 – роликовые конвейеры; 14 – верстаки; 16 – подвесной конвейер; 17 – флюсо- плавильная установка; 18 – индукционные тигельные печи ИАТ-1/0,4М3; 19 – стенды для ремонта печей ИАТ-6М2; 20 – стенд для ремонта печей ИАТ-1/0,4М3; 21 – индукционные тигельные печи ИАТ-6М2; 22 – система пластинчатых конвейеров; 23 – агрегат прокалки В цехе предусмотрено производство отливок из двух сплавов: алюминиевого сплава АК12 и из цинкового сплава ЦАМ4-1. В цех шихта в виде чушек подается автотранспортом. Затем чушки в таре подаются электропогрузчиками в специальные ячейки стеллажей 1 (см. рис. 1.21). На складе шихты расположены два стеллажа для чу- шек. Каждый склад оборудован одним опорным краном-штабеле- ром 2 с телескопической колонной, вилочным захватом и кабиной управления. Алюминиевые отходы поступают на склад шихты из очи- стного отделения с помощью системы пластинчатых конвейеров 22, затем эти отходы прокаливают при 350 С в агрегате прокалки 23 и загружают в тару. Цинковые отходы собирают пластинчатым кон- вейером в очистном отделении, перегружают в тару и электропо- грузчиком транспортируют на склад шихты. 110 В плавильном отделении установлено пять индукционных тигель- ных печей 21 ИАТ-6М2 вместимостью 6 т для плавки сплава АК12 и две печи 18 ИАТ-1/0,4М3 вместимостью 2,5 т для плавки сплава ЦАМ4-1. Со складов шихта в таре подается электропогрузчиками в плавильное отделение к загрузочным устройствам 7, расположен- ным у каждой печи. Грузоподъемное устройство – это лоток с виб- ратором, подвешенным на двух электроталях, передвигающихся по монорельсу. При подъеме, опускании и передвижении в зоне загрузки электротали работают синхронно, а в зоне разгрузки (около печей) – раздельно, что необходимо для перехода лотка при его разгрузке из вертикального в наклонное положение. При необходимости включает- ся вибратор лотка. Загрузка тары с шихтой производится электропо- грузчиком на отметке пола в нижнем положении лотка. Загрузочное устройство управляется оператором с печной площадки с помощью подвесной кнопочной станции. Для сокращения ремонтного цикла и увеличения производительности плавильных печей в плавильном отделении установлены два стенда 19 для ремонта печей ИАТ-6М2 и один стенд 20 для ремонта печей ИАТ-1/0,4М3. Для транспортиро- вания печи ИАТ-6М2 на стенд предусмотрен мостовой кран 3 грузо- подъемностью 300/50 кН. Съем печи для ремонта и установка подго- товленной для плавки отремонтированной печи занимают около 4 ч. Сплав АК12 рафинируют жидким флюсом, приготовленным в флю- соплавильных установках 17, а сплав ЦАМ4-1 – хлористым цинком в ковшах. Жидкие сплавы от электропечей в отделении ЛПД транс- портируют к литейным машинам в ковшах вместимостью 500 кг с помощью электропогрузчиков, снабженных механизмами съема и поворота ковша. В цехе установлено 77 машин 4, в том числе с холодной камерой прессования: машины фирмы Jdra (Италия) – модели OL-180-12 (3 шт.), модели OL-280-13 (15 шт.), модели OL-380-14 (7 шт.), модели OL-700-15 (7 шт.) – и машины фирмы Vihorlat Snina (Чехия) модели CL00-160/16-16 (3 шт.), модели CL00-250/25-17 (4 шт.), модели CL00-400/36-18 (3 шт.). Предусмотрено использование двух машин модели OL/Z-60A-19 и пяти машин модели CLT-160/10-20 с горя- чей камерой прессования. Все машины фирмы Jdra (Италия) снабжены механизмом фирмы Rimrock для автоматического смазывания форм и механизмом фир- мы Acheson для смазывания пресс-поршня. Также они имеют аппара- 111 туру для нагрева и регулирования температуры форм и масла в ма- шинах. При изготовлении отливок из алюминиевого сплава исполь- зуют состав из 80 % масла «Вапор» и 20 % серебристого графита; при изготовлении отливок из цинкового сплава – машинное масло № 3 (нанесение через две-три запрессовки). Машины с усилием за- пирания 6,86 МН снабжены устройством для извлечения отливки из формы и укладывания ее в тару. Машины с усилием запирания 3,92 и 6,86 МН устанавливают вместе с автоматическими дозирующими установками модели Д-250 вместимостью 250 кг. В камере прессова- ния машины меньшей мощности сплав заливают вручную из элект- рических тигельных раздаточных печей модели САТ-0,25Х1 вмести- мостью 250 кг. Проектом цеха предусмотрено оборудование машин механическими дозаторами (масса дозы 0,5–5 кг). Над машинами ЛПД установлены вытяжные откидные зонты. Для замены пресс-форм на машинах и ремонта оборудования установлены электромостовые кра- ны грузоподъемностью 49 кН с управлением из кабины. Для удобства обслуживания кабина крана расположена в середине пролета. В отделении литья под давлением имеются места для складирова- ния пресс-форм на поддонах. Для сложных форм предусмотрены стел- лажи и кантователи для зачаливания и транспортирования краном. Машины расположены в пять поточных линий. Каждая линия оснаще- на подвесным грузонесущим конвейером (ПГК) 16 для транспортиро- вания отливки в таре от литейных машин в очистное отделение, а так- же для возврата пустой тары к литейным машинам. Для транспортиро- вания тары на ПГК смонтированы специальные подвески. У литейных машин установлены двухрядные роликовые конвейеры 15 с тележка- ми, позволяющими передавать тару с одного конвейера на другой. Перед очистным отделением расположены пять межоперацион- ных складов 5 для хранения тары с отливками на случай неравномер- ной работы отделения литья под давлением. Склады оборудованы кранами-штабелерами с управлением с пола. Тара с отливками по- ступает на склады с ПГК и разгружается на однорядные роликовые конвейеры, а затем транспортируется кранами-штабелерами в ячейки стеллажей. В очистном отделении имеются конвейерные многоно- менклатурные поточные линии 6, на которых производится обрезка литников и заусенцев по линии разъема, зачистка заусенцев, сверле- ние отверстий и контроль отливок. Тара с литниками поступает к прессам 7 на ПГК и разгружается на роликовые конвейеры 13. 112 Все обрубные прессы в цехе установлены в очистном отделении. Обрезка литников и облоя производится на гидравлических четы- рехколонных прессах модели К-13004. Литники и облой сбрасыва- ют через проемы в полу и с помощью системы ленточных и пла- стинчатых конвейеров транспортируют на склад шихты. Зачистка заусенцев (в труднодоступных местах) и сверление отверстий в от- ливках производятся на верстаках 14, оборудованных пневмотиска- ми и вытяжной системой. От прессов к верстакам отливки достав- ляются ленточными конвейерами. Для уменьшения ручных опера- ций по зачистке используются виброгалтовочные машины 11 моде- ли ВМПВ-200 с механизированной загрузкой и выгрузкой отливок и галтовкой в жидкой среде. После зачистки отливки из алюминиевого сплава термически об- рабатываются в вертикальных конвейерных печах. Загрузка и вы- грузка отливок в печь электропогрузчиками в оборотной таре поз- волила ликвидировать двойную перегрузку отливок из тары в под- доны и из поддонов в тару вручную. После термообработки и конт- роля годные отливки транспортируются электропогрузчиками в таре на склад готовой продукции, оборудованный краном-штабелером 12 с управлением с пола. В спектральной экспресс-лаборатории проверяют химический со- став на приборе Kwantowak 3100 (Франция) 9. Образцы из плавиль- ного отделения в лабораторию и результаты анализа из лаборатории в плавильное отделение доставляются пневмопочтой. В рентгенов- ской лаборатории для выборочного контроля плотности отливок предусмотрена рентгенотелевизионная установка 10 фирмы Zaifert (Германия). Разметка отливок проводится на специальной машине Beta 8 (Германия). Для улучшения качества отливок и исправления дефектов (течи) предусмотрены участки пропитки деталей водорастворимой поли- эфирной смолой ПН-301 и участок гидроиспытания деталей. Про- питка производится после окончательной механической обработки, поэтому участок расположен в отдельно стоящем здании и через галерею связан с главным корпусом системой подвесных толкаю- щих конвейеров. Ниже приведены данные по организации производства в одном из цехов японской фирмы Honda. Парк машин четырех цехов под- разделяется на три группы: машины малой мощности с усилием за- 113 пирания 1500–3000 кН (9 шт.); машины средней мощности с усили- ем запирания 4000–8000 кН (26 шт.); машины большой мощности с усилием 10 000–22 000 кН (11 шт.). Годовой выпуск алюминиевых отливок на всех 46 машинах составляет 17 800 т. Другими способа- ми литья ежегодно получают 5960 т. Для устранения коробления отливок созданы следующие усло- вия: равномерное охлаждение всех участков отливки, ее извлечение при стабильной температуре, минимальный смыв разделительного состава с поверхности пресс-формы. Наиболее эффективным сред- ством повышения точности линейных размеров и уменьшения ко- робления является регулирование температуры пресс-формы. Для эффективного регулирования температуры пресс-формы применя- ется следующий принцип. Вся форма разделяется на несколько зон. Каждая зона снабжается индивидуальным датчиком температуры и автономной системой терморегулирования каждой зоны формы в зависимости от действующей тепловой нагрузки. Уменьшение массы отливки иногда достигается использованием сложных стержней, однако часто это сопряжено с дополнительны- ми расходами. При изготовлении мотоциклов широко применяют тонкостенные отливки. На моторных отливках по условиям эксп- луатации иногда приходится применять отливки с более толстыми стенками. Получение тонкостенных отливок обеспечивается применением оптимальной конструкции литниково-вентиляционной системы, оп- тимальными сочетаниями таких технологических параметров, как температура пресс-формы, скорость впуска металла, продолжитель- ность заполнения, давление прессования. Из всех перечисленных фак- торов наибольшее значение имеет температура пресс-формы: чем она выше, тем лучше условия заполнения рабочей полости пресс-формы. Для повышения температуры пресс-формы и ее поддержания при- меняют различные способы. Комплекс рассмотренных мероприятий позволяет получать отлив- ки высокого качества. Например, толщина стенок корпуса коробки передач 2–1,5 мм, наибольшая неплоскостность 0,2 мм, толщина зали- вов не более 0,1 мм. Этот корпус имеет несколько тонких ребер. На рис. 1.22 приведена планировка одного из цехов литья под дав- лением фирмы Honda (Япония). 114 Рис. 1.22. Схема цеха литья под давлением Honda (Япония): 1 – автоматизированный склад; 2 – отделение финишных операций; 3 – отделение литья под давлением; 4 – помещение для отдыха; 5 – оборудование для циркуляционной системы водяного охлаждения пресс-форм; 6 – вентиляционное оборудование; 7 – плавильное отделение; 8 – участок контроля отливок; 9 – участок обслуживания пресс-форм; А – автоматизированное транспортирование отливок на механическую обработку; Б – поступление чушек металла Манипуляторы для переноса отливок снабжены универсальными зажимами, которые могут схватывать пресс-остатки независимо от их размера. Для транспортирования вставок пресс-формы используется авто- матизированное устройство, которое работает совместно с автомати- зированным укладочным устройством. Устройство для смазывания подвижной и неподвижной частей пресс-формы работает в сочетании с ковшовым заливочно-дозирующим устройством. Разгрузочно-ма- нипуляторное устройство обеспечивает извлечение куста отливок из пресс-формы и его укладку на вспомогательный скребковый конвей- ер. Обрезка облоя осуществляется на гидравлических прессах, уста- новленных возле транспортирующих устройств. Склад отливок управ- ляется с помощью ЭВМ. В автоматизированном режиме отливается, в частности, головка блока четырехтактного двигателя. При их изготовлении использу- ются разовые стержни из хлористого калия. Из отливки эти стержни 115 удаляются путем растворения в воде. Разовые стержни оформляют в этой отливке также выпускные и выхлопные окна сложной кон- фигурации. Отливки четырехцилиндрового блока автомобиля Civic 1300 фир- мы Honda производятся на машине с холодной горизонтальной ка- мерой прессования типа Ube-2200. Масса отливки составляет 13,4 кг (масса детали 9,8 кг). Диаметр прессующего плунжера 140 мм, его скорость 2,8 м/с, продолжительность заполнения формы 0,15 с, дав- ление на металл 8000 кН, стойкость пресс-формы 110 000 запрессо- вок, продолжительность литейного цикла 127 с, выход годного ли- тья 65 %, усилие запирания машины 22 000 кН. Повышенный про- цент брака относился преимущественно к результатам проверки на герметичность; после внедрения процесса пропитки брак сокра- тился до 0,2 %. Чтобы достигнуть высокой производительности при стабильном качестве, скорость впуска нужно выдерживать в преде- лах 30–100 м/с при низкой температуре заливаемого сплава. При этом используется достаточно высокое давление на металл. В рабо- чую полость формы металл впускается тонкоизмельченной струей. В этом случае после кристаллизации образуется пористость, однако она не оказывает влияния на эксплуатационные свойства отливок. Возможен и более благоприятный вариант бестурбулентного запол- нения при малых скоростях и точном регулировании температур- ных параметров. В рассматриваемом производстве внедрено проведение анализа тепловых параметров пресс-формы с использованием трехмерной модели, в которой аналогом теплоты является электрическая прово- димость. Оценка результатов проводится с помощью ЭВМ, в част- ности, достигается возможность теоретического расчета зон охлаж- дения и нагрева. Также проводятся комплексные исследования тех- нологических параметров и их связи с литниково-вентиляционной системой, условиями впуска, тепловыми и гидравлическими харак- теристиками. Изучается взаимосвязь условий впуска металла и про- должительностью кристаллизации отливки. Для улучшения вентиляции рабочих полостей вокруг некоторых элементов отливок, например возле очень тонких ребер, иногда пре- дусматривается утолщенный искусственный облой. Иногда он мо- жет удаляться при механической обработке отливок. А иногда при необходимости отливки получают практически без облоя. 116 Фирмой Honda и другими японскими фирмами внедрена особая технология получения отливок с мелкораспределенной пористостью с равномерно распределенными мелкими порами. Обычно такие по- ры не влияют на эксплуатационные характеристики изделия. Более того, было обнаружено, что герметичность таких отливок более вы- сокая, нежели у отливок с крупными порами или раковинами. Предупреждение образования крупных раковин достигается бла- годаря особым условиям высокоскоростного впуска, а также ваку- умированием, применением кислорода, низкоскоростного впуска при получении утолщенных отливок. Низкоскоростной впуск ком- бинируется с направленным затвердеванием, достигаемым особым тепловым балансом различных участков пресс-формы. Для быстрой перестановки форм разработаны гидравлические зажимы и другие приспособления. При изготовлении пресс-форм широко применяют электроэрозионные станки и станки с числовым программным управлением. Новая технология и оборудование улуч- шают качество отливок из алюминиевых сплавов, расширяют об- ласть применения, снижают их стоимость и трудоемкость изготов- ления. План расположения оборудования в цехе алюминиевого ли- тья мощностью 22–23 тыс. т в год одного из российских заводов показан на рис. 1.23 (цех литья под давлением сблокирован с цехом литья в кокиль). Технико-экономические показатели цеха следующие: Общий выпуск литья, тыс. т/год. . . . . . . . . . . . . . . . . . . в том числе: в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . под давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Серийность отливок, тыс. шт./год. . . . . . . . . . . . . . . . . . Число рабочих. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . в том числе: производственных. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . вспомогательных. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ОТК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Выпуск на одного производственного рабочего, т/год. . . Общая площадь цеха, м2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Съем литья с 1 м2 общей площади цеха, т/год. . . . . . . . 22–23 11–12 10–11 660–4000 650 524 52 74 43 32 800 0,68 117 Описание планировок цехов литья под давлением магниевых и цин- ковых сплавов представлено в работах [1, с. 331–332; 33, с. 367–375]. Рис. 1.23. План расположения оборудования в цехе алюминиевого литья автомобильных деталей в металлических формах мощностью 22–23 тыс. т/год: 1 – приемный бункер для песка; 2 – бункер для песка; 3 – газовая плавильная печь емкостью 27 т; 4 – газовая плавильная печь емкостью 2 т; 5 – печь выдержки расплавленного алюминиевого сплава емкостью 18 т; 6 – 9 и 16 – машины для литья под давлением; 10 – стеллажи для складирования отливок; 11 – станки для черновой обработки поршней; 12 – установка для неразрушающего контроля мелких отливок; 13 – печь для термообработки отливок; 14 – термическая шахтная печь; 15 – кокильные станки для мелких отливок; 17 – кокильные станки для отливки поршней; 18 – кокильные станки для крупных отливок; 19 – смесеприготовительная система; 20 – однопозиционные стержневые машины; 21 – двухпозиционные стержневые машины; 22 – печь для подсушки окрашенных стержней; 23 – смесеприготовительная система; 24 – пятипозиционная карусельно-кокильная машина 118 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ 2.1. Структура, технологический процесс и кокили По структуре цехи литья в кокиль аналогичны цехам литья под давлением и также имеют три основных производственных отделения: плавильное, заливочное и финишной обработки отливок. В зависимо- сти от потребности цеха в песчаных стержнях в проекте предусматри- вают участок или отделение изготовления стержневых смесей и стерж- ней, так же как это делается при литье в песчаные объемные формы. Цехи кокильного литья рекомендуется проектировать на мощ- ность 20–25 тыс. т/год для производства чугунных отливок массой до 50 кг и 40–80 тыс. т/год массой до 100 кг; 60–80 тыс. т/год для про- изводства стальных отливок массой до 30 кг; 5–6 тыс. т/год для произ- водства алюминиевых отливок массой до 5 кг и 10–12 тыс. т/год – массой до 20 кг [1]. Исходными данными для проектирования цехов литья в кокиль служат те же сведения, что и для проектирования цехов литья под давлением (см. гл. 1). Помимо основных отделений в цехе обычно предусматривают вспомогательные участки для доводки и ремонта кокилей: для ремонта печей, кокильных машин и другого оборудования; склады для хранения материалов, кокилей и прочей оснастки; лаборатории, обслуживающие цех. Склад для хранения кокилей обычно размещают недалеко от за- ливочного отделения, его оборудуют стеллажами с ячейками и кран- балкой для перемещения кокилей. Технологический процесс. В общем виде процесс литья в коки- ли состоит из следующих операций: – подготовки кокиля (очистки, подогрева, нанесение на рабочие поверхности облицовки и краски); – изготовления песчаных стержней, так же как это делается в дру- гих литейных цехах (если необходимо по конструкции отливок); – сборки кокиля с установкой, если нужно, стержней; – плавки рабочего сплава; – заливки жидкого металла в кокиль, выдержки отливки в кокиле; – разборки кокиля, удаления отливки и ее охлаждения; 119 – выбивки стержней, обрубки, очистки и при необходимости ис- правления дефектов и термической обработки отливок. Более подробно технологический процесс литья в кокиль рассмат- ривается в работах [3, 4, 8, 9, 11, 31, 32, 39, 40, 43, 44, 46]. Кокили рекомендуется выполнять со сменными вставками. Та- кая конструкция позволяет по мере износа кокилей заменять лишь отдельные части. Это важно, так как из-за высокой стоимости коки- лей снижается рентабельность процесса. Кроме того, сборный ко- киль меньше подвержен короблению, что уменьшает заливы по плос- кости разъема и, как следствие, снижает трудоемкость финишных операций. Обоймы сборных кокилей изготавливают из чугунов и углеродистых сталей, а вставки – из чугуна и стали, легированных хромом и молибденом. В некоторых случаях могут быть применены кокили с литыми рабочими поверхностями, полученными по специ- альной технологии (по гипсовым слепкам, выплавляемым моделям, песчаным стержням). Для получения отливок из цветных сплавов применяют алюми- ниевые анодированные кокили. Они обязательно должны быть во- доохлаждаемыми. Благодаря низкой стоимости алюминиевых коки- лей в ряде случаев кокильное литье рентабельно даже для партий отливок в 200–300 шт. В табл. 2.1 приведены примерные данные о стойкости чугунных кокилей. Таблица 2.1 Средняя стойкость чугунных кокилей (число заливок) [1] Отливки Материал отливок Сталь Чугун Алюминий Мелкие Средние Крупные 500–1000 300–500 100–250 5000 и более 1000–5000 200–500 30 000 и более – 3000–5000 Дополнительную информацию о кокилях можно получить из ра- бот [11, с. 95–103; 32, с. 342–344; 43, с. 3–89]. 