Milling-master.ru

В помощь хозяину
7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные сведения о литейном оборудовании

Краткие сведения о ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Литые детали в конструкциях многих машин составляют
от 30 до 80 % их массы. Например, масса отливок тягача достигает 55 %, экскаватора — 70 %, тяжелых станков — 80% [45]. Литье готовых деталей обладает преимуществами перед другими способами их производства, заключающимися не только в более низкой трудоемкости и стоимости процесса, отсутствии анизотропии свойств, в увеличении жесткости и точности размеров, но и в возможности изготовления деталей, которые нельзя получить другими способами. Такое литье позволяет повысить коэффициент использования металла до 65-95% вместо 15-30% при изготовлении деталей из поковок и штамповок, в 3-4 раза сократить расход металла в стружку, в 5-6 раз снизить трудоемкость и уменьшить себестоимость изделия.

Эти обстоятельства определяют важность грамотного
конструирования литых деталей. Конструкция детали зависит от следующих основных факторов: служебного назначения в изделии; достаточной прочности при минимальной массе; долговечности; возможности безремонтной эксплуатации в течение всего срока службы; материала; технологии получения заготовки, механической обработки детали, измерения ее размеров, сборки изделия и др.

Использование жидкого металла позволяет получать литые детали практически любой желаемой формы. Вместе с тем, это же обстоятельство приводит к особым трудностям, связанным с тем, что при переходе металла из жидкого в твердое состояние в нем развивается усадка, металл в различных сечениях отливки получает неоднородную структуру и соответственно разную прочность, возникают внутренние напряжения. Конструкцию литой детали необходимо проектировать так, чтобы можно было более полно использовать механические свойства металла, из которого она изготавливается.

Достичь этого можно разработкой такой конструкции, при которой форма детали и сопряжение ее элементов будут предупреждать развитие внутренних литейных пороков, и снижать концентрации напряжений. Для создания качественной конструкции литой детали, имеющей наименьшие затраты при ее производстве, конструктор должен иметь знания о литейном производстве и владеть основными правилами конструирования таких деталей.

Литейное производство — это производственный комплекс по изготовлению отливок методом заливки расплавленного сплава в литейные формы. Отливки могут быть законченными изделиями или заготовками. Заготовки в процессе изготовления деталей подвергают механической обработке. По форме и размерам отливки должны максимально приближаться к получаемым из них деталям; припуски на механическую обработку должны быть минимальными, материал по возможности дешевым и обладать необходимыми физико-механическими свойствами. В современном машиностроении этим требованиям отвечают многие сплавы, наиболее распространенными из черных сплавов являются чугуны и стали, из цветных — сплавы на основе алюминия, меди, магния и др.

Литейное производство в зависимости от количества выпускаемой продукции относят к индивидуальному (единичному), серийному и массовому.

При индивидуальном производстве выпуск продукции ограничивается небольшим количеством разнообразного литья с использованием универсального оборудования и приспособлений.

Для серийного производства характерен периодический выпуск литья широкой или ограниченной номенклатуры. В таком производстве используют более производительное, чем в индивидуальном производстве, оборудование, которое устанавливают в технологическую линию на основе принятой технологии получения отливок.

Для массового производства характерен непрерывный выпуск изделий ограниченной номенклатуры в больших объемах. В таком производстве используют технологии и оборудование, позволяющее обеспечивать высокий уровень механизации и автоматизации основных производственных процессов.

Технологические процессы для каждого способа литья значительно разнятся. Блок схема технологического процесса литья в песчаные литейные формы приведена на рисунке 1.1. В таблице 1.1 даны краткие характеристики основных способов литья и область их применения в литейном производстве.

Отливки получают следующим образом. Расплавленный до жидкого состояния металл заливают в специальную форму, где он затвердевает, принимает ее очертания и размеры.

В практике применяют более 20 способов литья металла [22]. В зависимости от серийности производства, материала отливки, ее конфигурации, размеров и требований, предъявляемых к качеству детали, используют различные виды литейных форм. Из большого разнообразия литейных форм наибольшее применение в производстве получили разовые формы, выполненные из формовочных материалов. Помимо разовых литейных форм для получения отливок используют многократно используемые формы. Такие формы (кокили) изготавливают стальными или чугунными. Кокильное литье и литье под давлением применяют преимущественно для изготовления отливок в серийном
и массовом производстве.

Области применения и характеристика различных способов литья [1]

Общие сведения о литейном производстве

Литейным производством называется отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных отливок путем заливки расплавленного металла в полость литейной формы, которая имеет конфигурацию отливки.