120 Подготовку кокилей начинают с очистки бывшего в работе коки- ля. Для очистки рекомендуется применение дробеметной камеры с вращающимся столом. Однако этим способом можно удалять толь- ко наружный слой облицовки. Слой, лежащий непосредственно на поверхности кокиля, обычно удаляют вручную металлическими щет- ками. Затем кокили разогревают газовыми горелками и наносят огне- упорную облицовку. Пламя горелки должно быть слабоокислитель- ным, чтобы избежать отложения на поверхности кокиля копоти, ухудшающей сцепление облицовки с металлом. В зависимости от требуемой толщины наносят один или несколько слоев облицовки. Хорошо выполненная операция нанесения огнеупорной облицовки обеспечивает длительную (до недели) непрерывную работу кокиля. Для обеспечения низкой шероховатости поверхности отливок огне- упорные облицовки покрывают слоем краски. Через одну или не- сколько заливок слой краски разрушается и его наносят снова. Наи- более часто краски применяют при литье черных металлов. В этом случае в их состав вводят вещества (сажа, кокс молотый и др.), гази- фицирующиеся при заливке металла. Процессы приготовления облицовок и красок, расчет количества оборудования – обычные для литейных цехов. Составы красок для кокилей и способы их приготовления приве- дены в работах [11, с. 105–114; 32, с. 347–348; 41, с. 78; 45]. 2.2. Механизация и автоматизация кокильного литья Организация кокильного литья значительно зависит от уровня механизации и автоматизации технологического процесса. При литье в кокиль могут быть механизированы следующие опе- рации: раскрытие и закрытие формы, установка и удаление стерж- ней, заливка формы металлом, удаление отливки, нанесение на ра- бочую поверхность формы разделительного покрытия, поддержа- ние необходимого теплового режима формы. Организация производства при литье в кокиль зависит от того, какое оборудование применяется для изготовления отливок – руч- ные кокили, однопозиционные машины, карусельные машины или конвейеры. При выборе вида механизированного оборудования ис- ходят из следующих предпосылок: масштабов производства, разме- ров имеющихся площадей, стоимости оборудования, габаритов, слож- 121 ности и массы отливок. Установка конвейерных линий требует мак- симума площадей, больших затрат материальных средств, но обес- печивает высокий съем отливок с 1 м2 площади, минимальную их трудоемкость и себестоимость. Однопозиционные станки не требу- ют больших площадей и капиталовложений, но дают низкий съем и малую производительность. По своим экономическим показателям карусельные машины за- нимают промежуточное место между конвейерными линиями и од- нопозиционными станками. Целесообразность применения конвей- ерных линий и карусельных машин возрастает по мере увеличения массы, габаритов и сложности отливок. С увеличением этих показа- телей растет и масса частей кокиля, что качественно изменяет струк- туру нормы времени на отливку. Если при изготовлении мелких деталей большую часть нормы составляет время на кристаллизацию, то при изготовлении крупных отливок на разборку и сборку кокиля расходуется намного больше времени, чем на охлаждение отливки. Достичь увеличения производительности можно, только применяя механизированное оборудование [3]. При серийном и мелкосерийном производстве крупных, сложной конфигурации отливок более эффективными оказываются автома- тизированные кокильные машины или механизированные кокили. В массовом и крупносерийном производстве мелких и средних от- ливок более эффективно использование автоматических литейных кокильных машин, комплексов, линий. Основное направление развития производства кокильного литья – комплексная механизация и автоматизация производственных про- цессов на всех переделах, начиная от подготовки шихтовых матери- алов и приготовления жидкого металла и кончая обрубкой, очист- кой и складированием готовых отливок. Автоматизация процессов литья в кокиль осуществляется систе- мой управления машиной или комплексом, часто связанной с управ- ляющей ЭВМ. Кокильные машины. Кокильные машины разделяются на уни- версальные – одно-, двух- и трехпозиционные, карусельные – четы- рех-, шести-, восьми-, 12-, 16-позиционные и специальные. Спе- циальные двух-, трехпозиционные и карусельные машины обычно предназначены для изготовления в массовом производстве отливок 122 определенного типа, таких, например, как поршни двигателей внут- реннего сгорания, крышки электродвигателей и т. д. Карусельные кокильные машины являются специальными и предназначены для массового производства отливок. Такие машины обычно имеют 6, 8, 12, 16 позиций. Благодаря совмещению основ- ных операций эти машины обладают высокой производительностью и, как правило, имеют вертикальную ось вращения карусели, реже – горизонтальную. Карусельные машины с вертикальной осью вращения карусели состоят из однопозиционных кокильных секций с самостоятельны- ми приводами для запирания и раскрытия кокиля и выталкивания отливок. Эти секции смонтированы на столе карусели. Стол карусе- ли может иметь непрерывное или пульсирующее движение. Пуль- сирующее движение стола упрощает заливку форм, нанесение на их рабочую поверхность огнеупорного покрытия, извлечение отливки и другие операции. Такие машины часто используют в составе ав- томатизированных литейных комплексов. 2.2.1. Поточные линии для литья в кокиль Поточные линии для литья в кокиль применяют в массовом и крупносерийном производстве отливок широкой номенклатуры. Обычно эти линии состоят из однопозиционных полуавтоматиче- ских машин или автоматизированных литейных комплексов, вклю- чающих автоматическую кокильную машину, агрегат для заливки кокилей, манипуляторы для удаления отливок из машины и переда- чи их в пресс для обрубки литников, устройства для подготовки ко- киля к заливке и часто – роботы для установки в кокиль песчаных стержней. В состав такого комплекса могут входить однопозицион- ные или карусельные автоматические кокильные машины. В послед- нем случае комплекс обычно специализирован для производства какой-либо одной отливки или однотипных отливок. На рис. 2.1, а представлен автоматизированный литейный ком- плекс [8]. Расплав из дозатора 1 заливается в кокили 2, установлен- ные на восьмипозиционной карусельной машине. Песчаные стерж- ни из магазина 4 устанавливаются в кокиль манипулятором 6 и им же подаются в пресс 8 для отделения литников. Готовые отливки подаются в тару 7, а затем по подвесному конвейеру 5 транспорти- 123 руются на дальнейшую обработку. Расплав от плавильных агрега- тов ковшами подается в дозатор по монорельсу 9. Комплекс обслу- живается тремя операторами. На рис. 2.1, б представлен автоматизированный литейный ком- плекс, состоящий из двух однопозиционных кокильных машин. Рас- плав из дозатора 1 попеременно заливается в кокили, установлен- ные на машинах 2. После затвердевания отливки и раскрытия коки- ля отливка манипулятором 4 передается в тару 3. Комплекс управ- ляется оператором с пульта 5. а б Рис. 2.1. Схема автоматизированных литейных комплексов литья в кокиль на базе: а – восьмипозиционной карусельной машины: б – однопозиционных машин: 1 – дозатор; 2 – кокиль; 3 – манипулятор; 4 – магазин для стержней; 5 – подвесной конвейер; 6 – манипулятор; 7 – тара; 8 – обрезной пресс 1 – дозатор; 2 – кокильная машина; 3 – тара; 4 – манипулятор; 5 – пульт управления На рис. 2.2. изображена схема комплексно-автоматизированной линии по производству поршней для автомобильных двигателей [1]. 124 Рис. 2.2. Комплексно-автоматизированная линия конструкции НИИТ Автопрома для производства отливок поршней для автомобильных двигателей: 1 – дозаторы; 2 – карусельная кокильная машина; 3 – лоток; 4 – конвейер; 5 – охлади- тельная камера; 6 – вентилятор; 7 – лоток; 8 – стол; 9, 10 – обрезные полуавтоматы; 11, 12 – лотки для поршней; 13 – помещение для электрошкафов; 14 – транспортер; 15, 16 – лотки для литников Заливку кокилей производят на литейной машине. Сама литейная машина представляет собой автомат карусельного типа, который име- ет восемь позиций с одноместными кокилями (рис. 2.3). Рис. 2.3. Автоматическая карусельная машина для литья поршней 125 Машина может отливать поршни нескольких типоразмеров. Вы- полнение цикла по позициям происходит в следующем порядке: 1) подрыв боковых стержней, образующих в отливках отверстия под поршневой палец; 2) подрыв и извлечение трех клиньев, образующих внутреннюю полость поршня; охлаждение и смазка центрального клина; 3) раскрытие кокиля; 4) извлечение отливки и установка ее на транспортер; 5) установка арматуры (термовставки) и сборка трех централь- ных клиньев; 6) закрытие кокиля; 7) простановка боковых стержней; 8) заливка кокиля сплавом. В машине предусмотрена возможность охлаждения элементов кокиля, при этом интенсивность охлаждения можно регулировать. Центральный клин охлаждается и смазывается на второй позиции путем погружения в ванну с водно-графитовым раствором. Линия работает следующим образом (см. рис. 2.2). Жидкий сплав из дозатора 1 поочередно автоматически заливается в кокили, смонти- рованные на карусели 2. Получившаяся отливка на позиции съема снимается механической рукой и сбрасывается на лоток-склиз 3. С лотка отливка попадает на непрерывно двигающийся конвейер 4 и с его помощью перемещается через охладительную камеру 5. Для ин- тенсификации охлаждения в камере смонтирован вентилятор 6, созда- ющий принудительное движение воздуха. Остывшие отливки сбрасы- ваются с конвейера на лоток-склиз 7, а с него попадают на стол 8. Со стола рабочий вручную поочередно загружает отливки на обрезные полуавтоматы 9 и 10. Конвейер 4 работает непрерывно и независимо от работы полуавтоматов. При остановке обрезных полуавтоматов поршни сбрасываются со стола в тару, расположенную под столом. После обрезки литников и прибылей поршни с полуавтоматов сбрасы- ваются на лотки 11 и 12, подающие отливки на горизонтальный лен- точный транспортер 14, расположенный ниже уровня пола. На пло- щадке контроля поршней транспортер поднимается вверх. Для того чтобы поршни не скатывались на наклонных участках, к ленте транс- портера прикреплены поперечные ребра, а по бокам установлены направляющие. После визуального контроля поршни укладывают в контейнеры и с помощью крана транспортируют на загрузочную 126 площадку печи старения. Прошедшие термообработку отливки посту- пают на склад готовой продукции. Оставшиеся после обрезки на полу- автоматах литники, прибыли и стружка сбрасываются по лоткам 15 и 16 на транспортер, доставляющий их к плавильным печам. Кокильные конвейеры. Кокильные конвейеры применяют в мас- совом производстве однотипных отливок, например фасонных от- ливок сантехники, а также для изготовления отливок с различной серийностью выпуска, разной массы. Основные их преимущества – высокая производительность, возможность организации потока при производстве разногабаритных отливок широкой номенклатуры. Кокильные конвейеры могут быть горизонтально-замкнутыми и вертикально-замкнутыми. Автоматизированные линии литья в кокили. Автоматизирован- ные линии литья в кокили применяют в массовом и крупносерий- ном производстве. Эти линии специализированные и предназначены для изготовления одной отливки или однотипных отливок. Обычно в автоматизированные линии входят многопозиционные карусельные кокильные машины; заливочные машины или дозаторы для заливки расплава в кокили; установки для нанесения огнеупорных покрытий на кокили; устройства для очистки кокилей, а также манипуляторы для передачи отливок из кокиля в установки для обрубки литников, выбивки песчаных стержней, очистки отливок. В состав автоматизи- рованных линий могут также входить плавильные агрегаты, транс- портные средства для подачи расплава к заливочным устройствам, автоклавы для обработки чугуна магнием, агрегаты для термической обработки отливок, транспортные устройства для удаления отходов, оборудование для очистки отливок, установки и приборы для кон- троля качества отливок. Эти линии отличаются высокой производи- тельностью, компактностью, небольшой энергоемкостью. 2.2.2. Механизация и автоматизация заливки кокилей Механизация и автоматизация заливки форм, являющиеся элемен- тами комплексного решения проблемы автоматизации производства отливки, позволяют уменьшить потери металла на сливы и сплески, сократить брак отливок вследствие нарушения режима, наблюдае- мого при ручной заливке, уменьшить массу литников, повысить точность отливок. Применение автоматической заливки позволяет решить важную социальную задачу: исключить тяжелый ручной труд 127 в зоне с повышенной температурой и загазованностью, превратить труд заливщика в труд квалифицированного оператора, управляю- щего сложной техникой. Требования к автоматическим системам заливки. Заливка лю- бой формы, в том числе и кокиля, является одной из самых ответ- ственных и сложных для автоматизации. Это объясняется тем, что для нормальной (без недоливов и переливов, сплесков) заливки формы расход из ковша должен изменяться в заливочной чаше определенного уровня и превосходить среднее значение, определя- емое технологическим режимом. Затем заполнение формы протека- ет при некотором постоянном расходе из ковша и в конце заливки во избежание перелива расплава расход уменьшается. Каждая фор- ма с рабочей полостью литниковой системы требует соблюдения вполне определенного оптимального режима заливки, нарушение которого может привести к браку отливок. При заливке формы необходимо точное выполнение сложных манипуляций с ковшом. Все это определяет требования к системе «заливочное устройство–форма» при автоматизации заливки: кокиль и заливочное устройство должны строго фиксироваться в пространстве друг относительно друга; положение чаши, выпоров или прибылей и их размеры должны быть унифицированы для различных отливок; заливочное устройство должно обеспечить точное соблюдение за- кона изменения расхода и иметь погрешность дозирования (откло- нение массы расплава от заданной) не более 2–3 %; отсутствие в расплаве неметаллических включений, пленок окис- лов; потери теплоты при движении расплава из раздаточной емкости в кокиль должны быть минимальными и постоянными, а темпера- тура сплава – находиться в пределах, заданных технологий заливки; конструкция заливочного устройства должна обеспечивать быст- рую переналадку системы на новый технологический режим. На производстве используют заливочные установки, машины, доза- торы, работающие на различных принципах дозирования, способах выдачи (вылива) дозы, контроля за процессом заполнения формы. Для автоматизации заливки кокилей чугуном применяют уста- новки с наклоняемой емкостью, с пневматической выдачей распла- ва и магнитодинамические. 128 Для автоматизации заливки форм алюминиевыми сплавами ис- пользуют установки с пневмовыдачей дозы, черпакового типа и маг- нитодинамические. Последние используют также при литье магни- евых сплавов. Заливочные установки с наклоняемой емкостью (рис. 2.4) пред- назначены для заливки в кокили чугуна [11]. В состав этих установок входят обогреваемый газом миксер 1, поворотная рама 4, на которой установлены два ковша 5, гидроцилиндры 6 и 7 поворота ковша, при- воды поворотной рамы. Установка работает в автоматическом режиме. Чугун из миксера 1 по желобу 3 поступает в один из ковшей 5. После наполнения ковша рама 4 с ковшами поворачивается, полный ковш поступает на позицию заливки, опорожненный – на позицию заполне- ния. При подходе очередного кокиля на позицию заливки ковш 5 на- клоняется гидроцилиндром 6 и чугун поступает в кокиль. По достиже- нии уровня контактного датчика, установленного в кокиле, подается команда на реверс ковша. Точность дозирования 2–3 % при дозе 4–5 кг. После опорожнения ковша рама 4 поворачивается; остатки чу- гуна сливаются из ковша в изложницу 8, ковш поворачивается гидро- цилиндром 7. Для защиты работающих от излучения установлен эк- ран 2. Производительность установки до 200 заливок/ч при дозе 4–5 кг и вместимости ковша 75 кг. В НИИСЛ (г. Одесса) разработан ряд та- ких установок с ковшами вместимостью 250–2500 кг чугуна. Рис. 2.4. Заливочная машина с наклонной емкостью: 1 – миксер; 2 – защитный экран; 3 – желоб; 4 – рама; 5 – ковш; 6, 7 – гидроцилиндры поворота ковша; 8 – изложница 129 Пневматические дозаторы широко применяются для заливки в кокиль алюминиевых сплавов (рис. 2.5), но также их используют для заливки чугуна. Дозаторы этого типа обеспечивают достаточ- ную чистоту сплава, минимальные потери теплоты, точность выда- чи дозы и простоту регулирования. Рис. 2.5. Пневматический дозатор для алюминиевых сплавов: 1 – расплав; 2 – печь; 3 – нагревательная спираль; 4 – заливочное окно; 5 – крышка окна; 6, 8 – воздушные клапаны; 7 – крышка печи; 9 – сливной насадок; 10 – электроконтакт; 11 – кокиль (камера прессования) Электрическая печь сопротивления 2, обогреваемая спиралями 3, герметически закрывается крышкой 7. Расплав 1 заливается в пред- варительно разогретый дозатор через окно 4, герметически закры- вающееся крышкой 5. Для выдачи дозы через клапан 6 внутрь доза- тора подается сжатый воздух под таким давлением, что расплав поднимается по обогреваемому металлопроводу до уровня сливного насадка 9, замыкает электроконтакт 10, подающий сигнал на откры- тие клапана 8, через который в дозатор дополнительно впускается воздух при определенном давлении. Под действием давления воз- духа в течение определенного времени доза сплава вытекает через калиброванное отверстие насадка 9 в кокиль или камеру прессова- ния машины литья под давлением 11. Точность выдачи дозы со- ставляет 5 % при массе дозы 0,2–5 кг. Такие дозаторы используют также для автоматизации заливки при литье под давлением. Преимуществом дозаторов этого типа является отсутствие подвиж- ных частей, соприкасающихся с расплавом, а также сифонная выда- 130 ча наиболее чистого расплава. Однако эти дозаторы имеют недо- статки: недолговечность металлопровода, большое зеркало распла- ва, соприкасающееся с воздухом, сравнительно низкая точность до- зирования, особенно для малых доз, большая инерционность (про- должительность набора и сброса давления в камере). Технические характеристики некоторых дозаторов, предназначен- ных для заливки алюминиевых сплавов, приведены в табл. 2.2. Таблица 2.2 Технические характеристики дозаторов алюминиевых сплавов Показатели Д-63 Д-250 Д-630 Масса дозы, кг 0,3–2 1–20 5–50 Емкость дозатора, кг полная полезная 90 75 270 250 700 630 Установленная мощность, кВт 10 20 41 Предел регулирования температуры, С 1000 900 850 Габаритные размеры, мм 1900  1630   1700 2650  1400   1900 3580  1900   2250 Масса, кг 1320 2700 4100 Для заливки чугуна используют пневматические дозаторы, схема которых приведена на рис 2.6. Основа установки – канальная индук- ционная печь промышленной частоты. Ванна 1 и окно для скачива- ния шлака герметизированы. Печь имеет два металлопровода: зали- вочный 2 и выпускной 4. Они образуют сифон, поэтому выдаваемый из установки чугун практически не имеет шлаковых включений. Перед началом работы дозатор заполняется расплавом через за- ливочный металлопровод 2. Для выдачи дозы через отверстие в крыш- ке 3 внутрь камеры печи подается сжатый воздух, под действием которого на зеркало расплава 6 чугун поднимается в выпускном 4 и заливочном 2 металлопроводах. Через металлопровод 4 чугун по- дается в камеру 5 с калиброванной сливной втулкой. Расплав дозиру- ется по его уровню в форме или по времени заливки. Массовый рас- ход регулируется изменением уровня расплава над сливным отвер- 131 стием или сменой сливных втулок с калиброванными отверстиями. Для поддержания постоянного уровня в камере 5 имеются электро- контактные датчики. После выдачи дозы сжатый воздух из установки выпускается и расплав по металлопроводам сливается в печь. Для повышения быстродействия установок при выдаче малых доз каме- ра 5 снабжается стопорным механизмом, перекрывающим отверстие в сливной втулке. Тогда для заливки поднимается и опускается сто- пор при постоянном уровне расплава над отверстием сливной втулки. Рис. 2.6. Пневматический дозатор для заливки чугуна в процессе выдачи дозы: 1 – ванна канальной индукционной печи; 2 – заливочный металлопровод; 3 – крышка; 4 – выпускной металлопровод; 5 – сливная камера; 6 – зеркало расплава чугуна Наряду с преимуществами – постоянство температуры чугуна, отсутствие малостойких металлопроводов, отсутствие в расплаве шла- ковых включений – установки имеют недостатки: сложность эксплуа- тации канальных индукторов и герметизации крышки, большая инер- ционность, возможность окисления расплава при длительном кон- такте зеркала расплава с воздухом. Магнитодинамические дозаторы. Работа дозатора основана на взаимодействии тока, протекающего в расплаве, с внешним магнит- ным полем. На расплав, по которому протекает ток, действуют элек- тромагнитные силы, вызывающие движение расплава в направлении, определяемом правилом левой руки. В зависимости от способа созда- ния в расплаве электрического тока установки бывают кондуктивные, в которых используется электропроводность расплава, и индуктивные. 