Технологический процесс получения отливки состоит из следующих основных операций: изготовления литейной формы; плавки металла; заливки металла в форму; затвердевания металла и охлаждения отливки; выбивки отливки из формы; обрубки и очи­стки отливки; термической обработки отливки; контроля качест­ва отливки и сдачи ее на механическую обработку. Каждая из пе­речисленных операций должна осуществляться таким образом, чтобы был обеспечен высо­кий уровень качества отливки по всем показателям, включая точ­ность размеров и чистоту поверхности, благоприятную структуру металла, а также отсутствие наружных и внутренних литейных и металлургических дефектов.

4.1.1 Элементы литейной формы. Литейная форма представляет собой устройство, предназначенное для заливки металла и образования отливки (рис. 4.1).

Она должна иметь рабочую полость 9, где не­посредственно формируется тело заготовки, а также литниковую систему, обеспечивающую подвод металла в рабочую полость и пи­тание отливки в процессе кристаллизации. Конфигурация и размеры рабочей полости должны соответствовать очертаниям и размерам изготовляемой отливки. При этом следует иметь в виду, что раз­меры полости должны превышать размеры отливки на величину ли­тейной усадки металла. В свою очередь, размеры отливки должны быть больше размеров детали на величину снимаемого при механи­ческой обработке технологического припуска. Таким образом, окончательные размеры рабочей полости литейной формы включают в себя соответствующие размеры детали, припуски на механиче­скую обработку и

4.1.2 Основные виды литья. Виды литья отличаются друг от друга по материалу литейной формы и по способу подачи в нее заливаемого металла. Однако более существенно они различаются по точности размеров и чистоте поверхности отливок, а также по производи­тельности и степени сложности технологического процесса. Сложились две группы видов литья: литье в песчано-глинистые формы и специальные виды литья.

Литье в песчано-глинистые формы – наи­более простой и распространенный способ получения литых загото­вок. Материалами для изготовления форм в данном случае служат формовочные смеси, состоящие из песка, а в ка­честве связующих материалов добавляются определенные количе­ства глины и воды. Кроме того, в смесь вводятся противопригарные добавки в виде молотого каменного угля, маршаллита (пылевид­ного кварца), мазута и другие вещества, способствующие улучше­нию качества отливки (древесные опилки, сульфитно-спиртовая бар­да).

Для изготовления стержней используются стержневые смеси, состоящие в основном из песка и связующего (льняное масло, сульфитная барда, декстрин, канифоль и т. д.). Литейная форма обычно состоит из порознь из­готовляемых ручным или машинным способом двух полуформ: ниж­ней и верхней. Каждая из полуформ изготовляется в специальных ящиках без дна и крышек, называемых опоками. При сборке литейной формы полуформы устанавливаются друг на друга и скреп­ляются

Рабочие полости для отливки в набитых формовочной смесью опоках получатся при помощи неразъемной или разъемной модели, фор­ма и размеры которой соответствуют форме и расчетным размерам рабочей полости. Сборка литейной формы из полуформ производится после извлечения модели или половинок моделей и установки стержней в нижней полуформе. Стержни изготовляются в стержневых ящиках и проходят обязательную сушку.

Собранная литейная форма заливается при помощи разливочного ковша или дозирующего устройства через литниковую систему. После охлаждения металла на специальной уста­новке производится выбивка отливки из формы. Затем производят­ся обрубка и очистка, во время которых от отливки отделяется литниковая система с прибылями, удаляются остатки формовоч­ной и стержневой смесей и осуществляется удаление с поверхности отливки различных дефектов. Проводимая после этого термиче­ская обработка имеет целью устранить крупнозернистую дендритную структуру металла, уменьшить литейные напряжения и подготовить металл отливки к механической обработке.

4.1.3 Специальные виды литья применяются для устранения недостатков литья в песчано-глинистые формы, т.е. низ­кой точности размеров и чистоты поверхности, приводящих к боль­шим припускам на механическую обработку и потерям металла в стружку. Недостатками являются также невысокая производитель­ность и плохие санитарно-гигиенические условия труда из-за боль­шой запыленности и шума на рабочих местах. Ниже описываются сущность и понятие о наиболее распространенных специальных видах литья.

Ллитье в металлические формы (кокили). Кокиль изго­товляется из чугуна или стали. Основными преимуществами являют­ся высокие точность размеров и чистота поверхности отливки, а также мелкое зерно металла отливки, что снижает металлоемкость изделий и повышает прочность металла.

Читать еще:  Литейные сплавы реферат

Центробежное литье – заливка расплавленного металла в быстровращающиеся металличе­ские формы (рис. 4.2). Таким способом отливаются короткие (а) или длинные (б) тела вращения — трубы, втулки и другие анало­гичные им изделия. Преимущества те же, что при кокильном литье, однако качество внутренней поверхности вследствие усадочных яв­лений хуже наружной. Из-за ненадобности стержней экономятся ресурсозатраты на их изготовление.

Рис. 4.2. Центробежные машины: а – с вертикальной осью вращения, б – с горизонтальной осью вращения: 1 – электродвигатель; 2 – литейная форма; 3 – заливочное устройство; 4 – ковш; 5 заливаемый металл отливки; 6 – корпус центробежной машины; 7 – поддержавающие ролики; 8 – стержень; 9 – шпиндель.

При литье под давлением жидкий металл заливается в замкнутую металлическую пресс-форму под значительным давлением и кри­сталлизуется, оставаясь под давлением (рис. 4.3), что, устраняет пористость и рыхлость, улучшает металлургическое качество отливки.

Рис. 4.3. Схема литья под высоким давлением: 1 – подвижная плита прессформы; 2 – пуансон; 3 – заливочное окно; 4 – ковш; 5- поршень; 6 выталкиватель.

На рис. 4.3 соответственно показаны: подача металла в пред­камеру (I), нагнетание металла в рабочую полость (II) и выбивка отливки (III). Заметим, что в одной пресс-форме может располагать­ся несколько рабочих полостей, питаемых одновременно. Таким образом, литье под давлением является самым высококачественным, точным, чистым и производительным видом литья.

При литье в оболочковые формы литейная форма собирается из двух оболочек, изготовляемых на специальной установке (рис. 4.4) из смеси, состоящей из мелкого кварцевого песка и 7% синтетической термореактивной фенолформальдегидной смолы.

Формовочную смесь 3 засыпают в бункер 2 (рис. 4.4) и накрывают нагретой металлической модельной плитой 1 с укрепленными на ней металлическими моделями отливки. Бункер поворачивается на 180º и модельная плита оказывается внизу под формовочной смесью. Во время небольшой выдержки (30-40с) смола склеивает песчинки и образует оболочку 4, толщина которой достигает 8-15мм, после чего бункер возвращается в исходное положение и плита с моделями отливки оказывается вверху. Избыток песка и не оплавленной смолы осыпаются вниз бункера. Модельную плиту с моделями отливки и образовавшейся оболочкой снимают с бункера и помещают в электропечь для полного отверждения при температуре 300°С. После выдержки в течение 4-5 минут, плиту вынимают, устанавливают на стол съемочного механизма, отделяют оболочку от плиты и моделей отливки и далее оболочка отправляется на сборку, где склеивается со второй оболочкой. Полученную оболочковую форму заливают сплавом. Преимущества: высокая точность размеров и чистота поверхности.

Рис. 4.4. Последовательность изготовления оболочковой формы: 1 – металлическая модельная плита; 2 – бункер; 3 – формовочная смесь; 4 – оболочка.

Литье по выплавляемым моде­лям – один из самых точных ви­дов литья, который применяется для получения сложных по очертаниям изделий из обычных мате­риалов, а также инструмента и других изделий из твердых, труд­нообрабатываемых режущим инструментом материалов. Изготов­ленные данным способом изделия не требуют механической обра­ботки. Рассмотрим технологию данного вида литья. Вначале в спе­циальной пресс-форме (рис. 4.5, б) изготовляется от одной до не­скольких десятков моделей изготовляемой детали-отливки (рис. 3.5, д)из смеси парафина со стеарином (по 50 % каждого). В раз­мерах моделей учитываются только размеры деталей и литейная усадка материала отливки. Припуск на мехобработку не дается, поскольку она не производится.

Как правило, из моделей составляется блок с единой литниковой системой (рис. 4.5, е),позволяющей одновременно по­лучить несколько десятков отливок. Блок покрывается путем оку­нания в суспензию, состоящей из маршаллита и гидролизованного этилсиликата. Затем он посыпается квар­цевым песком и сушится. Для того чтобы вокруг модельного блока получился достаточно прочный слой, окунания в суспензию и по­сыпка песком с последующей сушкой повторяются 3-5 раз для образования оболочки (рис. 4.5, ж).

В дальнейшем из покрытого образовавшейся оболочки модельного блока одним из способов выплавляется (удаляется) модельный со­став. Получившаяся таким образом оболочка (рис. 4.5, 3)заформовывается песком или металлической дробью в контейнере и прокаливается при температуре 850—900°С. При этом оболочка упрочняется, стано­вится газопроницаемой, так как из нее выгорают остатки модель­ного состава.

Рис. 4.5. Последовательность изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям: а – отливка; б – пресс-форма; в – электропечь для расплавления легкоплавкого модельного состава; г – пресс-форма, заполненная модельным составом; д – легкоплавкая модель отливки; е – легкоплавкие модели отливки с литниковой системой; ж – легкоплавкие модели, покрытые слоем огнеупорного материала; з – получение отливок.