132 Неметаллические включения и шлак, находящиеся в расплаве, об- ладают низкой электропроводностью, поэтому вихревые токи в них не возникают, вследствие чего эти частицы не движутся, а скапли- ваются в начале канала, по которому движется свободный от вклю- чений и шлака расплав. Магнитодинамические установки широко применяют для авто- матизации заливки алюминиевых сплавов, однако их используют и для заливки медных сплавов и чугуна. Установка (рис. 2.7) имеет миксер 1 с индукционным подогре- вом с помощью канального индуктора 2. Узкая часть миксера явля- ется металлопроводом 3. В этой части миксера толщина футеровки невелика, и снизу и сверху над этим местом установлены две ка- тушки 4 с магнитным сердечником 5. Изменяя с помощью авто- трансформатора напряжение в катушках 4 электромагнита расход расплава 6 можно регулировать в широких пределах (0,3–3 кг/с). Рис. 2.7. Магнитодинамическая заливочная установка: 1 – миксер с индукционным подогревом; 2 – канальный индуктор; 3 – металлопровод; 4 – катушка; 5 – магнитный сердечник; 6 – расплав Механические дозаторы применяют для заливки алюминиевых сплавов. Наибольшее распространение получили черпаковые дозато- ры, преимуществами которых являются простота и надежность уст- ройства, возможность точной регулировки движений, достаточно вы- 133 сокая (до 3 %) точность дозировки, независимость от конструкции раздаточной печи, малая энергоемкость. Вместе с тем они имеют не- достатки: быстрое изнашивание мерного ковша и возможность захва- та пленок окислов с зеркала расплава. Однако эти дозаторы просты в эксплуатации, поэтому их достаточно широко применяют для авто- матизации заливки кокилей, а также при литье под давлением. На рис. 2.8 представлена схема работы черпакового дозатора. Мерный ковш А цилиндрической формы с удлиненным носком вы- полнен из огнеупорного материала. В цилиндрической стенке ков- ша имеется отверстие Б для поступления расплава внутрь ковша и слива излишков сверх дозы при извлечении ковша из ванны. В ис- ходном положении ковш погружен в тигель так, что расплав через отверстие Б в стенке ковша заполняет его. Затем с помощью рычага ковш поднимается, совершая при этом такое движение, что расплав не выливается из ковша. В конечном положении ковш с помощью привода поворачивается вокруг оси, закрепленной на рычаге, и доза расплава сливается в форму. Рис. 2.8. Схема работы черпакового дозатора: А – ковш; Б – отверстие Дополнительная информация по дозаторам жидких металлов име- ется в работах [30, с. 308–312; 31, с. 290–292, 349]. 134 Автоматизация вспомогательных операций. Огнеупорные крас- ки обычно наносят с помощью форсунок с воздушным или механи- ческим распыливанием с подачей краски под избыточным давлени- ем или инжекцией. Перед окраской рабочую поверхность кокиля обдувают сжатым воздухом. Устройства для окраски кокилей бы- вают двух типов: с неподвижными и перемещаемыми форсунками. Устройства с неподвижными форсунками используют в основном для кокилей с неглубокими рабочими полостями, простой конфигу- рации, а с перемещаемыми форсунками – для окраски кокилей со сложными, глубокими рабочими полостями, длинными стержнями. Для извлечения отливки из кокиля применяют манипуляторы, механизмы которых должны исключать удары отливки или ее де- формацию, обеспечивать ориентацию отливки с требуемой точно- стью при передаче ее на следующую операцию. Конструкции таких манипуляторов рассмотрены в работах [31, 47, 48]. 2.2.3. Автоматизация управления технологическим процессом В проблеме механизации и автоматизации кокильного литья, как, впрочем, и других литейных процессов, можно отметить две основ- ные задачи: – механизация и автоматизация манипуляторных операций (ос- новных, вспомогательных, транспортных); – автоматизация управления параметрами технологического про- цесса. Механизация и автоматизация манипуляторных операций позво- ляют устранить ручной труд, улучшить условия труда, повысить качество отливок путем точного и надежного выполнения основных операций. Автоматическое управление технологическим процессом позво- ляет стабилизировать основные параметры технологии, поддержи- вать их в оптимальных пределах и обеспечивать стабильность по- лучения отливок высокого качества, повышать производительность труда и эффективность производства. Только при совместном решении этих задач возможно создание надежно работающих автоматических литейных комплексов. 135 Однако решение второй задачи, как показывает практика, всегда оказывается более сложным, чем решение первой. Это объясняется тем, что для автоматического управления процессом получения от- ливки необходимо располагать закономерностями связей между ка- чеством отливки и параметрами системы «отливка–кокиль–меха- низмы машины», представленными в виде ее математических моде- лей. Такие модели могут явиться основой использования управляю- щих ЭВМ для автоматического управления процессом. Создание таких математических моделей представляет определенные сложно- сти, так как требует учета не только общих закономерностей влияния технологических факторов (температура заливки расплава, темпера- тура кокиля, свойства его материала, толщина и свойства огнеупор- ного покрытия, толщина стенки отливки, свойства сплава и т. д.) на качество отливки, но и многих других факторов, характерных для рассматриваемой системы «отливка–кокиль–механизмы машины». Методам разработки и создания таких математических моделей посвящена специальная литература [49–51]. Методы и средства решения задачи автоматизации управления технологическим процессом являются общими для различных спо- собов литья. Наиболее подробно они рассмотрены на примере ав- томатизации управления процессом литья под давлением (см. гл. 1). Различные варианты программного управления карусельными ко- кильными машинами рассматриваются в работе [30, с. 146–147]. Надежность работы автоматического комплекса, его производи- тельность и качество отливок во многом зависят от того, насколько правильно учтены требования литейной технологии при создании данного технологического оборудования и как полно учтены тре- бования автоматизации данного технологического процесса при его разработке. Для наиболее эффективного решения проблемы автоматизации следует не только в комплексе рассматривать создание автоматиче- ского оборудования и технологии, но и разрабатывать конструкции деталей и отливок, которые наиболее соответствуют требованиям их изготовления на автоматическом оборудовании. Создание таких технологичных конструкций отливок представляет собой сложную комплексную проблему, но решение ее позволяет получить высо- кую эффективность производства [49]. 136 2.3. Расчет оборудования Выбор машин для литья в кокиль определяется мощностью цеха, серийностью производства, номенклатурой отливок и рядом других параметров, характеризующих технологический процесс. Как отме- чалось ранее, в цехах небольшой мощности применяют однопози- ционные машины, в цехах с большим выпуском литья используют- ся многопозиционные карусели или, при производстве простых по форме, но большого габарита отливок, кокильные конвейеры. При выборе машин для литья в кокиль учитываются габаритные разме- ры кокиля, положение разъема (или разъемов) кокиля, масса жидко- го металла, заливаемого в форму, усилие размыкания половинок формы [40, 42]. Технические характеристики некоторых кокильных машин при- ведены в работах [11, с. 121–125; 30, с. 296–304; 31, с. 335], а также в табл. 2.3. Количество кокильных станков определяется с учетом величины технологического цикла. Для однопозиционных машин, включая ма- шины литья под низким давлением, эта величина представляет сум- марное время занятости кокиля на подготовку к заливке (очистку, покрытие краской, установку стержней), заливку, охлаждение отлив- ки в кокиле и удаление отливки. Таким образом, длительность технологического цикла индиви- дуального станка T = tп + tз + tох + tуд. При использовании карусельных машин время технологического цикла Т определяется как сумма времени остановки карусели Т0, ко- торое равно времени наиболее продолжительной операции) и вре- мени поворота на одну позицию Тп: Т = Т0 + Тп. Длительность технологического цикла изготовления отливки за- висит от веса, конфигурации, толщины стенки отливки, температу- ры заливки, рода металла, от конструкции кокиля. Длительность технологического цикла определяется по заводским или справоч- ным данным. 13 7 Та бл иц а 2 .3 Те хн ич еск ие хар акт ери сти ки од но по зиц ио нн ых ко ки льн ых ма ши н По каз ате ли Од но по зиц ио нн ые ма ши ны с в ерт ик аль ны м р азъ ем ом 59 22 59 12 59 13 59 44 59 24 59 15 59 26 А 59 46 А Раз ме р р або чей пл оск о- сти пл иты дл я к реп ле- ни я ч аст ей кок ил я, м м 40 0  3 20 40 0  3 20 50 0  4 00 63 0  5 00 63 0  5 00 80 0  6 30 1 25 0  6 30 12 50  6 30 Хо д п одв иж ной пл иты , мм 20 0 32 0 40 0 25 0 25 0 50 0 32 0 32 0 На им ень ше е р асс тоя - ни е м еж ду пли там и, м м 40 0 40 0 50 0 50 0 50 0 63 0 80 0 10 00 Ус ил ие рас кры тия (за - кры тия ) к оки ля, кг с 35 00 35 00 50 00 10 00 0 10 00 0 12 50 0 25 00 0 25 00 0 Вр ем я х оло сто го ци к- ла, с 10 7 10 40 15 20 45 65 Ем кос ть печ и ( по ал ю- ми ни ево му сп лав у), кг - - - - - - - - Мо щн ост ь э лек тро дви - гат еле й, кВ т 7, 5 7, 5 7, 5 13 13 10 13 13 Га бар итн ые ра зм еры (дл ин а  ш ир ин а  вы - сот а), мм 29 15   7 50   1 46 5 22 30   7 50   1 50 0 25 20   1 09 5   1 50 0 32 00   2 65 0   2 70 0 32 00   1 85 0   2 40 0 26 00   1 40 0   1 25 0 35 60   2 35 0   2 67 5 35 60   2 35 0   2 95 5 Ма сса , кг 35 00 23 00 26 00 78 00 45 00 40 00 91 30 10 60 0 137 13 8 Ок он чан ие таб л. 2 .3 По каз ате ли Од но по зиц ион - ны е м аш ин ы с г ори зон тал ьны м раз ъем ом Ш ест ип ози ци он ны е ма ши ны Тр ехп ози - ци он ны е ма ши ны Ус тан овк и л ить я п од ни зки м дав лен ием 59 66 А 45 35 Б 59 42 45 46 Б 83 24 5 (5 9у4 4) 83 10 6 (5 9у6 6) 45 66 Раз ме р р або чей пл оск о- сти пл иты дл я к реп ле- ни я ч аст ей кок ил я, м м 10 00  80 0 40 0  5 00 50 0  4 00 80 0  6 30 80 0  5 00 10 00  8 00 1 00 0  1 00 0 Хо д п одв иж ной пл иты , мм 32 0 20 0 20 0 65 25 0 (бо ков ой ) 50 0 (ве рх ни й) - На им ень ше е р асс тоя - ни е м еж ду пли там и, м м 50 0 – – – 63 0 63 0 40 0 Ус ил ие рас кры тия (за кры тия ) к оки ля, кг с 18 00 0 50 00 80 00 12 00 0 12 50 0 20 00 0 35 30 0 Вр ем я х оло сто го ци к- ла, с 25 15 22 60 55 45 – Ем кос ть печ и ( по ал ю- ми ни ево му сп лав у), кг – – – – 20 0 20 0 30 0 Мо щн ост ь э лек тро дви - гат еле й, кВ т 13 15 ,5 8, 6 5, 5 57 ,6 (об ща я) 70 (об ща я) 42 Га бар итн ые ра зм еры (дл ин а  ш ир ин а  вы - сот а), мм 24 50   2 03 0   2 30 0 32 00   1 45 0 22 25   1 53 0  1 75 0 20 50   1 55 0  9 50 30 00   2 50 0  3 84 0 27 70   2 10 0   4 22 0 31 00   2 40 0  4 75 0 Ма сса , кг 67 40 60 00 44 50 37 30 14 65 0 15 50 0 14 53 0 138 139 Ориентировочная производительность однопозиционных кокиль- ных машин приведена в табл. 2.4. Таблица 2.4 Производительность однопозиционных кокильных машин, заливок/ч Масса жидкого металла в кокиле, кг Без охлаждения кокиля С охлаждением кокиля воздушным водным 5 12 15 18 5–10 8 10 12 10–20 6 8 10 20–40 5 7 8 40–60 4 5 6 Так как во многих случаях время на кристаллизацию отливки со- ставляет 60–70 % времени, затрачиваемого на ее изготовление, и при этом кокильщик простаивает, возможна организация обслужи- вания двух или даже большего числа однопозиционных кокильных машин одним рабочим. Перед расчетом кокилей необходимо разделить всю номенклату- ру отливок на группы, в зависимости от марки применяемой ко- кильной машины. Число кокильных машин, предназначенных для определенных групп отливок, необходимое для выполнения производственной про- граммы, рассчитывается по формуле нк к д К ,Ф eNn g   где Ne – количество съемов в год (количество форм, подлежащих заливке в течение года) для данной группы отливок, съемов/год; Кн – коэффициент, учитывающий неравномерность работы обо- рудования (Кн  1,1); gк – часовая производительность кокиля, съемов/год; 140 Фд – действительный годовой фонд времени работы оборудова- ния, ч/год. Таким образом, производительность кокильного станка по коли- честву отливок определяется произведением количества отливок в кокиле (nотл) на gк. Значение nотл определяется параметрами отлив- ки, конструкцией кокиля и возможностью станка, а gк – технологи- ческим циклом изготовления отливок (Т). Расчетное количество съемов находится по формуле отл бр 1 отл ( ) (К ) ( ) n i e N i N n i     , где Nотл – годовой выпуск i-й отливки, отл./год; Кбр – коэффициент брака i-й отливки; i – порядковый номер отливки в группе; n – количество отливок в форме. Рассчитанное количество кокильных машин округляется до це- лых больших чисел и определяется коэффициент загрузки оборудо- вания кз к в К ( ) n n  , где nк – расчетное количество машин (без округления); (nк)в – выбранное количество машин. Значения Кз однопозиционных кокильных машин должны нахо- диться в интервале 0,6–0,9. Для карусельной кокильной установки Кз должен составлять 0,6  Кз  0,8. Часовая потребность в облицовках и красках определяется по формуле ок потк н д Р К К Ф ЕQ    , кг/ч, 141 где Е – годовой выпуск литья (с учетом брака), т/год; Рок – расход облицовки (краски) на 1 т литья, кг/т; Кпот – коэффициент потерь и запаса; Кн – коэффициент загрузки оборудования; Фд – годовой действительный фонд времени, ч/год. Подбор оборудования плавильных отделений и отделений фи- нишной обработки в цехах кокильного литья при производстве цвет- ных сплавов осуществляется аналогично подбору оборудования со- ответствующих отделений цехов литья под давлением (см. гл. 1), а при производстве литья в кокиль из черных сплавов – как отделе- ний цехов литья в песчаные объемные формы [36, с. 6–13, 45–53]. Для чугунных отливок обычно требуется установка термических печей для отжига. Методика расчета плавильного смесеприготовительного, стерж- невого, термообрубного отделения, склада формовочных и шихто- вых материалов изложена в работе [36], вспомогательных отделе- ний – в работе [37]. 2.4. Литье под низким давлением Наиболее полно литье под низким давлением рассматривается в работах [8, 11, 43, 46]. В последние годы для изготовления кокиль- ных отливок, в основном из цветных сплавов, все чаще применяют процесс литья под низким давлением. При этом способе обеспечи- ваются получение отливок с плотной структурой, автоматизация заливки металла в кокиль, снижение расхода металла на литнико- вую систему, улучшение заполняемости кокиля. Литьем под низким давлением получают отливки с толщиной стенок 2–3 мм. Технические характеристики установок для литья под низким дав- лением приведены в табл. 2.3. Машина для литья под низким дав- лением модели 4566 показана на рис. 2.9. 142 Рис. 2.9. Машина для литья под низким давлением модели 4566 (без гидростанции и шкафов управления): 1 – основание; 2 – печь герметизированная для алюминиевого сплава; 3 – рычаг механизма поворота под нижнюю часть кокиля; 4, 11 – колонны; 5 – крепежная плита под верхнюю часть кокиля; 6, 10 – зажимы траверсы; 7 – механизм съема отливок из верхней части кокиля; 8 – механизм раскрытия; 9 – узел подвода гидравлики; 12 – механизм поворота; 13 – цилиндр поворота; 14 – механизм выталкивания отливок из нижней части кокиля; 15 – траверса 143 2.5. Литье в облицованные кокили Вопросам литья в облицованные кокили посвящен ряд работ [8, с. 114–116, 121–122; 11, с. 125–132; 44]. Определенные техноло- гические преимущества присущи изготовлению отливок в облицо- ванных кокилях. Этот процесс представляет собой сочетание спосо- бов литья в кокиль и в оболочковые формы. Нагретую плиту с мо- делью накрывают половиной кокиля. Полость, образовавшуюся между рабочей поверхностью модели и кокилем, из пескострельной головки через сопла заполняют плакированной смесью, применяе- мой в оболочковом литье. Под действием теплоты смесь – облицов- ка – отверждается. После извлечения модели получают кокиль (по- луформу), у которого рабочая поверхность оформлена облицовкой. Таким же образом получают и вторую половину кокиля. После за- ливки металла в собранный облицованный кокиль связующее в об- лицовке выгорает, она теряет прочность и довольно легко удаляется из кокиля. После очистки кокиль снова возвращается для нанесения облицовки. Применение облицовки обеспечивает многократное уве- личение стойкости кокиля, снижение его стоимости (кроме плоско- сти разъема, кокиль не обрабатывают резанием), возможность регу- лирования в широких пределах теплового режима формирования отливки путем варьирования толщиной облицовки. Автоматизированная линия изготовления отливок в облицован- ных кокилях (рис. 2.10) работает следующим образом. Кокиль 8 по рольгангу 7 подается к карусельному автомату 1. На автомате про- исходит надув и отверждение облицовки, после чего кокиль снима- ют с карусели и кантуют плоскостью разъема вверх. К позиции сборки 2 кокиль подается приводным рольгангом. Металл заливают из ковша 3, после чего кокили охлаждают на рольганге. На манипу- ляторе 4 осуществляются разборка кокиля, прошивка надувных от- верстий, выталкивание отливок из кокиля и сбрасывание их на при- емное устройство. В камере 5 кокили охлаждаются и очищаются от остатков облицовки. После выхода из камеры кокиль кантуется в манипуляторе 6, оператор его осматривает и в случае необходимо- сти подчищает вручную. 