После этого, не ожидая снижения температуры, в форму зали­вают подготовленный сплав. Закристаллизовавшийся и остывший блок выбивается из опоки и освобождается от керамической корки. Затем каждая отливка отделяется от литниковой системы.

Основное преимущество литья по выплавляемым моделям — са­мая высокая точность размеров и чистота поверхности отливок, а также высокая производительность.

Оборудование литейного цеха

Все литейные цеха имеют свои особенности. Здесь следует учитывать специфику работы.

Оборудование литейного цеха прошло ряд модернизаций и новшеств. Механизация данного выпуска техники вышла на путь скорого развития в годы Советской власти.

Для каждого предприятия первостепенной задачей является возрастание производительности труда и уменьшение трудоемкости во время изготовления деталей.

Виды оборудования для литейного цеха

Все оборудование литейного цеха делится по способу применения на:

  • плавильное;
  • формировочное;
  • стержневое;
  • смесеприготовительное;
  • очистительное;
  • оборудование для подготовки шихтовых смесей.

Все это изобилие машин и аппаратов обеспечивает качественную работу цеха на каждом этапе производства.

Как и на любом предприятии, при выборе оборудования нужно отталкиваться от заданных требований. Прежде всего, важным показателем является оббьем вырабатываемой продукции, а также ее качественные показатели и характеристики.

При выборе оборудования нужно учитывать уже существующую степень механизации и автоматизации литейного производства. Немаловажными показателями является степень безопасности и уровень надежности оснащения.

Плавильное оборудование литейного цеха имеет значительную задачу на производстве. К этому типу агрегатов относятся:

  • муфельная печь;
  • электрическая дуговая печь;
  • индукционная плавильная печь;
  • газовая плавильная печь.

Все плавильные печи изготовляются из стали с применением огнеупорных материалов и изоляторов тепла, что гарантирует их стойкость в процессе производства.

Формировочное оборудование литейного цеха, в большинстве случаев, на предприятиях представлено в виде встряхивающе-прессовых машин. Работа этого оснащения осуществляется посредством специальной технологии. Это дает возможность уплотнить заполняющиеся формы, что, безусловно, повышает качество отливок продукции.

Стержневое оборудование на литейном производстве имеет огромное значение. Оно служит для изготовления стержней из песчано-смоляных смесей.

К смесеприготовительному оснащению относятся все машины и механизмы, предназначенные для приготовления формировочных смесей на литьевом производстве.

Очистительное оборудование – это приспособления, применяющиеся для очистки уже готовой продукции. Такие аппараты эксплуатируются для обработки отливок, поковок проката и шов сварочных изделий. Обычно они сами отбирают дроби из бункера-накопителя, транспортируют их, образовывают смесь и подают ее на обрабатываемую поверхность.

Чтобы ускорить процесс плавки, а также избежать дефектов в литьевом производстве используют шихтовые машины. Данные агрегаты занимаются подготовкой смеси для плавильного оснащения.

Технологическое оборудование для литейного производства

Любое оборудование технологическое для литейного производства в обязательном порядке должно отвечать установленным требованиям и нормам, которые прописаны в ГОСТе 10580-2006.

Следует отметить, что данная норма касается оснащения, нужного для выпуска деталей как из черных, так и цветных металлов и сплавов.

На рисунке представлен традиционный литейный цех.

Литейные установки и агрегаты имеют свою классификацию. Они разделяются на определенные группы в соответствии с действующим стандартом.

Это непосредственно оснащение для:

  • подготовки материалов и создания смесей;
  • литья в специальные формы – оболочковые;
  • выпуска форм и стержней, а также их последующей выбивки;
  • центробежного литья;
  • обрубки и зачистки отливок;
  • литья по моделям, которые выплавляются или выжигаются;
  • отлива заготовок из чугуна постоянного и полунепрерывного цикла;
  • плавки и заливки;
  • литья в кокиль.

Каждая из этих групп, в свою очередь, содержит определенные типы оснащения, которые определяются непосредственно в зависимости от поставленной цели. Так или иначе, ко всем группам предъявляются специальные требования.

Стандарты технологического оборудования для литейного производства

Оснащение, которое применяется в литейном цеху, на наружной поверхности не может иметь различных неровностей. Это:

При этом на деталях должны отсутствовать острые кромки, углы и шероховатости. Допускаются только те случаи, которые предусмотрены конструкторской документацией.

Что касается мест пересечения поверхностей, то в данном случае ситуация аналогична с предыдущей.

Градуированные покрытия, в свою очередь, должны быть обработаны с высокой точностью и защищены от образования коррозии.

К штрихам на шкалах предъявляется равномерность по толщине и длине, при этом отметки располагаются над соответствующими вертикальными линиями. Это необходимо для того, чтобы ось совпадала с серединой чисел.