144 Рис. 2.10. Схема автоматизированной линии изготовления отливок в облицованных кокилях: 1 – карусельный автомат; 2 – позиция сборки кокиля; 3 – ковш с расплавом; 4 – манипулятор разборки кокиля; 5 – камера охлаждения; 6 – манипулятор кантовки; 7 – рольганг; 8 – кокиль 2.6. Организация работ на заливочном участке цеха литья в кокили Рабочее место – это основное звено производства, та простран- ственная зона со всем находящимся в ней оборудованием, инстру- ментом и оснасткой, где рабочий или бригада рабочих осуществля- ют непосредственное выполнение производственного процесса. Ра- циональная организация рабочего места предусматривает наиболее целесообразную оснащенность и планировку рабочего места. Рабо- чее место кокильщика оснащается: 1) кокильными установками; 2) раздаточными или плавильно-раздаточными печами; 3) установками для замера температуры; 4) инструментом и приспособлениями; 5) производственной мебелью (этажерками, тумбочками, стелла- жами) для размещения инструмента и приспособлений; 6) транспортными средствами и тарой для транспортирования от- ливок на последующие операции. Организация производства на кокильном участке в первую оче- редь зависит от того, на каких кокильных установках изготовляют отливки. При мелкосерийном производстве заливку деталей произ- водят в ручные кокили. Небольшие ручные кокили устанавливают на специальные столы. Кокили имеют ручной привод для разъема, а удаление стержней производится вручную. Ручные кокили рацио- нально применять только при отливке мелких деталей и небольших 145 объемах производства, так как при работе на них значительный удельный вес занимает ручное время. При серийном и крупносе- рийном производстве применяют более совершенное оборудование в виде кокильных станков. Кокильные станки чаще всего имеют такую конструкцию, которая позволяет монтировать на них кокили различных типоразмеров. Для изготовления мелких и крупных фасонных отливок приме- няют также литейно-кокильные и карусельные машины, отличаю- щиеся от станков полной или частичной механизацией и автомати- зацией процесса. Кокильные и карусельные машины позволяют ор- ганизовать непрерывное производство отливок. Для обеспечения кокилей металлом на рабочем месте устанавливают раздаточные печи. Рабочий сплав в этих печах периодически пополняют из пла- вильных агрегатов. В раздаточной печи металл доводят до нужной температуры, которую поддерживают в течение всего времени за- ливки. Из раздаточной печи кокильщик с помощью ковша или раз- ливочной ложки зачерпывает металл и заливает его в кокиль. Емкость раздаточной печи зависит от ряда факторов: производительности кокильных установок; массы отливок; принятой технологии изго- товления отливок; времени, затрачиваемого на приготовление спла- ва в плавильных агрегатах. Печь выбирают такой емкости, чтобы в работе кокильщика не было перерыва. В то же время печь не должна иметь слишком большую емкость, так как от длительного пребывания сплава в печи качество отливок снижается. Разбор содержимого печи должен производить- ся в течение 45–90 мин. Для литья в кокиль алюминиевых деталей применяют раздаточ- ные печи в основном с одним из трех видов обогрева – нефтяным, газовым или электрическим. Нефтяные печи малоэкономичны. Кро- ме того, они способствуют загазованности цеха и не обеспечивают равномерного нагрева металла. Газовые печи значительно более эко- номичны и гигиеничны. Но не все предприятия располагают газо- вым топливом. Наиболее удобными являются электропечи сопро- тивления. Они гигиеничны, производительны, позволяют контроли- ровать и регулировать температуру металла. При небольших масштабах производства в качестве раздаточных иногда применяют плавильные тигельные печи или, наоборот, жид- кий сплав приготовляют в раздаточных печах, т. е. приготовление 146 сплава и его разливку выполняют из одной и той же печи периоди- ческого действия. Этот способ непроизводителен и связан с боль- шими перерывами в работе кокильщика, равными времени плавки и доводки сплава. При некоторых вариантах организации массового и крупносе- рийного производства совмещение плавильной и раздаточной печи является целесообразным. Но в этом случае, в отличие от описанно- го выше, применяют плавильный агрегат непрерывного действия, например, печи типа САК или ПК. Печь имеет загрузочное окно, через которое производится загрузка шихты. Расплавленный металл поступает из металлосборника печи в приемник у раздаточного ок- на, через которое кокильщик (или несколько кокильщиков) зачер- пывает металл для заливки кокилей. Есть печи, которые имеют два раздаточных окна, и соответственно около каждого располагается несколько рабочих мест. При отливке крупных деталей массой более 20–30 кг металл бе- рут непосредственно из плавильного агрегата непрерывного дейст- вия (например, печи типа САН или индукционной), который может находиться на сравнительно большом расстоянии от рабочего места. Жидкий металл выливается через носок при наклоне печи в боль- шой заливочный ковш, который транспортируют к месту заливки по монорельсу или другим транспортером. Удобно применение пе- редвижных печей, которые можно подавать для пополнения метал- лом в плавильное отделение и легко заменять при ремонте, а также применение наклоняющихся печей, где заливка металла произво- дится не зачерпыванием, а через носок печи путем ее наклона. Заливка кокилей магниевыми сплавами производится не только из плавильных печей, но и из раздаточных. Наиболее прогрессивным технологическим решением является применение заливочно-дозирующих устройств (дозаторов). Для за- ливки алюминиевых и магниевых сплавов широко применяются пнев- матические дозаторы, совмещенные с раздаточной или плавильно- раздаточной печью. Транспортирование жидкого металла из плавильного отделения к раздаточным печам осуществляется несколькими способами. Пер- вый способ – транспортирование в ковшах, установленных на элект- ропогрузчиках. Ковш, установленный таким образом, можно пово- рачивать и наклонять. Система снабжения металлом на электропо- 147 грузчиках очень гибкая, она позволяет обслуживать раздаточные печи в любом порядке и, кроме того, не ограничивать возможности перестановки оборудования. Однако эта система требует хорошего состояния полов в литейном цехе и широких проездов. Наиболее распространено транспортирование жидкого металла в ковшах по монорельсу с помощью тали, управляемой из кабины, которая пе- ремещается вместе с ковшом. Применение съемных конструкций ковшей позволяет производить некоторые операции по доводке сплава (рафинирование, модифика- ция) вне печи – непосредственно в подогреваемых ковшах. Инструмент кокильщика делится на следующие группы: – инструмент, применяемый при плавке металла и заливке его в кокиль: шлакоочистители, ложки, ковши, ручники; – инструмент, применяемый при подготовке и сборке кокиля: шаберы, щетки, ежи, пульверизаторы; – инструмент, применяемый при извлечении отливки из кокиля: ломики, клещи и т. п. Разливку металла из раздаточных печей производят с помощью различных ложек и ковшей. Объем ковша при отливке алюминие- вых деталей должен быть равен объему металла заливаемой детали, а при отливке магниевых деталей должен быть на 7–10 % больше, так как донный остаток металла бывает сильно загрязнен. Остатки металла из ковша сливают в стоящую рядом с печью изложницу. Рациональная планировка рабочего места имеет большое значе- ние для повышения производительности труда, так как позволяет рабочему отливать детали, затрачивая минимум энергии и движе- ний. Она должна обеспечивать экономное использование производ- ственных площадей. В то же время тесное расположение оборудо- вания и оснастки может привести к снижению производительности труда и травматизму. Рабочее место кокильщика должно соответствовать общим прин- ципам организации рабочего места. На рабочем месте не должно быть ничего лишнего, а все необходимое должно быть удобно рас- положено. Все, что берется правой рукой, должно лежать справа, а все, что берется левой рукой, – слева. Предметы, которыми поль- зуются чаще, необходимо размещать ближе тех предметов, которые применяются реже. 148 Все предметы, которыми пользуется рабочий, должны находить- ся в пределах досягаемости вытянутых рук. Оптимальный размер рабочей зоны определяется дугами, описываемыми руками рабоче- го при их движении в локтевом суставе в вертикальной и горизон- тальной плоскостях. Кокильная установка – это центр рабочего места. В рабочем по- ложении кокильщик стоит к ней лицом. Кокиль монтируется на стол или станок таким образом, чтобы высота рабочей зоны нахо- дилась на уровне локтей рабочего. Если рабочая зона по какой-либо причине находится выше уровня локтей рабочего, под ногами уста- навливают подставку, если ниже этого уровня – поднимают кокиль. Раздаточная печь с металлом должна находиться сбоку от плавиль- щика или сзади него на расстоянии 1,5–2,5 м. Увеличение расстоя- ния между кокилем и печью приводит к потере времени на непро- изводительные движения, уменьшение этого расстояния может вы- звать перегревание рабочего. Около одной раздаточной печи можно размещать от одного до четырех рабочих мест, в зависимости от габарита и веса заливаемых деталей. При отсутствии раздаточных печей, когда детали залива- ются из плавильно-раздаточных агрегатов, последние располагают на расстоянии 3–5 м от кокилей. При этой форме организации про- изводства производительность труда значительно снижается из-за большого расстояния, проходимого кокильщиком от печи к кокилю. При отливке мелких и средних деталей с одной стороны от ко- киля (чаще всего справа) ставят столик или тумбочку для инстру- мента, бачка с краской, клейм (рис. 2.11), с другой стороны склады- ваются отливки. В условиях мелкосерийного производства детали складываются на пол, при более крупных объемах производства – в специальную тару. Тару изготовляют на ножках или подставках, чтобы под нее можно было подкатывать тележки с подъемной плат- формой, поднимать и увозить ее. Рационально складывать отливки сразу на тележки, минуя тару. При более совершенной организации производства или при отливке крупных деталей транспортирование отливок к месту обрезки осуществляют с помощью конвейера, роль- ганга или транспортера. 149 Рис. 2.11. Схема организации рабочего места для отливки алюминиевых деталей с применением песчаных стержней: 1 – кокиль; 2 – кокильный стол; 3 – тумбочка для инструмента и приспособлений; 4 – тара для отливок; 5 – этажерка для песчаных стержней; 6 – шланг сжатого воздуха; 7 – место плавильного инструмента; 8 – раздаточная печь; 9 – рабочий Рядом с раздаточной печью находится место для заливочного ин- струмента и изложница для слива остатков сплава из ковша. На рабо- чем месте должна размещаться газовая горелка (если имеется газ) для разогрева кокилей и стержней, шланг со сжатым воздухом для обдувки отливок и полости кокиля, вода для охлаждения матриц и стержней кокиля. Между рабочими местами устраиваются для слива воды в ка- нализацию канализационные люки, закрытые сверху плитами. В слу- чае применения песчаных стержней на рабочем месте устанавливают этажерку для их хранения. Если же на участок не подведен газ, то для подогрева стержней и арматуры иногда устанавливают специальную печь или электрогорелку. При отливке крупных деталей для установки стержней и удаления отливок применяют пневматические подъемни- ки. В случае если технологией предусмотрено рафинирование или мо- дифицирование сплава в раздаточных печах, около последних уста- навливают бачки с соответствующими материалами. При литье магниевых деталей на рабочем месте помимо плавиль- но-раздаточной печи имеют еще печь для жидкого флюса и ящик с сухим флюсом. В печи с жидким флюсом кокильщик промывает ковш перед каждым забором металла, а сухим флюсом при помощи сетчатого бачка он во избежание загорания сплава припыливает зер- кало металла после каждого зачерпывания. При отливке алюминиевых деталей заливку мелких и средних деталей массой до 10 кг наиболее рационально производить из раз- 150 даточной печи с помощью ручного ковша. Детали массой от 10 до 20 кг можно также заливать из раздаточной печи, но уже двумя ков- шами. Детали более 20 кг заливают с помощью большого ковша, перемещаемого по монорельсу. Металл в этом случае набирают не из раздаточной печи, а из плавильного агрегата [40]. При отливке магниевых деталей практика многих заводов показывает, что залив- ку мелких деталей массой до 2 кг удобно производить из раздаточ- ных печей, заливку деталей массой от 2 до 15 кг лучше производить из стационарных плавильных печей или дозаторов, массой более 15 кг – из выемных тиглей или также из дозаторов. На рис. 2.12 изображены схемы организации рабочих мест для заливки мелких и средних отливок с расположением одного рабоче- го места и двух рабочих мест около раздаточной печи. Рис. 2.12. Схема организации рабочего места кокильщика: а – одно рабочее место у раздаточной печи; б – два рабочих места у одной раздаточной печи: 1 – кокиль; 2 – рабочий; 3 – раздаточная печь; 4 – ящик для сбора отходов; 5 – шланг сжатого воздуха; 6 – стол для стержней; 7 – ванны для охлаждения металлических стержней; 8 – ящик для отливок При заливке деталей в кокиль происходит интенсивное тепло- и газовыделение, что может неблагоприятно отразиться на здоровье рабочих. Чтобы устранить вредное влияние газов и тепла на рабо- тающих в цехе, устанавливают мощную вентиляцию. Над раздаточ- а б 151 ными и плавильными печами, особенно для магниевых сплавов, над тиглями с флюсом устанавливают вытяжные зонты. Такие же зонты устанавливают и над кокильными установками, если детали отли- ваются с применением песчаных стержней. Кроме местных вытяж- ных зонтов в цехе монтируется общеобменная вентиляция. Очень эффективно подведение к каждому рабочему месту индивидуаль- ной приточной вентиляции в виде воздушного душа. Рабочее место интенсивно освещают, причем освещение должно быть направлено на раздаточную печь, кокиль, стол с инструмен- том. При отливке больших деталей с глубокими поднутрениями до- полнительно применяют переносные лампы. От правильной организации труда на участке зависят производи- тельность труда, качество выпускаемой продукции, экономичное рас- ходование материалов, степень утомляемости рабочего. Одним из условий хорошей организации труда является рациональная органи- зация обслуживания рабочего места, обеспечение его всем необхо- димым для бесперебойного протекания производственного процес- са, а также своевременное предупреждение возможности перебоев в ходе производства. При мелкосерийном производстве кокильщик помимо своей ос- новной работы – заливки деталей – выполняет много вспомогатель- ных работ, таких как, например, доставка кокиля на рабочее место и его установка, доставка приспособлений и стержней, подноска металла и заполнение раздаточной печи, транспортирование отли- вок. При серийном, крупносерийном и тем более массовом произ- водстве рабочий должен быть максимально разгружен от выполне- ния вспомогательных и подсобных работ, требующих перерыва или замедления работы, и все свое рабочее время использовать на изго- товление отливок. Выполнение рабочим вспомогательных работ сни- жает его производительность. Рациональная организация обслуживания рабочих мест при серий- ном и крупносерийном производстве предусматривает: 1) доставку кокиля со склада на рабочее место, а после изготов- ления партии деталей – обратно на склад подсобными или транс- портными рабочими; 2) установку кокиля, его наладку наладчиком; 3) обслуживание плавильных и раздаточных печей, доставку жид- кого металла к раздаточным печам плавильщиками; 152 4) транспортирование отливок из кокильного отделения в обруб- ное транспортными рабочими. Система обслуживания рабочих мест должна строиться на осно- вании суточных и сменных графиков работы кокильного отделения. Вспомогательные работы по обслуживанию не должны тормозить производственную работу, поэтому их следует производить парал- лельно, или в обеденный перерыв, или во время специальной подго- товительной смены. Организация подготовительной смены, во время которой осуществляются ремонт печей, кокильных установок, плавка металла и подготовка всего необходимого для работы производ- ственных рабочих, значительно повышает производительность труда. Производственная работа организуется в две смены, третья сме- на резервируется для подготовки. Подготовительная смена может либо занимать целиком третью смену, либо начинаться на 2–3 ч рань- ше рабочей смены, а затем продолжаться параллельно ей. При мас- совом производстве, где подготовительно-заключительное время сведено до минимума или совсем отсутствует, такие операции по подготовке кокиля, как разогрев или окраска кокилей, также произ- водятся наладчиками во время подготовительной смены. Одной из основ рациональной организации труда является раз- деление и кооперирование труда. Специализация способствует вы- работке у рабочего определенных навыков, приводит к углублению знаний, что повышает производительность труда и качество про- дукции. Необходимо стремиться к тому, чтобы рабочие места были закреплены за рабочими. За рабочими также должны быть закреп- лены определенные шифры кокилей. Для осуществления этого ме- роприятия требуется, чтобы месячный план был своевременно до- веден до отделения или участка, что дает возможность мастеру установить, какая деталь будет отливаться каждым рабочим. Если проанализировать структуру затрат рабочего времени на из- готовление отливок, то можно заметить, что во многих случаях время на кристаллизацию отливки, т. е. технологическое время, достигает 60–70 % всего времени, затрачиваемого на изготовление заготовки. Так как это время значительно перекрывает время на производство ручных операций, остаток технологического времени может быть ис- пользован для многостаночного обслуживания нескольких кокилей. Кокильщик выполняет всю ручную работу на одном кокиле, заливает его металлом и переходит к другому, затем к третьему и т. д. 153 Для того чтобы решить вопрос о возможности многостаночного обслуживания нескольких кокилей на том или ином рабочем месте, необходимо провести хронометражные наблюдения. Если данные хронометража свидетельствуют о том, что применение многоста- ночного обслуживания возможно и целесообразно, составляют гра- фики совмещения работ на нескольких кокилях (рис. 2.13). Рис. 2.13. График работы кокильщика при обслуживании трех кокилей: 1 – время очистки и закрытия кокиля; 2 – время на заливку металла в кокиль; 3 – время на кристаллизацию отливки; 4 – время на открытие кокиля; 5 – время на извлечение отливки и осмотр (зачерчено время простоя кокиля; стрелки указывают на переходы от одного кокиля к другому) На эти графики наносят следующие данные: 1) время ручной работы, связанное с подготовкой кокиля к за- ливке; 2) время на заливку металла; 3) время кристаллизации; 4) время ручной работы, связанное с открытием кокиля и извле- чением отливки; 5) время на переходы от кокиля к кокилю; 6) время простоя кокиля или рабочего. Группировка производится на основе наиболее удачного сочета- ния времени ручной работы и времени кристаллизации. Кокили не должны терять свой тепловой режим. Все кокили заливают сплавом одного химического состава. Подбирают кокили близких конструк- ций, чтобы рабочий производил однотипные движения, которые мож- но изучить до мельчайших подробностей (лучший вариант – подбор нескольких кокилей одного наименования отливок). Маршрут об- служивания и организация рабочего места должны быть наиболее рациональными. Для облегчения подбора кокилей при многостаночном обслужи- вании все имеющиеся кокили разбивают на группы по следующим 154 признакам: марка заливаемого сплава, вид и конструкция кокиля, время кристаллизации отливки, время ручной работы. На основании этих признаков комплектуют группы родственных кокилей для мно- гостаночного обслуживания. При обслуживании нескольких коки- лей для одного наименования отливок количество кокилей для мно- гостаночного обслуживания может быть определено по формуле руч (0,9 1),n t   где n – число кокилей;  – время кристаллизации одной отливки, мин; tруч – время ручной работы (открытие, закрытие кокиля, заливка металла, переходы от одного кокиля к другому), мин; 0,9 – коэффициент, учитывающий микропаузы в работе. При работе с кокилями разных конструкций и разным временем кристаллизации количество кокилей для многостаночного обслу- живания определяется по формуле 1 2 руч1 руч2 руч .... (0,8 1), .... n n n t t t          где n – число кокилей; 1, 2, …, n – время кристаллизации отливки в каждом кокиле, мин; tруч1, tруч2, …, tручn – время ручной работы на каждом кокиле, вклю- чая время на переходы, мин; 0,8 – коэффициент, учитывающий микропаузы в работе. При многостаночном обслуживании кокилей очень важное зна- чение имеет определение наивыгоднейшего маршрута движения и на- илучшего варианта расположения кокилей и последовательности операций. При этом нужно, чтобы длина пути при одном цикле за- ливки была минимальной; время на изготовление всех отливок в од- ном цикле – кратчайшим; соблюдались правила техники безопасно- сти и промсанитарии; утомляемость рабочего была наименьшей. На рис. 2.14 изображены возможные варианты расположения ко- килей при многостаночном обслуживании. 155 Рис. 2.14. Возможные варианты расположения кокилей при многостаночном обслуживании: а – линейное; б – перпендикулярное; в – кольцевое; г – веерообразное П е р в ы й в а р и а н т – линейное расположение. При нем име- ет место непроизводительное хождение назад, к первому кокилю. Тем не менее этот вариант наиболее удобен в том случае, если от- ливки транспортируются по конвейеру. Извлекая отливку из коки- ля, рабочий сразу же навешивает ее на крюк конвейера и переходит к следующему кокилю. Расположение кокилей под п р я м ы м у г л о м друг к дру- гу имеет те же недостатки, что и линейное расположение, хотя не- производительные хождения рабочего в этом случае несколько меньше. Этот вариант менее удобен при конвейерном транспорти- ровании отливок. К о л ь ц е в о е р а с п о л о ж е н и е кокилей самое неудобное. При этом варианте раздаточная печь размещается в центре кольца. При среднем расстоянии кокиля от центра печи в 2–2,5 м рабочий, совершая один цикл, будет проходить путь 12–15 м, что вызовет большую его утомляемость. Применение конвейера при этом вари- анте нерационально, так как рабочий будет затрачивать много вре- мени на переноску отливок от тех кокилей, которые максимально удалены от конвейера. Наиболее производительным является в е е р о о б р а з н о е р а с п о л о ж е н и е кокилей. При транспортировании отливок тележками тару для сбора отли- вок лучше всего располагать сзади кокилей. Расположение их сбоку увеличивает размер пути, по которому передвигается рабочий. Мож- но для двух кокилей ставить один ящик. Этот вариант также удобен и при транспортировании, так как он приближается к линейному. При многостаночном обслуживании важное значение имеет пра- вильное расположение инструмента и приспособлений. Стол с ин- а б в г 156 струментом и приспособлениями лучше всего располагать слева от каждого кокиля. Кокильщику неудобно работать, если у одного ко- киля он располагается слева, а у другого – справа, так как при этом теряются ориентация и темп работы. Ковш для заливки металла раз- мещают около раздаточной печи так, чтобы он опирался на подстав- ку, или на борту печи, но ни в коем случае не на полу, чтобы рабо- чий не тратил лишних движений на поднятие ковша. Обслуживание кокилей может быть индивидуальным и бригадным. При бригадном обслуживании чаще всего организуются комплексные бригады, где каждый рабочий выполняет различные, но технологиче- ски связанные между собой операции. Крупные кокили обслуживает бригада из двух-трех кокильщиков. Чаще всего при бригадном методе работы обслуживаются два-три кокиля, а иногда и больше. Пример разделения труда в комплексной бригаде: первый рабо- чий подвозит металл в ковше от печи по монорельсу и поочередно заливает четыре кокиля из одного ковша, второй рабочий вслед за первым через 2 мин после заливки открывает каждый кокиль, из- влекает отливку клещами и навешивает ее на крюк подвесного кон- вейера, третий рабочий последовательно обдувает полость кокиля сжатым воздухом, устанавливает в нее песчаный стержень и закры- вает кокиль, третий рабочий является бригадиром. При бригадной работе общее количество рабочих в бригаде долж- но быть меньше, чем если бы каждый рабочий обслуживал отдель- ный кокиль или группу кокилей. Один из рабочих, чаще всего наибо- лее квалифицированный, является бригадиром. Очень важным мо- ментом в организации труда является правильное использование квалификации рабочих. Количество работающих в бригаде и их ква- лификация зависят от количества обслуживаемых кокилей, их слож- ности, степени механизации, характера технологического процесса. На участке мелких отливок квалификация рабочих может быть на один-два разряда ниже, чем на участке крупных отливок. Внутри бригады транспортирование металла и заливку его в формы произ- водит рабочий более низкой квалификации, так называемый под- ручный (1–2-го разряда), а разборку и сборку кокиля, покраску и очи- стку производит рабочий более высокой квалификации (3–4-го раз- ряда). При заливке магниевых деталей, наоборот, набор металла из печи в ковш и заливку кокиля должен производить наиболее квали- фицированный рабочий, так как имеется опасность попадания по- 157 кровного флюса в отливку. При многостаночном обслуживании ко- килей в сменах организуются бригады из 4–12 кокильщиков, на каж- дую бригаду выделяются бригадир-наладчик и слесарь. В цехах кокильного литья очень часто применяется совмещение профессий, т. е. один рабочий выполняет две или несколько разноха- рактерных, но производственно близких работ. Так, если кокильщик не работает на нескольких кокилях, то технологическое время кри- сталлизации отливки он может использовать для других работ – за- чистки песчаных стержней, удаления у отливки литниковой системы и др. Совмещение профессий позволяет значительно повысить про- изводительность труда за счет более полного использования рабочего времени. Совмещать можно не любые профессии, а только те из них, по которым производимые работы территориально и по времени не исключают друг друга. Совмещение профессий в кокильном отделе- нии можно осуществлять по двум направлениям: а) основные с основными, например: кокильщик и плавильщик, кокильщик и обрубщик, кокильщик и стерженщик-зачищальщик; б) основные со вспомогательными, например: кокильщик и на- ладчик, кокильщик и контролер. Для успешной работы кокильщика большое значение имеет вы- явление и освоение наиболее эффективных приемов работы. Одним из способов передачи передовых приемов труда является инструк- таж. Инструктаж – это доведение до рабочего определенного объе- ма знаний и навыков, необходимых для выполнения сменного зада- ния, повышения производительности труда, изготовления отливок высокого качества, безопасности работы. Производственный инструктаж должен выполняться комплексно и охватывать не только производственных рабочих, но и рабочих, производящих обслуживание участка. Формы проведения инструк- тажа могут быть как письменными, так и устными. Письменный ин- структаж заключается в вывешивании на рабочих местах технологи- ческих карт, инструкций, памяток, плакатов, материал которых дол- жен быть четко и доходчиво оформлен. Устный инструктаж произ- водится мастерами или бригадирами, а в отдельных случаях – техно- логами или нормировщиками. В начале рабочей смены после получе- ния рабочим наряда и технической документации мастер или брига- дир объясняет рабочему, как правильно выполнить заданную работу, 158 разбирает с ним технологическую карту. Одновременно он показыва- ет, как надо подготавливать кокиль, устанавливать стержни и т. д. В течение смены мастер или бригадир также несколько раз об- ходят рабочие места, выявляя недостатки в приемах и навыках ра- боты и давая дополнительный инструктаж. Передовые методы труда можно внедрять путем обмена опытом между самими рабочими, а также путем демонстрации работы пе- редовиков. 2.7. Примеры планировок участков и цехов кокильного литья Пример плана расположения оборудования в цехе алюминиевого кокильного литья на выпуск 11–12 тыс. т/год показан на рис. 1.20 (цех кокильного литья сблокирован с цехом литья под давлением). На рис. 2.15 приведена планировка кокильного участка, на кото- ром из чугуна отливают арматурные детали. Участок оснащен восе- мью шестипозиционными карусельными кокильными автоматами 2. Выплавленный в индукционных тигельных печах 1 типа ИЧТ-6 ме- талл подвозится к двум раздаточным стендам 3. От этих стендов чугун забирается разливочными ковшами 4. Для уборки отлитых деталей служит конвейер 5. Рис. 2.15. Участок кокильного литья: I – кокильный участок; II – насосная; III – трансформаторная для печей ИЧТ-6 159 План расположения оборудования в цехе чугунного литья на вы- пуск 40 000 т/год труб и фасонных отливок приведен на рис. 2.16. Цех имеет два пролета, примыкающих торцом к складу шихтовых и формовочных материалов. В одном пролете организовано произ- водство труб, в другом – фасонных отливок. Чугун из вагранок 1 производительностью 15 т/ч выдается в барабанные ковши емко- стью 1 т и по замкнутому монорельсу 11 с помощью электротале- вых тележек 5 грузоподъемностью 3 т раздается по миксерам 10 с газовым обогревом. Емкость миксеров 2 т. Трубы отливают в мно- гороторных машинах 2. Заливочные устройства передвигают по мо- норельсам 4 вручную. Трубы после удаления из изложниц с помо- щью приспособления 3 передаются на уборочно-охладительный кон- вейер 6. Фасонные части отливают на четырех автоматизированных кокильных линиях 9. Извлеченные из кокилей отливки через люки поступают в подземную галерею на вибрационный охладительно- уборочный конвейер 7. Рис. 2.16. Цех кокильного литья на выпуск 40 000 т/год отливок труб и фасонных частей Песчаные стержни изготовляют на вибропрессовых формовоч- ных машинах 8. Каждая из линий обслуживается пятью такими машинами. Для приготовления стержневой смеси предусмотрены смешивающие бе- гуны 12. Приготовление облицовок и красок для кокилей и изложниц централизовано. К местам потребления их подают по трубопроводу. 160 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ В данных цехах предусматривается выпуск отливок разной сте- пени сложности из любых литейных сплавов. Для данного произ- водства наиболее целесообразно отбирать детали сложной конфи- гурации с большим объемом механической обработки, т. е. с низ- ким коэффициентом использования металла. Основными исходными данными для проектирования цеха литья по выплавляемым моделям являются производственная программа и характеристика изготовляемых отливок. 3.1. Разработка технологического процесса и расчет оборудования Выбор технологического процесса и оборудования является опре- деляющим, главным в проектировании цеха. Технологический процесс и оборудование должны обеспечивать получение отливок нужного качества с наименьшими трудовыми и материальными затратами. На рис. 3.1 приведена схема технологического процесса, который можно принимать за основу для технологической части проекта, с рас- пределением операций по отделениям цеха. Характеристики обору- дования и рекомендации по его применению приводятся в каталогах на литейное оборудование, а также в работах [8, с. 5–65; 11, с. 197–247; 30, с. 101–102, 275–290; 35, с. 101–103; 52; 53]. Для расчета технологического и транспортного оборудования вначале необходимо определить требуемое количество материалов (модельного состава, суспензии, песка и др.), а также полуфабрика- тов и изделий (модельных звеньев, блоков, отливок и т. п.), которое должно быть изготовлено на этом оборудовании для выполнения производственной программы. На производстве эти величины обычно определяются: а) при серийном производстве – по технологическим картам для характерных отливок, представляющих собой группы идентичных отливок (отливки-представители); б) при массовом производстве – по технологическим картам на все отливки. 161 Рис. 3.1. Схема процесса изготовления отливок по выплавляемым моделям 162 При выполнении курсовых (дипломных) проектов и практиче- ских занятий требуемое количество материалов и изделий рассчи- тывается на основании выданного задания с использованием реко- мендуемых расчетных формул и справочных данных по методике, которая будет приведена ниже. Рекомендуется деление номенклатуры отливок на восемь групп по массе, кг: до 0,02; 0,02–0,04; 0,04–0,06; 0,06–0,1; 0,1–0,2; 0,2–0,6; 0,6–1,5 и более 1,5. Такое деление оправдано тем, что для каждой группы отливок характерны свои технологические нормативы и по- казатели. Исходные технологические данные рассчитываются и за- носятся в ведомость по соответствующей форме (табл. 3.1). Таблица 3.1 Форма исходных технологических данных Программа Ма сса го дн ых от ли - вок (В ), кг/ год Чи сло мо дел ей в з вен е ( Г) Чи сло зв ень ев в б лок е ( Д) Чи сло мо дел ей в б лок е ( Е) Чи сло бл око в н а п ро- гра мм у ( Ж) , ш т./г од Масса модельного состава, кг На им ено ван ие отл ив ки Ма сса от ли вки (А ), кг Ко ли чес тво от ли - вок , ( Б), ш т/г од На од ну мо дел ь ( З) На од ин бл ок (И ) На пр огр ам му (К ), кг/ год А  Б Г  Д Б/Е 1 2 А  З  Е + + Vл   ρz И  Ж Итого Примечание. 1 – плотность модельного состава; 2 – плотность материала отливки; Vл – объем, дм3, литниковой системы и модельного стояка (или суммы модельных втулок). В этих данных не учтены неизбежные на производстве потери и брак из-за некачественных материалов, ошибок рабочего, неис- правности оборудования и других причин. Брак и потери возмеща- 163 ются увеличением против программы объема производства по пе- ределам технологического процесса. Для определения количества подлежащей изготовлению продукции, на которое рассчитывают оборудование, вводят коэффициенты технологических потерь. Коэффициент технологических потерь представляет собой от- ношение пт.п , Вk В где Вп – количество продукции, которое необходимо изготовить (с учетом брака и потерь) для выполнения программы; В – количество продукции по программе. Для каждого производственного участка (группы операции) рас- считывают свой коэффициент kт.п, учитывающий потери и брак не только этой группы операций, но и всех последующих. Примерные значения коэффициентов технологических потерь при литье по выплавляемым моделям следующие [1]: К1 = 1,08–1,10, где К1 – коэффициент брака отливок, учитываемый при расчете тер- мообрубного отделения; К2 = К1  Кбл, где К2 – коэффициент брака и потерь, учитываемый при расчете прокалочно-заливочного отделения; Кбл – технологические потери и брак прокалочно-заливочного отделения (неукомлектовочность блоков и т. п.): Кбл = 1,03–1,06; К3 = К2  К об, где К3 – коэффициент брака и потерь, учитываемый при расчете от- деления изготовления оболочковых форм; 164 Коб – технологические потери и брак отделения изготовления оболочек форм: Коб = 1,03–1,05; К4 = К3  Кмод, где К4 – коэффициент брака и потерь, учитываемый при расчете модельного отделения; Кмод – технологические потери и брак модельного отделения: Кмод = 1,10–1,17. Определив коэффициенты технологических потерь, можно со- ставить сводную ведомость объемов производства для расчета ос- новного оборудования по форме табл. 3.2. Относительно точно расход суспензии на программу может быть определен по суммарной поверхности модельных блоков. Средний расход суспензии на 1 дм2 поверхности модели составляет 0,001 дм2 при нанесении одного слоя покрытия или 16–17 г суспензии с 74 % пылевидного кварца. Расход каждого компонента суспензии можно рассчитать по принятой рецептуре и плотностям составляющих. При проектировании цеха в его состав должны включаться сле- дующие отделения: модельное, приготовления суспензий, изготов- ления формооболочек, прокалочно-заливочное, плавильное, очист- ки от керамики, термообрубное, ремонтно-механическое, склады ших- ты и формовочных материалов, лаборатории. Режим работы цеха целесообразно принимать 2-сменным параллельным с третьей под- готовительной сменой. Типовое, серийно выпускаемое оборудование, автоматические линии, конвейеры и комплексы выбираются в соответствующих раз- делах каталогов на литейное оборудование, а также по данным прак- тики на базовом предприятии и литературы [8, 11, 30, 35, 52, 53]. 16 5 Та бл иц а 3 .2 Фо рм а в едо мо сти об ъем ов пр ои зво дст ва пр и л ить е п о в ып лав ляе мы м м од еля м Гр уп па отл и- вок по ма ссе , кг Пр огр ам ма Ма сса год - ны х отл и- вок (В) , кг/ год Чи сло бл око в на пр о- гра мм у (Ж ), шт ./го д Ма сса мо дел ь- но го сос тав а на пр о- гра мм у (К) , кг/ год Ма сса на пр огр ам - му с у чет ом по тер ь, кг/ год Чи сло на пр огр ам му с у чет ом по тер ь, ш т./г од Ма сса на пр о- гра мм у с уч ето м по тер ь, к г/г од Но ме р (на им е- но ван ие отл ив- ки) Ма сса отл ив - ки (А ) Го до - вой вы - пу ск отл ив ок (Б) , шт ./го д мо - дел ь- но го сос та- ва (Q ) сус - пен - зии мо - дел ь- ны х бл око в (Е) об о- лоч ек бл око в отл и- вок (Л ) отл и- вок отл и- вок (М ) ме тал ло- зав алк и (И з т абл . 3 .1 ) К  k 4 Ж  k 4 Ж  k 3 Ж  k 2 Б  k 1 В  k 1 М + Лq л   k п.м ИТ ОГ О: Пр им еча ни я: 1. k 1 – k 4 – ко эф фи ци ент ы т ехн оло гич еск их по тер ь и бр ака ; q л – ма сса ли тни ков на од ин бл ок; k пм – ко эф фи - ци ент , у чи ты ваю щи й п оте ри ме тал ла на уга р, с кра п, сли вы и т. п . д ля ста ли k п.м ≈ 1, 06 , д ля цв етн ых сп лав ов k п .м ≈ 1 ,0 8. 2. М асс а с усп енз ии , к ото ру ю рас счи ты ваю т в за ви сим ост и о т п ри нят ого чи сла сл оев по кры тия по ук ру пн енн ым по каз ате - лям (т абл . 3 .3 ) и ли , ес ли но ме нк лат ур а о тли вок не вел ик а, п о п ове рх но сти от ли вок . 165 166 Расчет программы цеха, необходимого количества оборудования и материалов производится по методике и формулам, приведенным в работе [36], основными из которых являются д ,Ф Nn g   где n – расчетное количество оборудования, шт.; N – годовая потребность в материале (изделиях, полуфабрика- тах) для данного вида оборудования, т/год (шт./год); Фд – годовой действительный фонд времени работы оборудова- ния с учетом выбранного количества смен, ч/год; G – производительность оборудования, т/ч (шт./ч); Nв = n  Кзагр, где nв – выбранное количество оборудования; Кзагр – коэффициент загрузки оборудования: Кзагр = 0,7–0,9. Отлична от известной лишь методика расчета требуемого коли- чества модельной массы и количества автоматов для изготовления моделей и модельных звеньев. Количество модельной массы Nм на годовую программу опреде- ляется по формуле м и(1 ),N Q k  где Nм – количество модельного состава в год, т/год; Q – масса модельного состава с учетом технологических потерь и брака, рассчитанная по производственной программе, т/год; kи – коэффициент использования возврата модельной массы: kи = 0,6–0,9. Q = К  k4, где К – масса модельного состава на программу без учета потерь; k4 – коэффициент потерь (см. табл. 3.2). Полученные данные позволяют рассчитать нужное количество установок для приготовления модельной массы. 