Читать еще:  Производство тротуарной плитки технология

Так как маховики и рукоятки имеют обода, то они должны надежно фиксироваться. Это касается также и масло-, водо- и воздухопроводных труб.

Требования к конструктивному исполнению технологического оборудования для литейного цеха

В любом случае оборудование технологическое для литейного производства имеет составные части.

К ним также предъявляется ряд требований в соответствии с вышеуказанным ГОСТом.

Так, трубы всех систем в обязательном порядке должны следовать контурам корпусных деталей. Отступление от стандарта возможно только в том случае, если это прописано в чертежах.

Обязательным является наличие заходных фасок на концах деталей, кроме тех ситуаций, когда выполнение этого становится невозможным.

Для утопленных головок винтов специально предусмотрены зенкованные отверстия. Следует отметить, что последние не должны выступать над гайкой.

При этом к покрытию штоков различных составляющих (цилиндры, золотники, плунжеры) предъявляются следующие требования:

  • отсутствие дефектов;
  • отменная прочность;
  • исключение утечки рабочей среды;
  • износостойкость уплотнений.

Это гарантия бесперебойного функционирования всей линии в литейном цеху.

Примеры технологического оборудование литейных цехов

С целью налаживания успешного процесса на литейном производстве, есть необходимость в модернизации оснастки предприятия.

Только современное технологическое оборудование для литейных цехов может гарантировать результативность и экономичность выполнения этапов изготовления.

На предприятиях литейных цехов традиционно устанавливается оборудование 2 типов: общего назначения, а также узкопрофильные технологические агрегаты. Последние необходимы для реализации литейного процесса.

К узкопрофильному типу относятся такие установки:

  • плавильные печи;
  • литейные агрегаты;
  • заливочные приборы, механизмы и манипуляторы, а также датчики, предназначенные для производства отливок;
  • ковши;
  • литейные автоматы, установки и комплексы.

Объемы выпуска отливок по странам приведены на графике ниже:

Современная оснастка на порядок превосходит образцы, применяемые в недалеком прошлом.

Сегодня преобладают устройства с программным обеспечением (ПО), приборы механизированного типа, а также автоматизированные системы, которые выполняют производственный процесс посредством внедрения высокоточных технологий.

Говоря об основных типах литейного оборудования, одно из главных мест занимают плавильные печи. Такие установки изготавливаются из стали с высоким показателем прочности, также используются теплоизоляторы и огнеупорные материалы с повышенным показателем выносливости.

Установки различаются по способу литья, бывают:

Устройства индукционного типа отличаются способностью к быстрому переходу от одного состава к иному. Удобство в обслуживании и эргономичность – основные преимущества. В такой печи могут регулироваться до нужного градуса показатели давления и атмосфера внутри.

Электрические дуговые печи вмещают от 500ц до 400т металла. В условиях плавки осуществляются технологические процессы покачивания и перемешивания материала. Такое оснащение применяется для получения жаростойкой, инструментальной, конструкционной стали углеродистого и легированного типа.

Современные тенденции в оснащении технологическим оборудованием литейных цехов

На схеме ниже приведен пример комплексно-автоматизированного цеха:

Применение актуальных методик автоматизации процесса литья дает возможность проектирования агрегатов для получения высокоточных и качественных сплавов.

Наклоняющиеся литейные аппараты – современное технологическое оборудование литейных цехов.

По средствам применения электрических сервоприводов на производстве осуществляется полный контроль за процессом дозирования, а также поведением расплава.

Сервопривод контролирует:

  • наклон;
  • непосредственно движение;
  • процедуру литья качанием.

Сервопривод дополнительно исключает вероятность перекоса в условиях открытия формы.

На современном этапе в литейном производстве востребованы такие элементы автоматизации, как поворотные столы, роботы-манипуляторы, а также литейные роботы.

Совершенствование техники, повышение ее качества и уровня обосновывается процессом усложнения самой конструкции агрегатов, повышением технических параметров и требований к надежности применения установок в действии.

Современное технологическое оборудование литейных цехов выступает в роли подходящей оснастки для специализированных производств. Такие установки причисляют к разряду дорогостоящего оснащения, но по своим эксплуатационным характеристикам они существенно превосходят установки прошлых лет.

Посредством внедрения технологического оборудования на литейное производство осуществляется модернизация самого процесса.

Примеры возможностей устройств и оборудования литейных цехов

Вулканизационные прессованные детали двигателя автомобилей, жаропрочные сплавы, ювелирные элементы выпускаются вследствие производственного литья.

Оборудование литейных цехов состоит из следующих устройств:

  • пресс-формы;
  • машины литейные с горячей камерой;
  • агрегаты с холодной камерой прессования;
  • машины точного литья;
  • блоки симуляции;
  • кокильные, гипсовые, песчаные формы.

Изготовление отливок нуждается в существенных расходах финансов и времени. Помимо этого, ранее действующие прототипы не всегда соответствуют стандартам серийного производства по параметрам и качеству.

Технологии литья высокой точности создают систему беспрецедентных размеров.

Оборудование литейных цехов известного на рынке металлопроката германского производителя Schultheiss характеризируется полной автоматизацией технических операций и возможностями максимально быстрого отливания серийной продукции.

Пресс-формы изготавливаются в основном из стали. Пресс-формы оборудованы выталкивающими приспособлениями, подвижными металлическими стержнями, создающими отверстия деталей.

Автоматизированное оборудование литейных цехов представлено машинами горячего, холодного, сверхточного литья.

В камерах горячего прессования изготавливаются сплавы на цинковой основе. Здесь сжатый горячий воздух от испарения раскаленного сплава создает небольшое давление, под действием которого расплавленный металл двигается в форму.

Отливки, полученные холодным давлением, состоят из магниевого, алюминиевого, медного циркониевого сплавов.

Технологии высокоточного литья в черной и цветной металлургии реализуются на оборудовании фирмы Schultheiss серий RP 950, 1000 и 2000. Эти машины позволяют выливать функциональные единичные изделия и производственные полуфабрикаты с минимальными затратами времени.

Системы машин RP автоматизированы на 100%, что позволяет производственным процессам протекать без операторского вмешательства и регулирования.

Оборудование точного литья имеет плавильные камеры, где можно разогревать около 20 литров или 55 килограмм сплава. Температура задается индивидуальная и точная для каждого вида черного или цветного металла.

Расплавлять материал можно не только под воздействием давления, но и в условиях вакуума, где можно качественно наполнить пресс-форму в отсутствии газового сопротивления. Машины оснащены гипсовыми или керамическими формами, куда направляется готовый сплав.

При наличии в камере избыточного давления материал проходит дополнительное уплотнение, что позволяет избежать усадки, которая недопустима для деталей моторов холодильника, двигателя авто.

Машины точного литья Schultheiss дистрибьюторскими фирмами дополнительно оснащаются литейными модулями магния. Все модели оборудования имеют систему безопасности широкого формата, что осуществляет регулярный мониторинг на сенсорном уровне.

Система сенсора без промедлений может распознать и известить о случившемся сбое и недостатке операций установки. Если неисправность угрожает работе всего механизма, автоматически включается режим ограниченного функционирования и защиты.

Внедрение в производство прогрессивных технологий литья возможно при сотрудничестве с официальным дистрибьютором Schultheiss в Российской Федерации «Инженерной фирмой АБ Универсал», что предоставляет качественные модели оборудования для сверхточного литья в вакуумных условиях.

Оборудование для литейных цехов на выставке

На выставке «Металлообработка» будут представлены лучшие модели литьевого оборудования. Специалисты и эксперты в данной сфере расскажут о своих достижения и результатах работы.

Выставочное павильоны комплекса «Экспоцентр» радушно примут всех гостей и посетителей. В рамках экспозиции будут проведены тренинги, семинары и презентации, где демонстрируются последние инновации этой отрасли.

Организация литейного производства

Применение информационных технологий в организации конструкторского-технологической подготовки литейного производства авиастроительного предприятия.

Введение

Литейное производство (как заготовительное производство авиастроительного предприятия) отличается относительным разнообразием применяемых технологий и сложностью протекающих в нем процессов. Каждый из этих производственных процессов требует использования специального технологического оборудования, соответствующей оснастки, влияет на производственную структуру производства, профессиональный состав, организацию труда, оперативно календарное планирование и, в конечном счете, на эффективность функционирования производства [1, 2]. Повышения эффективности, технологичности и качества литейного производства авиастроительного предприятия можно достигнуть за счет применения современных информационных технологий на этапе конструкторско-технологической под- готовки производства [3–5].

1. Особенности организации конструкторско- технологической подготовки литейного производства

Литейное производство характеризуется большим разнообразием применяемых технологий [2] (отливка в разовые земляные формы, в кокиль, в машинах под давлением, в оболочковые формы, в металлические формы, центробежное литье, по выплавляемым моделям и др.).

Производственные процессы, протекающие в литейном производстве (приготовление формовочных и стержневых смесей, изготовление и подготовка форм и стержней, приготовление шихты и выплавка металла, заливка металла, выбивка и очистка-обрубка отливок), представляют собой различные технологические операции, взаимосвязанные и сочетающиеся при изготовлении отливок в одной и той же непрерывной технологической последовательности и не допускающие длительных перерывов между отдельными операциями.