167 В массовом и крупносерийном производстве стояк блока моде- лей собирается на металлический стержень для подвески на конвей- ер, поэтому следует дополнительно учесть производство литнико- вых чаш и колпачков. В табл. 3.3 приведены показатели для ориентировочных расчетов объемов производства по укрупненным показателям. Таблица 3.3 Ориентировочные показатели для стальных отливок средней сложности Показатели Группы отливок по массе, кг До 0,02 0, 02 –0 ,0 4 0, 04 –0 ,0 6 0, 06 –0 ,1 0, 1– 0, 2 0, 2– 0, 6 0, 6– 1, 5 1,5 и более Выход годного от за- литого металла, % 21 34 40 44 48 53 57 57 Расход на 1 т годного литья, кг: суспензии на один слой покрытия модельного состава (при 10 % потерь) песка 290 900 1300 200 800 1300 170 700 1300 155 600 1300 126 500 1000 103 450 1000 95 400 1000 Более 95 Более 400 1000 Число отливок (моде- лей) в блоке длиной 500 мм 100 80 60 40 20 10 6 4 При использовании в цехах типового серийно выпускаемого обо- рудования рекомендуется применять блоки следующих размеров: два типоразмера по диаметру – до 250 и 400 мм при длине до 500 мм. Ори- ентировочное число отливок (моделей) в блоке приведено в табл. 3.3. Примеры компоновки типового серийного оборудования в комплексно-механизированные линии. На рис. 3.2 приведен один из вариантов расположения оборудования линии изготовления моделей. Модели массовых отливок изготовляют на автоматах модели 653, а модели серийных отливок – на карусельных поворотных столах. Мо- дельную массу готовят централизованно на установке модели 652А. 168 Рис. 3.2. Пример плана расположения оборудования комплексно-механизированной линии изготовления моделей: 1 – плавильный агрегат; 2 – емкостные баки; 3 – агрегат для приготовления модельной пасты; 4 – трубопровод; 5 – насосно-нагревательные станции; 6 – автоматы для изготовления моделей; 7 – карусельные установки для изготовления моделей; 8 – разделитель Комплексно-механизированная линия приготовления суспензии (рис. 3.3) решает задачу механизации и автоматизации тяжелых, вред- ных операций по приготовлению суспензии и подаче ее к местам потребления. В этой линии для приготовления суспензии использо- ваны автомат модели 662А, система хранения готовой суспензии 169 модели 666, машина для разрезания мешков с пылевидным кварцем и печь для его сушки. Рис. 3.3. Схема комплексной механизированной линии приготовления суспензии: 1 – машина для вспарывания мешков; 2, 6 – закрытые конвейеры; 3 – печь; 4 – охладитель; 5 – сито; 7 – бункер; 8 – смеситель; 9 – напорные баки; 10 – емкость с кислотой; 11 – трубы; 12 – бак; 13 – патрубок; 14 – шланги; 15 – насосы; 16 – цистерны Мешки вспарываются в машине 1. Пылевидный огнеупор из бун- кера машины закрытым конвейером 2 передается для подсушки в печь 3. Далее он поступает в аппарат 4 для охлаждения, а оттуда в полигональное сито 5. Из-под сита материал забирается и переда- ется в бункер 7 автомата приготовления суспензии системой закры- тых конвейеров 6 (или в кабелях). В напорные баки 9, установлен- ные над автоматом, жидкие составляющие суспензии подаются из цистерн 16 насосами 15 по трубам 11. В напорный бак для подкис- ления воды кислота подается из бутыли 10, а вода – из водопровода. В автомате 8 составляющие суспензии смешиваются, и готовая сус- пензия стекает в бак 12. К местам потребления суспензия подается под действием сжатого воздуха (патрубок подачи 13) по резиновым шлангам 14. При подаче сжатого воздуха люк, через который сус- пензия поступает в бак, перекрывается. 170 Комплексно-автоматизированная линия, показанная на рис. 3.4, вы- полняет операции по формированию оболочки на модельном блоке и выплавление моделей. Автоматы 1 обмазки и обсыпки блоков (мо- дель 6А67), камера сушки 3 (модель 6А82) и ванна 2 выплавления моделей (модель 672) объединены в единую линию. На участке сбор- ки 4 на конвейер устанавливают модельные блоки, которые сначала поступают к автомату обмазки и обсыпки № 1, где формируется первый слой покрытия, и далее по конвейеру в камеру сушки. По- сле прохождения первой ветви конвейера высохнувшие блоки по- ступают в автомат № 2 для нанесения второго слоя покрытия, затем снова в камеру и так далее до получения готовой оболочки. Число автоматов и ветвей конвейера может быть увеличено по сравнению с приведенным на схеме, если нужно получить больше слоев по- крытия. Блоки с готовой оболочкой далее транспортируются в ван- ну 2. После выплавления моделей оболочки-формы снимают с кон- вейера и передают на последующие операции. Рис. 3.4. Схема комплексной автоматизированной линии изготовления оболочек: 1 – автоматы обмазки и обсыпки блоков; 2 – ванна выплавления моделей; 3 – камера сушки; 4 – участок сборки Пресс-формы. Наибольшее применение в крупносерийном и мас- совом производстве находят стальные многогнездные пресс-формы, изготовляемые на металлорежущих станках. При правильной экс- 171 плуатации со стальных пресс-форм можно достигнуть до 500 тыс. съе- мов. Уход за пресс-формами заключается в периодической их про- мывке и смазке. При износе подвижные части восстанавливают ин- струментальщики. Пресс-формы рекомендуется хранить смазанны- ми, на стеллажах, в сомкнутом состоянии. Площадь склада пресс- форм принимают в размере 6–12 % площади модельного отделения при массовом и крупносерийном производстве и 8–15 % при серий- ном производстве. 3.2. Планы расположения оборудования На рис. 3.5 приведено расположение технологического и транс- портного оборудования цеха мощностью 2000 т/год в двухэтажном здании. В цехе осуществляют два производственных процесса. Основное производство обеспечивает выпуск 1800 т крупных и средних серий отливок из конструкционных сталей с максимальной массой 1,5 кг. Этот производственный процесс спроектирован на базе автоматизи- рованного оборудования и высокой степени механизации всех про- цессов. Второй производственный процесс организован на базе ме- ханизированного оборудования и запроектирован как эксперимен- тально-производственное отделение на выпуск 200 т отливок мелких серий из стали различных марок. В цехе предусмотрены склад формовочных материалов с участ- ками подготовки пылевидного кварца и навески шихты (на заводе имеются базисные склады формовочных и шихтовых материалов), ремонтно-механическая мастерская, инструментальное хозяйство, лаборатория, служба внутрицехового транспорта и др. Модельное отделение. Все операции по приготовлению модель- ного состава (отстой, плавление, приготовление мазеобразной смеси, нагнетание готового модельного состава в мазепровод) выполняют- ся автоматически на установках 1 модели 652А. Поддержание за- данного температурного режима обеспечивается насосно-нагрева- тельными станциями 2. Готовый модельный состав по обогревае- мому трубопроводу подается к десятипозиционным автоматам 4 модели 653, предназначенным для изготовления отливок модель- ных звеньев крупными сериями, или к карусельным столам 5, ис- пользуемым для изготовления звеньев или отдельных моделей от- 172 ливок мелких серий. Модельные блоки собираются на движущемся конвейере линии модельно-керамических блоков 6. Рис. 3.5. План расположения оборудования цеха мощностью 2000 т/год: а – второй этаж; б – план на отметке +13,6 м; в – план на отметке +10,5 м; г – план на отметке +13,6 м; I – штампоинструментальное хозяйство; II – контора и цеховая лаборатория; III – трансформаторная подстанция; IV – кондиционеры, насосные и фреоновые станции, проточная вентиляционная система; V – управление вентиляционными системами; VI – кладовая; VII – генераторы плавильных печей; VIII – ремонтно- механическая мастерская; IX – бытовые помещения; 1 т – грузоподъемность кран-балки (1 тонна) Отделение изготовления оболочек форм. Собранные блоки кон- вейером транспортируются к оборудованию, на котором автомати- чески наносятся и сушатся пять слоев огнеупорного покрытия и вы- плавляется модельный состав. а б 173 Огнеупорное покрытие наносят пятью автоматами обмазки и об- сыпки 12 модели 6А67, см. рис. 3.5, а. Сушка блоков проходит в воздушно-аммиачной камере 11 модели 6А82. После нанесения покрытия конвейер доставляет блоки в ванну 15 выплавления мо- дельного состава модели 672. Выплавление проходит в горячей во- де или в расплаве модельного состава. При ремонте ванны 15 мо- дельный состав перекачивают в бак 17. Выплавленный модельный состав (в случае выплавки в воде) стекает вместе с водой в раздели- тель 16 и освобожденный от воды перекачивается по обогреваемо- му трубопроводу в плавильный бак 3 для повторного использова- ния. Выплавленные формы снимаются с конвейера и перевешива- ются на подвесной конвейер 18, который передает их к местам сор- тировки, ремонта и контроля 19. Для хранения форм предусмотрен промежуточный склад 20. Часть оболочек может доставляться конвейером 18 непосредственно на обжиг и заливку, минуя промежуточный склад. Суспензия приготавливается в автоматах 9 и 10 модели 662А, рис. 3.5, в. Пылевидный кварц к автоматам подается в кюбелях. Жидкие составляющие закачиваются в напорные баки 7, рис. 3.5, г, откуда поступают в автоматы. Бак 8 резервный. Готовая суспензия скапливается в баках 14, откуда передается по шлангам к расход- ным бакам 13, расположенным у автоматов обмазки и обсыпки. Пе- сок к этим автоматам подается пневмотранспортом. Прокалочно-заливочное отделение. Плавка стали ведется в ин- дукционных печах 22 типа ИСТ-016. Ковши и тигли ремонтируются на специальном участке. Для приготовления набивочной массы пре- дусмотрен смеситель 62. Оболочки формы устанавливаются на подвески конвейера агре- гата 21 обжига, заливки и охлаждения модели 675А. На этом агре- гате выполняется прокаливание форм в газовой печи, формовка в кипящем слое, заливка форм на карусели агрегата жидким метал- лом, извлечение залитых блоков из опорного песка и охлаждение отливок. После охлаждения залитые блоки сбрасываются с подве- сок конвейера на ленточный конвейер 55, который доставляет их на термообрубной участок. Смесь песка с водой из-под камеры охлаждения агрегата обжига системой гидроуборки 58 направляется в общезаводскую систему регенерации песка. 174 Термообрубное отделение. Отбивку керамики с блоков и отделе- ние отливок от стояка выполняют на полуавтоматах 54 модели 693. Для блоков, которые невозможно обрабатывать на полуавтоматах, устанавливают универсальное оборудование: вибрационную установ- ку для отделения керамики и отливок 57 модели 6А92 и пресс гидрав- лический 56 для отделения отливок от стояка модели 694. Отбитая ке- рамика и другие отходы системой ленточных конвейеров передаются в короба 59, которые периодически вывозят из цеха. Литники собира- ют в бадьи и периодически вывозят на участок подготовки и навески шихты, а отливки передают в установки 53 модели 695 для выщелачи- вания керамики. Раствор щелочи готовят в установке 52, откуда он подается по трубам к установкам выщелачивания. Очищенные и промытые отливки через промежуточные бункеры вибропитателями выдаются на конвейеры газовых печей 50 для нор- мализации отливок в защитной атмосфере. Для термической обра- ботки отливок из специальных сталей установлена печь с выкатным подом 49. Защитный газ для печей вырабатывается в эндогенерато- рах 51. После термообработки отливки подаются на сортирование. Отливки движутся по ленте конвейера 48 перед сортировщиками, которые из общего потока выбирают закрепленные за ними отлив- ки, осматривают их и забрасывают в соответствующий бункер 45. Далее отливки для отделения питателей кран-балкой 47 подаются к полуавтоматам заточки питателей 43, обдирочным станкам 42, механическим прессам 41. В отделении предусматривают также пост газосварщика 46 для заварки дефектов отливок и дробеметный барабан 44 для дополнительной очистки отливок. Принятые ОТК отливки сдаются на склад 40 готового литья. Экспериментально-производственное отделение, рис. 3.5, а. Механизированное оборудование этого участка позволяет осуществ- лять различные технологические процессы и организовывать экспе- риментальные работы. Модельный состав приготовляют на установ- ке 39 модели 651. Готовый модельный состав подается по обогрева- емому трубопроводу к карусельному столу 35 с пресс-формами. Сборку моделей в блоки выполняют на столах 34, откуда собранные блоки тележками подают на обмазку. Керамическое покрытие наносят вручную окунанием в бачок 36 с суспензией и затем в бачок 37 с «кипящим» песком. 175 Сушка ведется в воздушной камере 38 конвейерного типа. Вы- сушенные блоки тележкой подают к станку для подрезки торца лит- никовой чаши 33 и затем на выплавку в ванну 32 модели 671. Вы- плавленные оболочки на столе 27 модели 673 формуют в опоки, которые обжигают в толкательной печи 24. Заливка осуществляется на заливочном рольганге. Залитые опоки охлаждают в проходной камере 25 и выбивают на поворотной установке 26. Для удаления керамики с блоков и вибрационного отделения от- ливок служит установка 30 модели 692. Для отрезки отливок от стоя- ка можно также использовать гидравлический пресс 31 модели 694. Выщелачиваются отливки в ваннах 23. Обрубку и заточку питате- лей выполняют на прессах 29 и наждачных станках 28. Склад шихты и формовочных материалов, рис. 3.5, б. Мешки с пылевидным кварцем вспарываются в специальной машине 61, пылевидный кварц сушится в газовой печи 60 и после охлаждения и просеивания направляется в расходный бункер, откуда кюбелями подается к агрегатам приготовления суспензии. Кварцевый песок пневмотранспортом подается в цех с базисного заводского склада. Из расходных бункеров цехового склада также пневмотранспортом песок подается к местам потребления. Для очи- стки и сушки шихты установлена барабанная печь 63. Шихта, посту- пающая с базисного склада, и собственные литники подаются в бун- керы 64 с вибролотками 65. Шихта по массе набирается в бадьи, которые через специальное отверстие поднимаются на площадку плавильных печей. К печам бадьи с шихтой подаются электроталью. Ниже приведены проектные технико-экономические показатели описанного цеха. Площадь цеха общая (без конторско-бытовых помещений), м2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7144 В том числе: производственная. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . вспомогательная. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . склады. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5544 1080 520 Общее число работающих (без ОТК). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 В том числе: рабочих. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . из них производственных. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 110 176 Общая установленная мощность токоприемников, кВт. . . . . . . 4071 Трудоемкость 1 т годного литья, чел-ч. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99,3 Выпуск литья в т/год: на 1 м2 общей площади. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 м2 производственной площади. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . одного работающего. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . одного рабочего. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . одного производственного рабочего. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,28 0,36 8,9 10,1 18,2 В 1981 г. в ПО «Уралвагонзавод им. Ф. Э. Дзержинского» был сдан в эксплуатацию цех литья по выплавляемым моделям с выпус- ком 1500 т отливок в год, предназначенный для производства мел- ких и средних отливок из углеродистых и легированных сталей ма- рок 15Л, 20Л, 25Л, 30Л, 40Л, 45Л, 32Х06Л, 40ХЛ, 20Г1ФМЛ и для производства отливок деталей дробеметных аппаратов из высоко- хромистого чугуна. Цех состоит из трех отделений: – подготовки исходных материалов и изготовления легкоплавких моделей и керамических оболочек; – прокалки керамических оболочек, выплавки металла и заливки форм; – очистки, обрезки, термообработки и сдачи отливок. План расположения основного технологического оборудования представлен на рис. 3.6. Для изготовления легкоплавких моделей и керамических форм применяют: модельный состав МВС-3А Оренбургского опытно-промышлен- ного нефтемаслозавода, который по своим технологическим свойствам превосходит применявшиеся ранее составы на основе парафина, стеа- рина, церезина, буроугольного воска и значительно дешевле их; этилсиликат 40; гидролизный технический этиловый спирт; соляную и серную кислоты; пылевидный кварц КП-2 Великодворского месторождения (Вла- димирской обл.), содержащий не менее 9,8 % Si, и кварцевый песок 1К016 Басьяновского месторождения для первых двух слоев кера- мической оболочки и 1К0315 Кичигинского месторождения для ос- тальных трех слоев. 177 Рис. 3.6. Цех точного литья по выплавляемым моделям [54]: I – участок приготовления моделей; II – участок сушки; III – плавильный участок; IV – участок доводки пресс-форм; V – участок вспомогательного оборудования; 1 – установка сушки песка; 2 – экспериментальный участок; 3 – установка при- готовления суспензии; 4 – ванна; 5 – установка присыпки песком в кипящем слое; 6 – агрегат вытопки модельного состава; 7 – склад хранения блоков; 8 – линии прокалки и заливки блоков; 9 – индукционные печи; 10 – установка изготовления модельного состава; 11 – автоматы изготовления моделей; 12 – установка изготовления крупногабаритных моделей и литниковых систем; 13 – конвейер; 14 – холодильные установки для воды; 15 – шихтовый участок; 16 – дробеструйная камера; 17 – станки отрезки стояков; 18 – установки выбивки керамики; 19 – агрегаты выщелачивания керамики; 20 – печь нормализации; 21 – дробеметный барабан; 22 – участок технического контроля; 23 – склады-накопители Привозимый в цех песок сушат на установке 1 (см. рис. 3.6) про- изводительностью 3 т/ч в кипящем слое. Высушенный песок и пы- левидный кварц пневмотранспортом подают на участок приготов- ления суспензии. Модельный состав приготовляют на участке I (см. рис. 3.6) изго- товления моделей в установках 10 модели 651 и в пастообразном состоянии подают по трубопроводам к десятипозиционным автома- там 11 модели 653. На этих автоматах изготовляют модели, модель- ные звенья и элементы литниковой системы к ним, а крупногаба- ритные модели и литниковые системы для индивидуальной сборки изготавливают на установках 12 модели 6А50. Модельные звенья 178 собирают на металлическом стояке с зажимным устройством. Ин- дивидуальные модели электропаяльником припаивают к отдельно изготовленным стоякам. Собранные модельные блоки подвешивают на конвейер 13 агрегата нанесения и сушки огнеупорного покрытия конструкции СКБТЛ завода литейных машин им. С. М. Кирова (г. Тирасполь). Суспензию, состоящую из гидролизованного раст- вора этилсиликата и маршаллита, приготовляют в установке 3 мо- дели 661, расположенной на верхней площадке цеха, и по системе трубопроводов подают в ванны 4 для нанесения на модельные бло- ки пятислойного покрытия. Блоки присыпают песком в установке 5 в кипящем слое песка. После нанесения очередного слоя покрытия блоки по подвесно- му конвейеру поступают в камеру сушки на участке II, в которой за 2,5 ч при 22–26 С и относительной влажности 50–70 % каждый слой покрытия высушивают. После просушки последнего (пятого) слоя блоки по конвейеру подают к агрегату 6 вытопки модельного состава. Агрегат вытопки представляет собой вертикальную камеру, внутри которой установлен горизонтально замкнутый конвейер. Сня- тые с конвейера блоки через загрузочно-разгрузочное окно агрегата устанавливают на этажерки конвейера. Модели выплавляют горячим воздухом, поступающим в камеру из установки его подогрева. По- сле выплавки модельного состава блоки осматривают и напольным транспортом подают на механизированный склад 7 хранения бло- ков. На рис. 3.6: IV и V – участки доводки пресс-форм и вспомога- тельного оборудования; 14 – холодильные установки для воды, охлаждающей пресс-формы. Блоки прокаливают и заливают на трех линиях 8 моделей АВА- 730Л и АВА-1160Л конструкции СКБТЛ. Прокалочные печи, входя- щие в состав линий, позволяют выполнять следующие операции: уста- новку керамических блоков в опоку (с габаритами 580  350  500 мм) и формовку их наполнителем, уплотнение наполнителя в опоках, про- каливание керамических блоков при 1000–1100 С, заливку блоков жидким металлом, охлаждение опок с залитыми блоками до 50–80 С, расформовку опок и удаление металлических блоков, возврат напол- нителя в бункер-наполнитель, межоперационное транспортирование опок. Производительность линии 5 опок/ч, время прокаливания 8 ч. В линии 140 опок. 179 На позиции заформовки в опоки устанавливают керамические блоки и открытием челюстного затвора бункера-накопителя опоки засыпают наполнителем с одновременным включением вибраторов. Опоки с заформованными оболочками подают шаговым транспор- тером на позицию загрузки в печь. С помощью сталкивателя опоки подают на направляющие заталкивателя, который перемещает опо- ки в рабочую зону печи. Дальнейшее продвижение опок в печи осу- ществляется за счет толкания их последующей опокой. После прокаливания опоки с наполнителем оператор выталкива- телем извлекает опоки и ставит на пластинчатый конвейер, а на ме- сто извлеченных опок по сигналу с пульта управления заталкиватель подает следующие опоки, т. е. одновременно производится загрузка опок в печь и выгрузка их на пластинчатый конвейер под заливку. Залитые блоки в опоках пластинчатым конвейером транспортируют в охладительную камеру. С помощью толкателя опоки с пластинча- того конвейера сталкиваются на направляющие охладительной каме- ры за первый упор тележки. Далее их перемещают шаговой тележкой охладительной камеры, управляемой с пульта формовщиком. При выходе из охладительной камеры опоки разделителем опок подают на толкающий транспортер, которым проталкивают их в кан- тователь. Механизм фиксации прижимает опоку к основанию пово- ротной камеры, поворачивающейся на 180. Блоки вместе с напол- нителем падают на наклонную решетку. Наполнитель через решетку по лотку поступает в элеватор, который подает его в бункер-напол- нитель. Залитые керамические блоки в это время укладываются в тару, а поворотная камера кантователя возвращается в исходное поло- жение; при этом освободившаяся опока выталкивается на шаговый транспортер для последующей установки керамических блоков и засыпки опоки наполнителем. Металл выплавляют в индукционных печах 9 вместимостью 160 кг из шихты, поступающей в цех в виде отходов из литейных, кузнеч- ных и механических цехов, а также отходов собственного произ- водства. Шихту хранят, подготавливают и дозируют на участке 15, с которого электротельфером по монорельсу в специальной таре ее подают к печам плавильного участка III. Залитые керамические блоки в таре системой подвесных конвей- еров подают на участок, где керамику отбивают в четырех установ- ках 18 модели 6А92, а отливки отделяют от стояков методом огне- 180 вой резки и на станках с вулканитовым кругом 17 модели А-574. Мелкие отливки после отрезки от стояков очищают в автоматиче- ской дробеструйной камере 16 собственной конструкции, крупные – в дробеметном барабане 21. Для удаления керамики из труднодо- ступных мест отливок их выщелачивают в агрегатах 19 и промыва- ют горячей водой. Стальные отливки нормализуются в конвейерной печи 20 с защитной атмосферой, чугунные отливки термообрабаты- ваются в другом цехе. Зачистку питателей на отливках, слесарную доработку, исправ- ление дефектов, правку в нагретом состоянии и сдачу представите- лям технического контроля производят на участке 22 окончатель- ной сдачи отливок. Отливки до отправки хранят в двух складах- накопителях 23. В цехе имеются хорошо оснащенные современным оборудова- нием химическая и спектральная лаборатории и лаборатория конт- роля технологических параметров. В первом пролете цеха перед участком нанесения огнеупорного покрытия расположен экспери- ментальный участок 2, на котором по ускоренному циклу можно получать керамические блоки. Здесь отрабатывают технологию, про- водят опытные работы по применению новых материалов; в частно- сти, ведутся работы по применению новых недефицитных материа- лов, позволяющих при сохранении прочностных и других техноло- гических характеристик керамических блоков сократить потребле- ние этилсиликата и этилового спирта. Дополнительную информацию по литью по выплавляемым мо- делям можно найти в работах [8, 30, 55]. 