Несмотря на высокую материало- и трудоемкость, непростые условия труда и неблагоприятные экологические последствия, литейное производство широко применяется в авиастроении. При анализе литейного производства авиастроительного предприятия были выявлены следующие особенности литых заготовок для изделий авиастроения:

1) изготовление большой номенклатуры деталей при относительно малой их серийности;

2) пространственная и контурная сложность деталей с обеспечением высоких требований к обеспечению точности изготовления и сборки;

3) получение деталей сложной конфигурации от поставщиков для обеспечения точной сборки;

4) конструктивная сложность литых металлических деталей, которые имеют большое число поднутрений для снижения их веса, что обусловливает сложность оснастки для изготовления моделей, форм и заготовок.

Читать еще:  Технология изготовления литой рамы для стекла

В силу отмеченной специфики литейного производства его конструкторско-технологическая подготовка является наиболее длительным процессом, значительно влияющим на конечную цену изделия. При этом наиболее трудоемкая и дорогостоящая часть подготовки – это разработка литейной технологии, проектирование и изготовление литейной оснастки, последующий выпуск первой партии изделий с целью отработки на технологичность применяемых методов получения литейных заготовок. В случае внедрения новых технологий особое значение приобретают также анализ, контроль и установление причин возникновения дефектов для определения оптимальных параметров технологического процесса. Таким образом, отработка на техно- логичность новых методов получения форм и литых заготовок определяют сроки изготовления и качество заготовок для цехов-потребителей предприятия, что в конечном итоге сказывается на эффективности производства [2, 3].

2. Современные информационные технологии, применяемые в литейном производстве

Повышения технико-экономической эффективности литейного производства можно достичь за счет применения на этапе конструкторско-технологической подготовки производства современных информационных технологий, таких как: системы автоматизированного проектирования технологических процессов литья, системы компьютерного анализа прочности деталей, компьютерные базы данных и справочные системы, методы изготовления литьевых форм и моделей отливок с применением новых информационных технологий. Их использование влияет на сокращение сроков и снижение трудоемкости конструкторско-технологической подготовки производства новой номенклатуры отливок, уменьшения материалоемкости отливок и затрат на их механическую обработку, позволяет прогнозировать и предупредить образование дефектов в отливках.

В настоящее время применение технологии быстрого прототипирова- ния является одним из вариантов повышения эффективности организации конструкторско-технологической подготовки литейного производства за счет изготовления отливок в меньшие сроки с высоким качеством поверхности и низкой доли брака [5]. Эта технология позволяет по моделям деталей из CAD-приложений создавать трехмерные физические модели-прототипы без инструментального их изготовления. Для литейного производства возможно применение этой технологии в двух направлениях:

1. Технология Investment Casting – изготовление выжигаемых моделей для литейного производства. На 3D-принтере «печатается» модель отливки, полученная с электронной трехмерной модели детали в любой системе компьютерного проектирования, которая далее, как и при обычной технологии литья по выплавляемым моделям, покрывается прочной коркой, тем самым образуется форма для литья. Напечатанная модель затем выплавляется или выжигается в печи. В этом случае нет необходимости изготавливать по чертежам модельные комплекты для получения самой выплавляемой модели – она изготавливается на основе тех конструкторских и технологических данных, которые уже есть на производстве.

2. Технология Direct Cast – печать литейных песчаных форм для прямого литья цветных металлов и ферронесодержащих сплавов. В этом случае материал, применяемый при печати на 3D-принтере, позволяет «распечатать» стойкую форму, которая может выдерживать температуры до 1000 °С и позволяет изготавливать отливки из цветных сплавов. В этом случае длительность этапа изготовления оснастки также сокращается.

Применение технологии быстрого прототипирования на этапе конструкторско-технологической подготовки производства вносит изменения в последовательность разработки технологического процесса изготовления отливки (рис. 1).

Рис. 1. Этапы разработки технологического процесса изготовления отливки

Проведенный анализ литейного производства предприятия авиастроительной отрасли показал, что технологию быстрого прототипирования целесообразно применять при производстве первой контрольной партии отливок, а также для отливок малой применяемости, при отработке на технологич- ность литейных форм, при поиске путей улучшения конструктивных особен- ностей отливок, сокращении количества металла. Снижение доли брака, улучшение качества тела отливок и поверхностей – все это позволит сокра- тить временные и финансовые затраты на их производство и, следовательно, повысит эффективность литейного производства.

3. Повышение эффективности организации конструкторско- технологической подготовки производства литейного производства за счет внедрения информационных технологий

С целью определения причин повышения эффективности на основе анализа нормативной документации и основных процессов литейного производства были разработаны две схемы конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП). На рис. 2 приведена схема КТПП без применения современных информационных технологий. Процесс КТПП при внедрении в производство новой номенклатуры отливок представляет собой последовательность действий от начального этапа разработки требуемой техно- логической документации до конечного этапа производства годной отливки.