181 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ В ОБОЛОЧКОВЫЕ ФОРМЫ Определение объемов производства На основании исходных данных составляют ведомости объемов производства по форме табл. 4.1. Расчеты вести по формулам: колонка 3 Б = А  kбр, где kбр – коэффициент, учитывающий брак отливок: kбр  1,05; колонка 5 Г = БВ  kоб, где kоб – коэффициент, учитывающий потери оболочек: kоб  1,03; колонка 8 Б  Д  kст, где kст – коэффициент, учитывающий потери стержней: kст  1,08; колонка 11 Ж = Е  Г; колонка 14 К = И  Г  kст; колонка 15 Л = (Ж + К) kсм, где kсм – коэффициент, учитывающий потери песчано-смоляной смеси: kсм  1,06; колонка 16 0,8 Л; колонка 18 М  Б; колонка 19 Н = М  В + qл, где qл – масса литников в форме; колонка 20 П = Г  Н; колонка 21 П  kп.м, где kп.м – коэффициент, учитывающий потери металла на угар, скрап, сливы и т. п.; для чугуна kп.м  1,05, для стали kп.м  1,06, для цвет-ных сплавов kп.м  1,08. 18 2 Та бл иц а 4 .1 Фо рм а в едо мо сти об ъем ов пр ои зво дст ва пр и л ить е в об оло чко вы е ф ор мы На им ено - ван ие (но ме р) отл ив ки Чи сло отл ив ок Число форм на программу с учетом потерь (Г) Номер стержня Чи сло сте рж ней Размер форм (длина  ширина), мм Ма сса , кг на программу (А) на программу с учетом брака отливок (Б) в форме (В) на отливку (Д) на программу с учетом потерь одной формы (Е) песчано-смоляной смеси для форм на программу (Ж) одного стержня, кг стержней на форму (И) песчано-смоляной смеси для стержней на программу (К) песчано-смоляной смеси для форм и стержней на программу с учетом потерь смеси (Л) регенерируемого песка одной отливки (М) отливок на программу с учетом брака отливок порции металла на форму (Н) жидкого металла на программу (П) металлозавалки на программу 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 I. Го ри зон тал ьна я з али вка фо рм бе з з асы пк и … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . II . В ерт ик аль ная за ли вка фо рм бе з з асы пк и … … … … … … … … … … … … … .… … … … … … … … … … … II I. Ве рти кал ьна я з али вка фо рм с з асы пк ой … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . ИТ ОГ О 182 183 Технологический процесс и оборудование. Отливки в оболоч- ковые формы изготовляют по технологической схеме, представлен- ной на рис. 4.1 [1]. Рис. 4.1. Схема технологического процесса литья в оболочковые формы 184 Приготовление песчано-смоляных смесей – одна из важнейших операций процесса, от которой зависит качество изготовляемых оболочек. Рекомендуется приготовление плакированных смесей. В таких смесях частицы песка покрыты тонкой пленкой смолы. Наиболее эффективным является метод горячего плакирования пес- ка бакелитовой смолой (4–5 %) при введении в смесь уротропина (0,4–0,5 %) и стеарата цинка или стеарата кальция (0,04–0,05 %). Для приготовления горячим методом плакированных смесей можно применять автоматическую установку модели 7226 (рис. 4.2). Песок из цехового бункера с помощью специального узла загруз- ки подается в нагреватель 7 до установленного уровня, где нагрева- ется в «кипящем слое» до 150–180 С. «Кипение» создается венти- лятором 1. Затем через дозатор-шлюз порция нагретого песка (250 кг) попадает в двухвалковый смеситель 2. Сюда же последовательно через определенные интервалы времени вводят новолачную смолу, раствор уротропина и стеарат. Порции этих компонентов отмери- ваются дозаторами для смолы 8, для воды 9, для уротропина 10 и для стеарата 11. При перемешивании горячего песка со смолой последняя расплавляется и обволакивает зерна песка. Корпус сме- сителя охлаждается водой, и перемешиваемая смесь продувается воздухом (после ввода уротропина и до ввода стеарата). После окон- чания перемешивания смесь выгружается в разрыхлитель 3, где про- должается перемешивание, разбивание комков и охлаждение смеси. После разрыхлителя смесь пропускают через вибросито 4, и она поступает в охладитель 6, где вентилятором 5 создается «кипящий» слой. Из охладителя смесь поступает в цеховую транспортную си- стему. Управление установкой осуществляется с пульта 12. Ниже приведена техническая характеристика установки моде- ли 7226. Производительность, т/ч ................................................................... 3 Продолжительность цикла, мин ....................................................... 5 Масса одного замеса, кг ................................................................ 250 Установленная мощность, кВт ....................................................... 96 Расход, м3/ч: сжатого воздуха ......................................................................... 2,5 газа ............................................................................................... 70 Масса установки, т .......................................................................... 19 185 Рис. 4.2. Автоматическая установка горячего плакирования песка: 1, 5 – вентиляторы; 2 – смеситель; 3 – разрыхлитель; 4 – вибросито; 6 – охладитель; 7 – нагреватель; 8 – дозатор для смолы; 9 – дозатор для воды; 10 – дозатор для уротропина; 11 – дозатор для стеарата; 12 – пульт управления Число сушильных печей, сит, магнитных сепараторов и устано- вок для плакивания смеси рассчитывают по общей методике [36]. Средний расход песка на 1 т годного литья в оболочковые фор- мы – приблизительно 750 кг. 186 Для сушки и просева песка используют такое же оборудование, как в цехах литья в объемные песчаные формы. Для просушки песка рекомендуется применять сушила непрерывного действия с автома- тической загрузкой и выгрузкой. После сушки песок просеивают на вибрационных ситах. Изготовление оболочковых форм осуществля- ется на оборудовании (табл. 4.2), которое различают по методу изго- товления оболочек (насыпной с подпрессовкой, надувом), по способу насыпки (бункерный и рамочный), по числу позиций (одно- и много- позиционное), по способу перемещения модельной плиты (челноч- ное, карусельное, конвейерное и рольганговое). Таблица 4.2 Техническая характеристика машин для изготовления оболочковых форм Оборудование Размер подмо- дельной плиты, мм Наиболь- шая высота модели, мм Производи- тельность (в зависимо- сти от толщи- ны оболочки), полуформ/ч Габаритные размеры (длина  шири- на  высота), мм Масса, кг Машина полуавто- матическая четы- рехпозиционная для изготовления оболочковых полу- форм мод. АОФ-4 500400 180 70–100 270026002250 5435 Автомат для изго- товления оболоч- ковых полуформ модели 8Б31 800600 200 80–200 462033503400 11 000 Машины полуав- томатические для склеивания обо- лочковых полу- форм моделей: 880 882 500400 800600 180 200 65–80 65–80 18009302450 230012502450 2000 3000 Для склеивания оболочковых полуформ обычно применяют од- но- и многопозиционные штыревые прессы. Серийно выпускаются полуавтоматические машины для склеивания моделей 880 и 882 (см. табл. 4.2). 187 Количество оборудования для изготовления оболочковых форм рассчитывают по общей методике [36]. При отливке в оболочковые формы крупных металлоемких дета- лей прочность оболочек часто оказывается недостаточной. Под дей- ствием заливаемого металла смола выгорает, оболочка разупрочня- ется и не успевшая затвердеть отливка может раздуться и потерять точность размеров. Наиболее распространенный способ упрочнения оболочковых форм перед заливкой – засыпка их опорным материа- лом, чаще всего чугунной дробью. Дробь засыпают в металличе- ские контейнеры, в которые предварительно устанавливают собран- ные оболочковые формы. Дробь в контейнере вокруг формы долж- на быть уплотнена вибрацией. При выбивке отливок дробь из кон- тейнеров высыпают, охлаждают, просеивают и обеспыливают, после чего ее можно использовать вновь. Следует отметить, что засыпку контейнеров дробью так же, как и их выбивку (высыпание), следует выполнять на отдельных пози- циях с накопителями для пустых и засыпанных контейнеров. Эти рекомендации вызваны тем, что ритм засыпки и выбивки контейне- ров и их установки на конвейер, как правило, трудно синхронизи- ровать с ритмом заливки форм. На одном из заводов, где засыпка и выбивка контейнеров были запланированы на литейном конвейе- ре, приходилось запускать конвейер на различные скорости и про- ектные мощности не достигались. Часто для упрочнения оболочковых форм в них выполняют реб- ра жесткости или опорные выступы на внешней стороне полуформ, которые упираются в стенки заливочного контейнера или друг в друга при вертикальной установке для заливки. Такая технология изготовления оболочек позволяет в ряде случаев отказаться от за- сыпки контейнеров дробью. В цехах литья в оболочковые формы рекомендуется организовы- вать регенерацию песка. Регенерация заключается в нагреве возвра- та смеси (кусков, оставшихся от оболочек, обгоревшего песка) до температуры 900 С, при которой смола выгорает, а песок после охлаждения, рассева и обеспыливания может быть вновь использо- ван для приготовления песчано-смоляной смеси. Оболочковые стержни при толщине более 20 мм обычно изго- товляют полыми. Оболочковые стержни имеют высокую прочность (в  2,5–3,5 МПа), поэтому для них не требуются металлические 188 каркасы. Благодаря малой гигроскопичности эти стержни можно долгое время хранить на складе. Они легко выбиваются из отливок. Из-за того что их масса на 40–80 % меньше массы сплошных стерж- ней, стоимость оболочковых стержней даже при высокой стоимости смолы иногда меньше стоимости стержней из песчано-масляных смесей. Оболочковые стержни используют не только при литье в оболочковые, но и в другие формы [1]. Более подробная информация по техпроцессу и оборудованию для литья в оболочковые формы содержится в работах [1, с. 119, 123; 11, с. 152–183; 30, с. 274–275; 56]. Подбор и расчет оборудования для изготовления стержней, включая оболочковые, а также оборудования остальных отделений и участков цеха литья в оболочковые формы рассматриваются в работах [36, 37]. На рис. 4.3 показан план участка литья в оболочковые формы массового производства чугунных отливок на одном из заводов в Швейцарии. Рис. 4.3. План участка литья в оболочковые формы: 1 – четырехпозиционная карусельная установка изготовления оболочковых форм; 2 – четырехпозиционная карусельная установка изготовления оболочковых стержней; 3 – бункер с песчано-смоляной смесью; 4 – рабочий стол для сборки форм; 5 – стеллаж для стержней; 6 – шприц для подачи клея; 7 – пресс для склеивания оболочек; 8 – тележечный конвейер, обратная ветвь; 9 – тележечный конвейер, прямая ветвь (конвейер вертикально-замкнутый); 10 – ванна для очистки оснастки; 11 – заливочный монорельс; 12 – заливочная площадка; 13 – вытяжной зонд; 14 – тележечный конвейер, охладительная ветвь; 15 – место выбивки 189 Технико-экономические показатели этого участка приведены в табл. 4.3. Таблица 4.3 Технико-экономические показатели, полученные при литье в оболочковые формы чугунных деталей Показатели Ротор Гильза цилиндров Цилиндры двигателей воздушного охлаждения двухтактного четырех-тактного Масса отливки, кг 0,9 0,7 4 10,5 Брак, % 2,2 5,1 3,3 2,7 Выход годного, % 61 56 71 74 Производительность, форм/ч 40 42 36 25 Число моделей на плите 4 4 2 1 Число стержней 4 2 2 6 Размер оболочки, мм 350400 350430 250450 400450 Толщина оболочки, мм 10 10 12 17 Масса оболочки, кг 8 7,5 8,5 16,5 Время заливки, с 5 3 7 11 Температура заливки, С 1400 1350 1425 1360 Способ подвода металла Сифоном Сверху Сифоном Экономия при обработке реза- нием (по сравнению с отлив- ками, изготовленными в пес- чаных сырых формах), % 48–50 10–12 15–17 18–20 Планировка типового цеха чугунного литья в оболочковые фор- мы мощностью 5000–7000 т/год приведена на рис. 4.4. Цех предна- значен в основном для выпуска отливок массой до 10 кг сериями 50 000–5000 шт./год. В торцовом пролете расположен склад 1 шихтовых и формовоч- ных материалов. В первом пролете размещены отделение 2 приго- товления плакированной песчано-смоляной смеси, стержневое от- деление 3, ремонтная мастерская 4 и участок 5 грунтовки отливок. Во втором пролете запроектированы плавильное отделение 13 с дву- мя вагранками производительностью 3 т/ч, отделение 11 для изго- товления и сборки оболочковых форм и отделение 8 очистки и об- рубки отливок. В конце этих двух параллельных пролетов располо- жен склад 7 готовых отливок, а за его стеной – бытовые помещения 6. 19 0 Ри с. 4 .4 . Ц ех чуг ун но го ли тья в о бо лоч ков ые фо рм ы м ощ но сть ю 5 00 0– 70 00 т/г од : 1 – скл ад ши хто вы х и ф орм ово чн ых м ате ри ало в; 2 – отд еле ни е п ри гот овл ени я п лак ир ово чн ой пе сча но -см оля но й с ме си; 3 – сте рж нев ое отд еле ни е; 4 – рем он тна я м аст ерс кая ; 5 – уч аст ок гру нто вки от ли вок ; 6 – бы тов ые по ме ще ни я; 7 – скл ад гот овы х о тли вок ; 8 – от дел ени е о чи стк и и об руб ки отл иво к; 9 – по две сно й т олк аю щи й к он вей ер; 1 0 – бун кер ; 1 1 – отд еле ни е дл я п ри гот овл ени я и сб ор ки об оло чко вы х ф орм ; 1 2 – по две сно й к он вей ер дл я з али вки фо рм ; 1 3 – пл ави льн ое отд еле ни е 190 191 Учитывая, что цехи литья в оболочковые формы организуют в ос- новном на заводах, имеющих другие литейные цехи и располагаю- щих базисными складами, емкость цехового склада шихты и формо- вочных материалов рассчитана на десятидневный запас. Плакиро- ванная смесь пневмотранспортом подается к машинам для изготов- ления оболочковых форм и стержней. Стержни от машин на сборку транспортируются подвесным толкающим конвейером 9 с автомати- ческим адресованием. Заливка форм запроектирована на подвесном конвейере 12 без засыпки с горизонтальным расположением форм на площадках конвейера, покрытых песчаной постелью. Длина кон- вейера 160 м, шаг подвесок 1,5 м, время охлаждения залитых форм на конвейере 30 мин. Выбивка отливок предусмотрена на выбивной решетке с перфорированной плитой. Отливки, остатки оболочек и песок от постели проваливаются на пластинчатый конвейер, нахо- дящийся в туннеле. Охладившиеся отливки поступают на очистку, обрубку, после чего грунтуются. Песок от перегоревшей оболочки и от постели пневмотранспортом передается в бункер 10, из которо- го берется для подсыпки на площадки конвейера. При выпуске 7000 т/год отливок технико-экономические показа- тели цеха следующие: Выпуск отливок, т/год: с 1 м2 общей площади цеха ....................................................... 1,8 на одного работающего........................................................... 59,8 одного рабочего ....................................................................... 67,9 Установленная мощность токоприемников на 1 т отливок, кВт ......................................................................... 0,2 192 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ Область применения. Наибольший технико-экономический эф- фект дает применение центробежного литья для отливки тел вра- щения. К числу этих изделий относятся: трубы различного назначе- ния из чугуна, стали, цветных металлов, жаростойких, коррозионно- устойчивых и твердых сплавов, втулки, гильзы цилиндров автомо- бильных, тракторных и других двигателей, маслоты для поршневых колец, полые крупногабаритные стальные слитки, кольца подшип- ников качения, бандажи железнодорожные и трамвайные. Помимо отливки тел вращения центробежный метод изготовле- ния применяют для получения фасонных деталей, подобных звез- дочкам, зубчатым колесам, турбинным дискам с лопатками, а также для отливок арматуры, зуботехнических и ювелирных изделий. Большое распространение метод получил при отливке биметалличе- ских изделий [42]. Подробную информацию о центробежном литье можно получить из работ [8, с. 218–242; 11, с. 367–390; 30, с. 304–307; 43, с. 99–115; 57]. Исходные данные для проектирования. Исходными данными являются номенклатура деталей или их представителей (по маркам металла и геометрическим параметрам) и программа цеха. Форма представления данных для проектирования показана в табл.5.1. Таблица 5.1 Форма исходных данных для проектирования цеха центробежного литья Марка сплава Наименование отливок Планируе- мый брак отливок, % Масса одной отливки, кг/отл. Годовой выпуск отливок, отл./год Примечание Машины для центробежного литья. Для изготовления втулок, обечаек, маслот и аналогичных им деталей с гладкой или с фасон- ной внешней поверхностью применяют центробежные машины мо- делей 552 и 553 (рис. 5.1, табл. 5.2). 193 Рис. 5.1. Центробежная машина модели 553: 1 – желоб; 2 – изложница; 3 – ротор 194 Таблица 5.2 Технические характеристики машин для центробежного литья [42] Параметры Модель ЛН-102 ЛН-104 552-2 553-2 554-2 Заготовки: наружный диаметр, мм длина наибольшая, мм масса, кг Производительность, шт./ч Расход воздуха, м2/ч Расход охлажд. воды, м3/ч Установленная мощность электродвигателя, кВт Габаритные размеры, мм 100–150 4000 96–156 28–30 55 15 90 13700   3230   3200 200–300 5000 279–490 23–25 45 35–40 122 22100   6900   4000 75–200 320 80 14 – – 6,0 2500   1895   1400 200–320 500 140 9 – – 8,0 2500   1895   1400 320–500 800 700 3 – – – – Примечания: 1. Машины ЛН-102 и ЛН-104 предназначены для чугунных напорных раструбных труб, машины 552-2, 553-2, 554-2 – для литья заготовок (втулок). 2. Машины 552-2, 553-2 и 554-2 консольные с горизонтальной осью вращения. При использовании этих машин для отливки деталей в накатные формы: – в изложнице высверливают большое количество отверстий для выхода газов; – для подачи в изложницу формовочной смеси и предваритель- ного профилирования и накатки предусматривают специальные уст- ройства. Над машиной на швеллерах, прикрепленных к станине, распола- гают бункер для формовочной смеси. Производительность центробежных машин при применении на- катных сырых форм может быть принята 0,7 от указанной в табл. 5.2. В условиях мелкосерийного производства подготовку форм произ- водят на отдельных устройствах. Для производства чугунных напорных труб диаметром 200–300 мм строительной длиной 5 м применяют центробежные машины моде- ли ЛН104 (см. рис. 5.2). 19 5 Ри с. 5 .2 . Ц ент роб еж ны е м аш ин ы м од ели ЛН 10 4: 1 – вес ы д ля по рц ии жи дко го ме тал ла; 2 – же лоб ; 3 – из лож ни ца, ст елл аж и д ля уб ор ки тр уб 195 196 Схема установки для отливки канализационных труб со смен- ными изложницами показана на рис. 5.3. Рис. 5.3. Схема вертикально замкнутой поточной линии для центробежной отливки труб: 1 – заливка; 2 – устройство для выкатки изложниц из центробежной машины; 3 – извлечение трубы; 4 – подъемное устройство для передачи изложницы на верхний стеллаж; 5 – участок очистки изложниц и нанесения теплоизолирующего покрытия; 6 – отсекательное устройство для поодиночной подачи изложниц; 7 – подъемное устройство для передачи изложниц на нижний стеллаж; 8 – устройство для закатки изложницы на позицию заливки В работе установки участвуют 20 изложниц, угол наклона из- ложниц 130, частота вращения изложницы на позиции заливки 100 и 1000 об/мин, на позиции нанесения покрытия 300 об/мин; общая мощность электродвигателей 13.1 кВт, габариты установки, мм: дли- на 8950, ширина 4700, высота 2800; масса агрегата (без изложниц) 14 т; производительность 60 труб/ч. Движение изложниц по всему вертикально замкнутому потоку механизировано. Количество требуемых центробежных машин определяют по формуле грцм д К 1,1, 60Ф ТN  где Кг – заданное по годовой программе количество отливок, отл./год; Т – время изготовления одной отливки, мин/отл.; 197 1,1 – коэффициент, учитывающий потери от брака и по другим признакам; Фд – фонд рабочего времени оборудования, ч/год. Рассчитанное количество Nрцм доводят до ближайшего целого числа Nцм и определяют коэффициент использования машин м  0,8. Достигнутые технико-экономические показатели производства ка- нализационных труб центробежным способом обеспечивают съем 7,4 т/год с 1м2 площади и выпуск на одного работающего 115,6 т и выше. Выход годного литья можно принять равным 80 % для чугунных отливок и 70 % для стальных заготовок. Средние нормы расхода материалов (на примере чугунных канализационных труб) приведе- ны в табл. 5.3. Таблица 5.3 Средний расход материалов в кг/т чугунных труб Материал Трубы чугунные канализационные – центробежное литье Фасонные части к трубам чугунным канализационным – кокильное литье Чугун литейный Чугун передельный Лом чугунный Ферросилиций 18%-й 594,7 35,3 387,2 40,6 690,8 40,5 422,0 50,6 Итого 1057,8 1203,9 Прокат черных металлов Трубы стальные бесшовные Смола каменноугольная Глина формовочная Известняк Кирпич огнеупорный Маршалит Плавиковый шпат Песок формовочный Сульфатно-спиртовая барда 0,42 0,03 13,2 2,4 55,6 14,6 0,42 1,3 5,1 – 1,73 0,065 21,2 2,0 69,2 15,4 0,492 1,7 145,36 3,42 Примечания: 1. Выход годного при центробежном литье труб 86,3 %, при кокильном литье фасонных частей 69,2 %. 2. Расход электроэнергии на 1 т труб 100 кВтч, на 1 т фасонных частей 120 кВтч. 198 Выбор изложниц. Металлические изложницы без покрытия целе- сообразно использовать только при массовой отливке однораструб- ных водопроводных труб средних размеров и небольшой длины. Металлические изложницы с теплоизолирующим покрытием и поточная организация производства наиболее выгодна для массо- вого производства однораструбных чугунных труб малых и средних размеров и канализационных труб. Центробежная отливка в песчаные формы (сырые и сухие) наибо- лее целесообразна при изготовлении двухраструбных, двухфланце- вых труб, труб большого диаметра, а также при серийном производ- стве труб различных типоразмеров. При условии применения совре- менных методов формовки и поточной организации производства отливка труб в песчаные формы может быть применена для массово- го производства, в особенности для труб большой длины. Теплоизолирующие покрытия для изложниц могут быть двух видов: сухие песчаные смеси с термореактивным связующим или жидкие, в виде водных суспензий или растворов. Для проектных расчетов можно принять один из следующих со- ставов жидких покрытий изложниц для труб [42]. Первый состав, г: Маршалит ....................................................................................... 100 Сульфитная барда ............................................................................ 15 Белая глина ......................................................................................... 5 Вода .............................................................................................. 1000 Второй состав (плотность 1,26 г/см3), % по массе: Огнеупорная глина .......................................................................... 30 Сульфитная барда ............................................................................ 10 Графит серебристый ....................................................................... 0,5 Более качественные отливки получают при покрытии изложниц концентрированным раствором сульфитного щелока или раствором сульфитного щелока и хлористого бария. При толщине слоя 0,5–1,0 мм отбела отливок не наблюдается. Сухие плакированные смеси получают на основе бакелитовых смол горячим методом, их наносят тонким равномерным слоем во время вращения изложницы. В состав этих смесей входят: кварце- вый безглинистый песок 3–4 %, бакелитовая смола 104, уротропин, стеарат цинка. 199 Часовую потребность в смесях, красках, покрытиях определяют по формуле Вк = бNцмПРк, кг/ч, где б – коэффициент, учитывающий потери и брак формы (для смесей б = 1,25, для красок б = 1,1 и для покрытий б = 1,15); Nцм – количество установленных центробежных машин; П – часовая производительность одной машины, отл./ч; Рк – расход смесей, красок и покрытий на одно изделие, кг/отл. Для расчета величины Рк используются следующие данные: Толщина стенки- До 10 Св. 10 Св. 15 Св. 20 втулки, мм до 15 до 20 Толщина теплоизоли- рующего слоя, мм 1,5 2,5 4 5 Расчетное количество оборудования для приготовления тепло- изолирующих смесей (красок, покрытий) определяется по формуле кт к В ,n q  (5.1) где Вк – часовая потребность в смесях (красках, покрытиях), кг/ч; qк – часовая производительность оборудования, кг/ч. По nт выбирается необходимое количество машин для получения теплоизолирующих материалов с учетом коэффициента загрузки (0,7–0,9). Состав и расчет оборудования для подготовки изложниц произ- водят из следующих положений: – теплоизолирующим слоем изложницы покрывают на самой центробежной машине; – в мелкосерийном производстве втулок различных типоразме- ров, требующем систематической переналадки оснастки центро- бежной машины, накатка и заливка не могут следовать одна за дру- гой, поэтому целесообразнее накатку форм выполнять на специаль- ной машине, а затем, накопив заготовленные формы, передавать их 200 под заливку на центробежную машину; в этом случае каждая из машин будет работать производительнее; – в тех случаях, когда подготовку изложниц ведут на специаль- ных участках, применяют нестандартизованное оборудование, рас- чет которого выполняют по формуле цм ф мр 1,1 ПТ , 60 N N  где Nмр – расчетное количество машин; 1,1 – коэффициент, учитывающий брак форм; Nцм и П – те же обозначения, что и в формуле (5.1); Тф – время изготовления одной формы, мин. Значения Nмр доводят до целого числа Nв (выбранное количество оборудования), пользуясь коэффициентом использования (загрузки) оборудования. Расчеты других отделений (участков) цеха центробежного литья (плавильного, термообрубного, склада шихтовых и формовочных материалов и др.) осуществляются в соответствии с методикой, из- ложенной в работе [36]. Варианты проектных решений. Различают три основных вида установок центробежных машин для изготовления втулок, обечаек, маслот, гильз и других аналогичных отливок с гладкой поверхностью. Установка на участке одной-трех машин. Такая организация от- вечает условиям небольшого объема производства одного или мно- гих типоразмеров отливки. В зависимости от условий разливки в цехе металл может пода- ваться к машинам мерными ковшами или через промежуточные ковши. Установка группы машин. Этот вариант организации отвечает условиям серийного производства одного или нескольких типораз- меров отливок. Подача металла при этой организации может быть такая же, как и в первом случае. Однако если вся группа машин производит отливки одного типоразмера, то более рационально вы- делить заливку в самостоятельную операцию, прикрепив к ней спе- циальных рабочих, переходящих от машины к машине. Такое раз- деление труда увеличивает дозировку металла. 201 Установка машин на карусели. Этот вариант может быть приме- нен лишь при крупносерийном или массовом производстве. Такая организация участка предполагает разделение труда по всем опера- циям. Производительность труда возрастает еще больше за счет уменьшения потерь времени на смену инструмента и рационально- го использования времени охлаждения отливок. При первом и втором вариантах организации участка необходи- мо, чтобы на участке были установлены резервные машины. При третьем варианте резервные машины должны быть в запасе, чтобы в случае необходимости они могли быть легко установлены взамен выбывших из строя. Кольцевой конвейер рекомендуется применять для накатных форм в мелкосерийном производстве. Он может нести на себе 8–12 цент- робежных машин. Сочетание быстрого вращения изложницы с заливкой в нее жид- кого металла требует от проектировщиков особенно внимательного отношения к вопросам техники безопасности. Проектирование вспомогательных служб и разработка строитель- ной части цеха центробежного литья могут осуществляться в соот- ветствии с рекомендациями работы [37]. 202 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗМЕРАМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ЦЕХОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ЛИТЬЯ В цехах специальных способов литья ширина пролетов может приниматься 18 или 24 м, второй размер предпочтительнее. В двухэтажных зданиях высота до уровня пола второго этажа 7,8 м, ширина пролета второго этажа 18 или 24 м, а первого – соответственно 9 или 12 м. Шаг колонн для одно- и двухэтажного здания 6 или 12 м. Нормы грузоподъемности транспортных средств и высота про- летов зданий для некоторых цехов специальных способов литья приведены в таблице [1]. Нормы грузоподъемности транспортных средств и высоты пролетов зданий Выпуск цеха, тыс. т/год Плавильный агрегат Транспортные средства Высота до головки подкрано- вого рельса (в одноэтаж- ном от от- метки пола второго этажа), м Минимальная высота до низа конструкций перекрытия (в одноэтажном здании от 0,0, в двухэтажном от отметки пола второго этажа), м Вид Грузо- подъем- ность, т Цехи стального литья по выплавляемым моделям 0,5–1 ИСТ-0,16 Подвесной транспорт 0,5–1 – 7,2; 8,4; 9,6; 10,8 1–2 ИСТ-0,16; 0,4 То же 0,5–2 – 7,2; 8,4; 9,6; 10,8 2–5 ИСТ-0,16; 0,4 –– 0,5–3 – 8,4; 9,6; 10,8 Цехи литья под давлением Электропечи емкостью, т: до 0,25 Подвесной транспорт Кран-балка 0,5–2 0,5–2 – 8,15 9,6 10.8 0,4–1 Подвесной транспорт Кран-балка 1–2 1–2 – 8,15 9,6 10,8 1–2,5 Подвесной транспорт Мостовые краны 2–5 5; 10 – 8,15 9,6 10,8 2,5–6 Подвесной транспорт Мостовые краны 2–5 10; 15/3 – 8,15; 9,65 9,6 10,8; 12,6 203 ЛИТЕРАТУРА 1. Основы проектирования литейных цехов и заводов / под ред. Б. В. Кнорре. – М. : Машиностроение, 1979. – 376 с. 2. Резчиков, Е. А. Проектирование литейных заводов и цехов : учебное пособие / Е. А. Резчиков. – М. : Завод-втуз при Московском автозаводе им. И. А. Лихачева, 1986. – 68 с. 3. Коломенская, М. В. Организация литья в кокиль и под давле- нием / М. В. Коломенская. – М. : Машиностроение, 1974. – 88 с. 4. Рубцов, Н. И. Специальные виды литья / Н. И. Рубцов. – М. : Машгиз, 1955. – 331 с. 5. Белопухов, А. К. Технологические режимы литья под давле- нием / А. К. Белопухов. – М. : Машиностроение, 1967. – 239 с. 6. Литье под давлением / под ред. А. К. Белопухова. – М. : Ма- шиностроение, 1975. – 338 с. 7. Литье тонкостенных конструкций / под ред. Г. Ф. Баландина. – М. : Машиностроение, 1966. – 254 с. 8. Степанов, Ю. А. Технология литейного производства : специ- альные виды литья / Ю. А. Степанов, Г. Ф. Баландин, В. А. Рыбкин. – М. : Машиностроение, 1983. – 287 с. 9. Вейник, А. И. Теория особых видов литья / А. И. Вейник. – М. : Машгиз, 1958. – 300 с. 10. Сидоров, В. И. Машины для литья под давлением / В. И. Си- доров. – Свердловск : Машгиз, 1961. – 160 с. 11. Специальные способы литья : справочник / В. А. Ефимов [и др.] ; под общ. ред. В. А. Ефимова. – М. : Машиностроение, 1991. – 436 с. 12. Белопухов, А. К. Технологические режимы литья под давле- нием / А. К. Белопухов. – М. : Машиностроение, 1985. – 272 с. 13. Горюнов, И. И. Пресс-формы для литья под давлением : справочное пособие / И. И. Горюнов. – Л. : Машиностроение, 1973. – 256 с. 14. Заславский, М. Л. Литье в металлические формы / М. Л. За- славский, В. М. Шестопал // Технология и оборудование литейного производства (Итоги науки и техники) : в 6 т. – М. : ВИНИТИ АН СССР, 1975. – Т. 6. – 240 с. 15. Литье под давлением / под общ. ред. Л. И. Ванберга. – М. : Машгиз, 1962. – 400 с. 204 16. Пляцкий, В. М. Литье под давлением / В. М. Пляцкий. – М. : Оборонгиз, 1957. – 464 с. 17. Совершенствование технологии и организация производства литья под давлением / под общ. ред. Ю. Ф. Игнатенко. – М. : МДНТП, 1980. – 133 с. 18. Машины для литья под давлением / под ред. Б. Е. Розенберга. – М. : Машиностроение, 1973. – 288 с. 19. Машины для литья под давлением / В. А. Антонов [и др.]. – М. : Машиностроение, 1973. – 288 с. 20. Никулин, Л. В. Литье под давлением магниевых сплавов / Л. В. Никулин, Т. Н. Липчик, М. Л. Заславский. – М. : Машиностро- ение, 1978. – 181 с. 21. Заславский, М. Л. Совершенствование оборудования для ли- тья под давлением / М. Л. Заславский, А. А. Крейцер, А. И. Малюк. – М. : ВНИИТЭМР, 1985. – 56 с. 22. Заславский, М. Л. Машины для литья под давлением / М. Л. За- славский, В. А. Глушков, А. И. Малюк //Технология и оборудование литейного производства (отечественный опыт). – М. : ВНИИТЭМР, 1986. – Вып. 6. – 85 с. 23. Зеленов, В. Н. Смазка пресс-форм литья под давлением / В. Н. Зеленов, Л. Е. Киселенко. – М. : Машиностроение, 1983. – 144 с. 24. Каширцев, Л. П. Литейные машины. Литьё в металлические формы / Л. П. Каширцев. – М. : Машиностроение, 2005. – 368 с. 25. Заславский, М. Л. Автоматизированные системы управле- ния технологическими процессами литья в металлические формы / М. Л. Заславский, В. С. Иванов, В. И. Маляров. – М. : НИИмаш, 1980. – 64 с. 26. Заславский, М. Л. Автоматизируемые и программируемые комплексы литья под давлением / М. Л. Заславский, В. В. Антонов. – М. : НИИмаш, 1982. – 55 с. 27. Автоматизация и прогрессивная технология литья под давле- нием / под общ. ред. Ю. Ф. Игнатенко, Р. А. Короткова, В. Я. Не- взорова. – М. : МДНТП, 1984. – 128 с. 28. Ноговицин, Б. Ф. Основы расчета и проектирования машин для литья под давлением / Б. Ф. Ноговицин. – Иркутск : Изд-во Ир- кутского университета, 1987. – 127 с. 29. Городничий, Н. И. Литейное производство цветных металлов и сплавов / Н. И. Городничий. – М. : Металлургия, 1989. – 104 с. 205 30. Сафронов, В. Я. Справочник по литейному оборудованию / В. Я. Сафронов. – М. : Машиностроение, 1985. – 320 с. 31. Цветное литье : справочник / Н. М. Галдин [и др.] ; под общ. ред. Н. М. Галдина. – М. : Машиностроение, 1989. – 528 с. 32. Колобнев, И. Ф. Справочник литейщика : Цветное литье из легких сплавов / И. Ф. Колобнев, В. В. Крымов, А. В. Мельников. – М. : Машиностроение, 1974. – 416 с. 33. Литье под давлением / М. Б. Беккер [и др.]. – М. : Машино- строение, 1990. – 400 с. 34. Литейное производство черных и цветных металлов : мето- дические указания к выполнению дипломного проекта / В. И. Шва- бауэр [и др.] ; под ред. В. М. Александрова. – Челябинск : ЧПИ, 1988. – 74 с. 35. Благов, Б. Н. Оборудование и проектирование литейных це- хов: Расчет и проектирование отделений литейных цехов : учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студен- тов специальности 0404 / Б. Н. Благов ; под ред. А. М. Михайлова. – М. : МИСиС, 1979. – 115 с. 36. Довнар, Г. В. Проектирование цехов : в 4 ч. / Г. В. Довнар, В. А. Стасюлевич. – Б.и. – Ч. II : Проектирование основного техно- логического и подъемно-транспортного оборудования для цехов литья в разовые песчано-глинистые формы. – 70 с. 37. Довнар, Г. В. Проектирование цехов : в 4 ч. / Г. В. Довнар. – Б.и. – Ч. III : Проектирование вспомогательных служб и разработка строительной части. – 82 с. 38. Совершенствование технологии и организации производства литья под давлением : материалы семинаров. – М. : МДНТП, 1980. – 120 с. 39. Литье в кокиль / под ред. А. И. Вейника. – М. : Машиностро- ение, 1980. – 415 с. 40. Кокильное литье : справочное пособие / Н. П. Дубинин [и др.]. – М. : Машиностроение, 1967. – 460 с. 41. Постников, Н. С. Производство литых алюминиевых сплавов / Н. С. Постников, А. В. Мельников. – М. : Металлургия, 1979. – 136 с. 42. Проектирование машиностроительных заводов и цехов : спра- вочник : в 6 т. / под общ. ред. Е. С. Ямпольского. – М. : Машино- строение, 1974. – Т. 2 : Проектирование литейных цехов и заводов / под ред. В. М. Шестопала. – 294 с. 206 43. Серебро, В. С. Технология и механизация производства от- ливок в металлических формах / В. С. Серебро, А. Л. Становский. – Одесса : ОПУ, 1993. – 130 с. 44. Руденко, А. Б. Литье в облицованный кокиль / А. Б. Руденко, В. С. Серебро. – М. : Машиностроение, 1987. – 184 с. 45. Сварика, А. А. Покрытия литейных форм / А. А. Сварика. – М. : Машиностроение, 1977. – 216 с. 46. Бедель, В. К. Литье под низким давлением / В. К. Бедель, Г. И. Тимофеев. – М. : Машиностроение, 1968. – 259 с. 47. Устройство промышленных роботов / Е. И. Юревич [и др.]. – Л. : Машиностроение, 1980. – 333 с. 48. Жолнерович, Е. А. Применение промышленных роботов / Е. А. Жолнерович, А. М. Титов, А. И. Федосов. – Минск : Беларусь, 1984. – 225 с. 49. Баландин, Г. Ф. Основы теории формирования отливки / Г. Ф. Баландин. – М. : Машиностроение, 1976 – 1979. – Ч. 1. – 1976. – 327 с. ; Ч. 2. – 1979. – 329 с. 50. Моисеев, Н. И. Математика ставит эксперимент / Н. И. Мои- сеев. – М. : Наука, 1979. – 222 с. 51. Норенков, И. П. Введение в автоматизированное проектиро- вание технических устройств и систем / И. П. Норенков. – М. : Высшая школа, 1980. – 308 с. 52. Литье по выплавляемым моделям / под ред. Я. И. Шкленника и В. А. Озерова. – М. : Машиностроение, 1971. – 434 с. 53. Литье по выплавляемым моделям / В. Н. Иванов [и др.] ; под ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова. – М. : Машиностроение, 1984. – 408 с. 54. Сотников, В. К. Цех точного литья по выплавляемым моде- лям ПО «Уралвагонзавод им. Ф. Э. Держинского» / В. К. Сотников, В. А. Кондратьев // Литейное производство. – 1985. – № 2. – С. 26–27. 55. Озеров, В. А. Литье по моделям из пенополистирола / В. А. Озе- ров, В. С. Шуляк, Г. А. Плотников. – М. : Машиностроение, 1970. – 250 с. 56. Иванов, В. Н. Литье в керамические формы по постоянным моделям / В. Н. Иванов, Г. М. Зарецкая. – М. : Машиностроение, 1975. – 134 с. 57. Юдин, С. Б. Центробежное литье / С. Б. Юдин, М. М. Левин, С. Е. Розенфельд. – М. : Машиностроение, 1972. – 279 с. 207 Учебное издание ДОВНАР Геннадий Витольдович ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕХОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ ЛИТЬЯ Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов специализации 1-42 01 01-01 «Литейное производство черных и цветных металлов» Редактор Т. Н. Микулик Компьютерная верстка Н. А. Школьниковой Подписано в печать 29.11.2013. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 12,03. Уч.-изд. л. 9,41. Тираж 100. Заказ 547. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.