Этапы 2–15 выполняются сотрудниками производства на основании нормативных документов, личного опыта, расчетных схем и типовых техно- логических процессов. При этом этапы доработки оснастки и конструкторско-технологической документации 5–15 могут быть повторены несколько раз (до момента получения годной партии отливок) и представляют собой опытные испытания оснастки. Завершающим этапом является формирование конструкторско-технологической документации, обеспечивающей процесс получения годных отливок.

На рис. 3 представлена схема, основанная на применении нового под- хода к организации КТПП, а именно компьютерное моделирование формы , компьютерный анализ процесса отверждения отливки для определения технологических параметров процесса литья и изготовление формы посредством применения технологии быстрого прототипирования и печати форм 10а и моделей 11а. В этом случае КТПП осуществляется с использованием современных информационных технологий компьютерного моделирования, анализа процесса литья и применения технологии быстрого прототипиривания для получения оснастки – выплавляемой модели или формы для литья. При этом за счет компьютерного моделирования формы исключаются этапы 3, 5, 7, 9, 11, 12, 13 (рис. 2). Этапы 2, , , 6, 8 (рис. 3) выполняются с помощью современного компьютеризированного подхода к моделированию процесса литья, 10а – этап изготовления формы путем печати ее на 3D-принтере, этап 11а – печать выплавляемой модели. Этап доработки формы или модели осуществляется путем внесения изменений в разработанный технологический процесс на основе компьютерного моделирования и расчета процессов взаимодействия в системе отливка–форма.

Компьютерное моделирование процесса литья позволяет сократить количество испытаний формы, подобрать оптимальные параметры технологического процесса, что значительно снизит время на конструкторско-технологическую подготовку запуска в производство новой номенклатуры отливок. При этом технология быстрого прототипирования не требует изготовления оснастки и разработки технологического процесса для нее, обеспечивает сокращение времени изготовления формы для литья.

Рис. 2. Схема КТПП без применения новых информационных технологий

Рис. 3. Схема КТПП с применением новых информационных технологий

Сравнительный анализ эффективности двух схем КТПП предлагается проводить на основе определения и расчета ключевых показателей эффективности литейного производства с учетом такого технологического параметра, как качество поверхности получаемой отливки.

Качество поверхности отливки – показатель технологичности отливки, определяющий степень ее приближения к требуемой точности изготовления и, как следствие, трудоемкость операций чистовой обработки отливки.

Ключевые показатели эффективности, в свою очередь, определяют эффективность расходования ресурсов на каждом из этапов КТПП. Расчет производится по шести выбранным показателям:

1. Выход годного литья К1 – доля произведенных годных отливок, выраженная в процентах от количества металла, загруженного в плавильную печь; учитывает потери при плавке, заливке в формы, потери на литниковую систему, а также брак и производственные возвраты.

2. Производительность применяемого оборудования К2 – доля времени, затрачиваемого на производство годной продукции в процентах от общего производственного времени; учитывает затраты на простой производства при формовке, производственные задержки, а также задержки производства из-за бракованных или возвратных отливок.

3. Расход электроэнергии производством К3 – включает в себя расход энергии для плавки и общий расход энергии литейным производством.

4. Расход формовочных смесей при подготовке производства К4.

5. Расход воды производством К5.

6. Производительность труда персонала К6 – общее количество человеко-часов, затраченных на производство годной партии отливок за анализируемый период.

Более эффективной считается та схема, которая обеспечивает наилучшее достижение всех шести показателей эффективности при допустимом значении качества поверхности получаемой отливки.

Заключение

Таким образом, за счет применения современных информационных технологий к начальному и самому важному этапу освоения производства отливок с точки зрения эффективности литейного производства – разработке литейной технологии, проектированию и изготовлению литейной оснастки – возможно достижение высоких качественных показателей, снижение трудоемкости, увеличение производительности труда, сокращение сроков конструкторско-технологической подготовки производства.

Список литературы

1. Могилев, В. К. Справочник литейщика / В. К. Могилев, О. И. Лев. – М. : Ма- шиностроение, 1988. – 272 с.

2. Титов, Н. Д. Технология литейного производства / Н. Д. Титов, Ю. А. Степа- нов. – М. : Машиностроение, 1972. – 472 с.

3. Чумаченко, И. Г. Повышение эффективности производства : в 3-х т. / И. Г. Чумаченко. – М. : Высшая школа, 1989.

4. Буданов, Е. Н. Семь основных мифов и заблуждений относительно литейного производства / Е. Н. Буданов // Литейное производство. – 2009. – № 8. – С. 2–8.

5. Ткаченко, С. С. Совершенствование технологии и повышение эффективно- сти литейного производства / С. С. Ткаченко // Металлург. – 2008. – № 11. – С. 121–122.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector