Цех литья. Приобретение мини-литейного завода – готовый бизнес с быстрым стартом

ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Литейное производство - отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5-500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных

станов, турбинные лопатки и т. д.).

Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

ТИПЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Всякое производство, в том числе и литейное, характеризуется трудоемкостью и номенклатурой выпускаемой продукции. Различают следующие основные типы литейного производства: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется выпуском в небольших количествах самого разнообразного литья. Производство отдельных отливок может периодически повторяться. Серийное производство характеризуется периодичным выпуском литья ограниченной или широкой номенклатуры значительными или небольшими партиями. Массовое производство характеризуется непрерывным выпуском в больших количествах определенной номенклатуры литья. Примером массового производства может служить выпуск в огромных количествах однообразных отливок литейными цехами автомобильных и тракторных заводов.

Серийность производства оказывает большое влияние на выбор методов изготовления форм, на характер применяемого оборудования и работу литейного цеха. Если единичное производство характеризуется применением ручных методов труда, малой механизацией производственных процессов, незначительным количеством применяемой оснастки, то в массовом и серийном рационально применять наиболее технически совершенное и высокопроизводительное оборудование, большое количество специальных приспособлений.

ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛОВ

Наиболее широкое применение в машиностроительном производстве имеют сплавы Fe с C, т.е. конструкционная и инструментальная стали, серый и ковкий чугун, а также цветные сплавы.

Металлы отличаются характерным металлическим блеском, ковкостью, высокой теплопроводностью и электропроводностью, непрозрачностью. При нормальной комнатной температуре все металлы (кроме ртути) являются твердыми веществами. Примерно 2/3 всех элементов представляют металлы. В технике химически чистые металлы не используются. Это объясняется двумя причинами: во-первых, трудностью получения их в промышленном производстве и во-вторых, отсутствием в них технически полезных свойств. Значительно большее распространение получили так называемые металлические материалы.

Металлические материалы можно разделить на 2 группы:

1. Технически чистые металлы

Технически чистые металлы – металлы, в состав которых, помимо химически чистого элемента, в небольших количествах входят другие элементы. Важнейшим промышленным металлом является железо, которое в сплавах с углеродом и другими элементами относят к группе черных металлов: сталь, чугун и ферросплавы. Из общего количества выплавляемых во всем мире металлов около 94% приходится на черные. Все остальные металлы и сплавы относятся к группе цветных металлов. Их принято делить на легкие (плотность до 3г/см3 и тяжелые. Различают также благородные и редкие металлы.

Сплавы – сложные материалы, получаемые путем сплавления одного металла с другими металлами. Сплавам можно придать самые разнообразные свойства. Поэтому в технике они находят большее применение, чем технически чистые металлы. В состав металлических сплавов могут входить также и неметаллические вещества, например, углерод, сера, фосфор, бор. Вещества, входящие в состав сплава, принято называть компонентами. Помимо основных компонентов, в каждом сплаве всегда имеются в небольших количествах посторонние химические вещества – металлические или неметаллические. Эти вещества в большинстве случаев нежелательные и называются примесями.

ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ

Для производства отливок используются сплавы черных металлов: серые, высокопрочные, ковкие и другие виды чугунов; углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов: медные (бронзы и латуни), цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы; сплавы тугоплавких металлов: титановые, молибденовые, вольфрамовые и др. Литейные сплавы должны обладать высокими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, малыми усадкой и склонностью к образованию трещин и др.); требуемыми физическими и эксплуатационными свойствами. Выбор сплава для тех или иных литых деталей является сложной задачей, поскольку все требования в реальном случае учесть не представляется возможным.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК

Возможность получения тонкостенных, сложных по форме или больших по размерам отливок без дефектов предопределяется литейными свойствами сплавов. Наиболее важные литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадка (линейная и объемная), склонность к образованию трещин, склонность к поглощению и образованию газовых раковин и пористости в отливках и др.

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Различают физические, механические, технологические и химические свойства металлов.

Физические свойства

К ним относят плотность, теплопроводность, электропроводность и температуру плавления. Перечисленные свойства называются физическими потому, что они обнаруживаются в явлениях, не сопровождающихся изменением химического состава вещества. Чистые металлы плавятся при t=const, а сплавы в интервале t-p.

Механические свойства

Характеризуют способность детали, изготовленной из определенного материала, выдерживать различные нагрузки или хорошо сопротивляться истиранию при работе машины. К механическим свойствам относятся прочность, твердость, упругость, пластичность и др. Прочность сплава определяется величиной усилия, необходимого для разрушения стандартного образца. При этом стальные, алюминиевые и другие образцы испытывают на растяжение (разрыв) и относительное удлинение, а чугунные на изгиб. Кроме того, все литейные сплавы испытывают на твердость. Твердость сплавов определяют на приборе Бринелля непосредственно на деталях или на отливках (НВ). Твердость закаленных сталей определяют на приборе Роквелла путем вдавливания в изделие алмазной пирамиды (HRC). Упругость – способность металла принимать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Пластичность (вязкость) – способность металла изменять первоначальную форму и размеры под действием нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения ее действия. Это свойство особенно важно при выборе сплавов для ковки, штамповки и прокатки. Обрабатываемость резанием – способность металла изменять свою форму под действием режущего инструмента. Ковкость – способность металла принимать новую форму и размеры под влиянием прилагаемой нагрузки без нарушения его целости (малоуглеродистая сталь). Свариваемость – способность металлов образовывать прочные соединения при нагреве свариваемых частей до расплавленного или до пластического состояния. Хорошей свариваемостью обладают стали с низким содержанием углерода. Плохо свариваются чугун, медные и алюминиевеы сплавы. Жидкотекучесть – способность металла заполнять тонкие очертания полости формы. При недостаточной жидкотекучести расплавленный металл заполняет форму и отливка становится браком. Жидкотекучесть прежде всего зависит от химического состава, от температуры перегрева: чем она выше, тем больше жидкотекучесть. Величину жидкотекучести определяют по технологической пробе – длин заполненной сплавом части полости контрольной литейной формы. Усадка - свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в литейную форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах. Линейная усадка - усадка линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды. Линейную усадку определяют соотношением, %:

Eлин=(lф - lот)100/lот,

где lф и lот - размеры полости формы и отливки при температуре 20°С.

На линейную усадку влияют химический состав сплава, температура его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, конструкция отливки и литейной формы. Так, усадка серого чугуна уменьшается с увеличением содержания углерода и кремния. Увеличение скорости отвода теплоты от залитого в форму сплава приводит к возрастанию усадки отливки. Объемная усадка – уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Объемную усадку определяют соотношением, %:

Eоб=(Vф – Vот)100/Vот,

где Vф и Vот – объем полости формы и объем отливки при температуре 20°С.

Усадочные раковины – сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними. Усадочная пористость – скопление пустот, образовавшихся в отливке в обширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними без доступа к ним расплавленного металла. Получить отливки без усадочных раковин и пористости возможно за счет непрерывного подвода расплавленного металла в процессе кристаллизации вплоть до полного затвердевания. Горячие трещины в отливках возникают в процессе кристаллизации и усадки металла при переходе из жидкого состояния в твердое при температуре близкой к температуре солидуса. Горячие трещины проходят по границам кристаллов и имеют окисленную поверхность. Склонность сплавов к образованию горячих трещин увеличивается при наличии неметаллических включений, газов (водорода, кислорода), серы и других примесей. Холодные трещины возникают в области упругих деформаций, когда сплав полностью затвердел. Тонкие части отливки охлаждаются и сокращаются быстрее, чем толстые. В результате в отливке образуются напряжения, которые и вызывают появление трещин. Холодные трещины чаще всего образуются в тонкостенных отливках сложной конфигурации и тем больше, чем выше упругие свойства сплава, чем значительнее его усадка при пониженных температурах и чем ниже его теплопроводность. Коробление - изменение формы и размеров отливки под влиянием внутренних напряжений, возникающих при охлаждении.

Разновидности специальных видов литья:

Литье по выплавляемым моделям;

Литье в оболочковые формы;

Литье в металлические формы (в кокиль);

Литье под низким давлением;

Центробежное литье;

Литье вакуумным всасыванием;

Непрерывное литье;

Литье выжиманием;

Жидкая штамповка;

Электрошлаковое литье и др.

Вот собственно всё что мы узнали из нашей практики.

Информация была взята:

С сайта - http://nlmk.com/ru

Из книг:

Косников. Основы ЛП

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

студента группы 2345

Гаринского Дамира Алексеевича

дипломного проекта на тему

«Проект цеха чугунного литья по выпуску 23 000 тонн в год»

Проект содержит 130 листов пояснительной записки, таблиц.

Графическая часть выполнена на 13 листах формата А1.

В разделе "Расчетно-техническая часть" спроектирован цех чугунного литья на выпуск 23 000 тонн годного в год, определена его площадь, произведен расчет производственного персонала и необходимого количества технологического оборудования.

В разделе «Технологическая часть» описан технологический процесс получения отливки «Кронштейн» из сплава ВЧ 50 ГОСТ 7293-85, произведена разработка модельно-стержневой оснастки и приведен расчет литниково-питающей системы этой отливки.

В разделе "Специальная часть" предложена технология получения новых составов комплексных модификаторов и разработана установка для брикетирования пылевидных отходов дробления лигатур.

В разделе "Технико-экономическая часть" произведен расчет затрат на производство, расчет капитальных вложений и срока окупаемости проекта с помощью программы «Альт-Инвест».

В разделе «Безопасность жизнедеятельности человека» рассмотрена характеристика производства чугунолитейного цеха с точки зрения опасных и вредных производственных факторов. Проведен расчет освещения производственного участка. Рассмотрены основы спасательных и других неотложных работ в случае возникновения очага поражения.

Введение

Повышение качественного уровня выпускаемой продукции в машиностроении и других отраслях промышленности предопределяется созданием материалов с улучшенными свойствами, а также с разработкой эффективных ресурсосберегающих технологических процессов.

В области литейного производства к таким процессам, позволяющим получить заготовки с высокими эксплуатационными свойствами, приближающимися по конфигурациям и размерам к готовым деталям, относится чугунное литье. Доля чугунов как литейных материалов составляет до 80 % мирового производства литых изделий. Наряду с этим в машиностроении нашей страны и всего мира в целом прослеживается тенденция к увеличению процента изделий из высокопрочных чугунов. Это обусловлено сочетанием высокотехнологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик, высокими литейными свойствами, циклической вязкостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, удовлетворительной свариваемостью и обрабатываемостью резанием.

Несмотря на то, что изготовление отливок - многопозиционный и энергоемкий процесс, к качеству отливок с каждым годом предъявляются все более высокие требования.

При этом необходимо повышать производительность труда и снижать трудоемкость изготовления отливок, а это из-за обилия трудно контролируемых факторов в литейном производстве и большого количества транспортных путей. Это создает большие трудности при внедрении автоматизации технологических процессов в литейном производстве. Процесс производства сопровождается большим выделением вредных веществ (газ, пыль, тепло), что создает тяжелые условия работы персонала. Эти проблемы также необходимо решать, разрабатывая эффективные мероприятия по оздоровлению производственной среды.

Литье является одним из наиболее распространенных способов производства заготовок для деталей машин - около 70% всех заготовок получают литьем. Можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат на обработку резанием снижает расход металла и себестоимость изделия.

Развитие литейного производства вплоть до наших дней проходило по двум направлениям: изыскание новых литейных сплавов и новых металлургических процессов и совершенствование технологии и механизации производства.

В планах дальнейшего развития литейного производства большое внимание уделяется снижению материалоемкости, энергоемкости и трудоемкости изготовления отливок. На многих предприятиях имеется опыт рационального использования различных отходов производства.

Доля чугунов как литейных материалов составляет до 80 % мирового производства литых изделий. Чугунные отливки, используемые в самых различных областях техники и машиностроения, отличаются исключительным разнообразием условий, в которых им приходится работать. В соответствии с этим предъявляются и требования к их качеству и надежности в работе.

В последние годы выпуск чугунных заготовок, как в нашей стране, так и во всем мире несколько стабилизировался и находится на самом высоком уровне. Однако, несмотря на это, наше машиностроение почти постоянно испытывает дефицит в чугунных отливках.

Литые чугунные заготовки, благодаря сочетанию высокотехнологических, физико-механических и эксплуатационных характеристик, высоких литейных свойств, циклической вязкости, износостойкости, коррозионной стойкости, удовлетворительной свариваемости и обрабатываемости резанием, могут приносить существенные выгоды при своем применении, не говоря уже о многих технологических преимуществах, которые они обеспечивают.

При производстве отливок необходимо повышать производительность труда и снижать трудоемкость изготовления отливок, а это из-за обилия трудноконтролируемых факторов в литейном производстве и большого количества транспортных путей создает большие трудности при внедрении автоматизации технологических процессов в литейном производстве. Процесс производства сопровождается большим выделением вредных веществ (газ, пыль, тепло), что создает тяжелые условия работы персонала. Эти проблемы также необходимо решать, разрабатывая эффективные мероприятия по оздоровлению производственной среды.

Таким образом, выбор темы «Проект цеха высокопрочного чугунного литья на выпуск 23 000 тонн годного в год» для моего дипломного проекта считаю оправданным и актуальным.

1. Расчетно-техническая часть

литейный формовочный чугун ковш

1.1 Расчет производственной программы

Производственная программа годового выпуска отливок литейным цехом рассчитывается по годовой программе выпуска продукции завода (автомобилей, тракторов), комплектации литья на 1 машинокомплект (количество деталей, идущих на 1 изделие), нормы запасных частей и коэффициента использования литой заготовки.

Последовательность расчета производственной программы литейного цеха машиностроительного завода приводится в таблице 1.1.1.

Шифр детали принимается в соответствии с кодированием, установленным в отрасли.

Масса детали берется по конструкторскому чертежу.

Количество на машинокомплект - принимается по конструкторским чертежам основного изделия.

Коэффициент использования литой заготовки - определяется как отношение массы отливки (без литниковой системы в обрубленном виде) к массе готовой детали.

Масса 1 заготовки определяется как произведение массы одной детали на коэффициент использования литой заготовки.

Масса на 1 машинокомплект - определяется как произведение массы 1 заготовки на количество деталей, идущих на один машинокомплект.

Годовая программа (23000 т годного литья) задана в теме дипломного проекта.

Годовая программа выпуска отливок в тоннах на запчасти определяется от общего количества выпускаемой продукции (примерно 10 %).

1.2 Расчет мощности литейного цеха

Расчет проектной мощности литейного цеха производится исходя из потребности в литье на основную программу, потребности в запасных частях, поставок по кооперации, резерва мощности, литья для собственных нужд.

При расчете проектной мощности цеха учитываются мощности, необходимые для создания переходных заделов и компенсации брака литейного цеха и механических цехов.

Выпуск жидкого металла подсчитывается по формуле (1).

где Впр - программа производства, т (из таблицы 1.1.)

Кз - коэффициент, учитывающий нормативные заделы литья. В цехах серийного и мелкосерийного производства принимается двух-трехсуточный задел литья. Это соответствует Кз = 0,008 - 0,015. Кз =0,015.

Кб - коэффициент, учитывающий нормативный брак отливок внутри цеха. Кб = 0,05.

Кбм - коэффициент, учитывающий нормативный брак отливок в цехах механической обработки, Кбм = 0,005.

Кгод - коэффициент, учитывающий средний выход годного литья к залитому в форме по данной номенклатуре. Кгод=0,78.

Выпуск отливок подсчитывается как числитель формулы (1).

Проектная мощность цеха. Таблица 1.1

1.3 Режим работы цеха и фонды времени

Принимаемые режимы работы отделений цеха приведены в табл. 1.3.1.

Режимы работы отделений цеха высокопрочного чугуна. Таблица 1.3.1

На основании принятых режимов работы отделений и участков цеха определяются фонды времени.

Фонд времени рабочего места определяется:

T рм = (N2 - П )·n·c (1.2)

где Трм - годовой фонд времени рабочего места, ч;

N2 - число дней в году, N2 = 365.

П - число праздничных и выходных дней в году, П = 112.

с - число смен в сутки.

n - число рабочих часов в смену.

Трм1 = ... = Трм7 = (365 -112)·8·2 = 4048 час.

1.3.2 Действительный фонд работы оборудования определяется по формуле (1.3).

То = Ко·Трм (1.3)

где Ко - коэффициент использования оборудования

Ко = 1- (К1+К2+К3+К4) (1.4)

где К1 - коэффициент, учитывающий остановку оборудования на ремонт.

К2 - потери рабочего времени на переналадку оборудования.

К3 - коэффициент организационных потерь.

К4 - коэффициент на возмещение брака.

а) Плавильное оборудование.

То = 0,73·4048 = 2955 час.

б) Формовочное оборудование.

То = 0,68·4048 = 2753 час.

в) Стержневое оборудование.

К1 = 0,1; К2 = 0,05; К3 = 0,12; К4 = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,05+0,12+0,05) = 0,68.

То = 0,68·4048 = 2753час.

г) Термообрубное оборудование, в том числе термопечи, зачистные станки, дробеметные барабаны.

К1 = 0,1; К3 = 0,12; К4 = 0,05.

Ко = 1 - (0,1+0,12+0,05) = 0,73.

То = 0,73·4048 = 2955 час.

1.3.3 Годовой фонд времени рабочего определяется по формуле (1.5)

Тр = К5·Трм·с (1.5)

где К5 - коэффициент, учитывающий потери рабочего времени в связи с болезнью, тарифным отпуском;

с - сменность работы рабочего, с = 1.

Тр1 = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр2 = 0,885·4048 = 3582 ч.

Тр3 = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр4 = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр5 = 0,898·4048 = 3635 ч.

Тр6 = 0,885·4048 = 3582 ч.

Тр7 = 0,898·4048 = 3635 ч.

Фонды времени. Таблица 1.3.2

1.4 Общая компоновка цеха и описание принятого технологического пр о цесса

1.4.1 Состав цеха

Чугунолитейный цех состоит из следующих основных отделений.

Шихтовый двор.

Плавильное отделение.

Смесеприготовительный участок формовочно-заливочного отделения.

Смесеприготовительный участок стержневого отделения.

Формовочно-заливочное отделение.

Стержневое отделение.

Термообрубное отделение с участками обрубки, очистки, термообработки, заварки д е фектов, окраски, испытания и контроля отливок.

Участок ремонтных служб механического оборудования.

Вентиляционный участок, объекты вентиляционного оборудования.

Участок технического контроля.

Склады: огнеупоров, смол, формовочных и вспомогательных матери а лов.

Лаборатории экспресс-анализа и испытания.

Административно-бытовые помещения.

1.4.2 Выбор типа производственного здания, вспомогательных и админи стративно - бытовых корпусов

Проектируемый цех имеет простую прямоугольную форму, здания двух этажного исполнения. Все здания спроектированы в металлическом каркасе и должны быть выполнены из унифицированных типовых секций. Наружные ст е ны выполнены из керамзитных и бетонных панелей.

Производственная площадь: 9504 м2

Сетка колонн: первый этаж - 12х6 м, второй этаж -12х24 м.

Общая высота производственного здания: 18 м.

Второй этаж находится на отметке: 8,4 м.

На первом этаже расположено вспомогательное оборудование, на втором все прои з водственное оборудование.

Административно - бытовой корпус расположен на расстоянии 6 м. от зд а ния цеха и соединены с ним крытыми галереями.

1.4.3 Служебно-быто вые помещения

В состав вспомогательных помещений входят: помещения бытового сани тарно-гигиенического обслуживания, медицинского обслуживания, обществе н ного питания, помещения культурно - массового обслуживания и общественных организаций, административных и технических служб. Площадь вспомогател ь ных помещений и их оборудование принимается по укрупненным показателям таблицы 1.4.1.

Характеристики вспомогательных помещений цеха Таблица 1.4.1

где А - списочное количество работающих во всех сменах. А =203.

В - явочное количество работающих в наиболее многочисленной смене. В =113.

С - количество служащих и ИТР. С =18.

1 .5 Р асчет плавильного отделения

Проектирование и расчет плавильного отделения литейного цеха включает решение следующих вопросов:

Составление баланса металла по выплавляемым маркам;

Выбор типа плавильного агрегата;

Определение количества плавильных агрегатов;

Расчет расходов шихтовых материалов на годовой выпуск литья;

Составление планировки отделения (участок плавки, участок выдержки, шихтовый двор, огнеупорный участок).

1.5.1 Баланс металла по выплавляемым маркам

Расчет потребности металла по маркам и определение металлозавалки.

Необходимое количество жидкого металла по маркам определяется по данным таблиц 1.1 и 1.2, с учетом принятого брака в соответствии с таблицей 1.5.1.

Расчет количества жидкого металла и металлозавалки Таблица 1.5.1

В таблице 1.5.1 данные для граф 1-8 берутся из таблицы 1.1.2. Угар и безвозвратные потери задаются проектом в зависимости от предполагаемого способа выплавки и типа плавильного агрегата. Угар при плавке металла в дуговых электропечах принимаем 5 %.

Сливы и скрап принимаем из расчета 2 % . Всего металлозавалка подсчитывается как сумма гр. 5,6,7,8,9,10,11.

На основании расчета металлозавалки составляется баланс металла по выплавляемой марке в соответствии с таблицей 1.5.2

Баланс металла по выплавляемым маркам Таблица 1.5.2

В соответствии с балансом металла рассчитывается потребность в жидком металле в соответствии с таблицей 1.5.3.

Потребность в жидком металле. Таблица 1.5.3

Годовая потребность в жидком металле рассчитывается как разность между металлозавалкой и годовой массой угара и безвозвратных потерь. Средняя потребность в год подсчитываем делением годовой потребности на 12 в смену - на 600 , в час - на 4140.

1.5.3 Выбор типа плавильного агрегата

В машиностроительной промышленности непрерывно расширяется ис пользование электропечей для плавки чугуна.

В сравнении с традиционными плавильными агрегатами в литейных цехах вагранкой и индукционными электропечами, дуговые электропечи имеют целый ряд принципиал ь ных металлургических отличий.

Прежде всего, - это получение активного шлака и возможность менять его свойства в широких пределах, это получение зон с особо высоким перегревом, относительно большим градиентом температур. Роль и влияние огнеупорной футеровки в дуговых электропечах также значительно выше, чем в вагранке и в и н дукционной печи. Эти обстоятельства оказывают влияние на угар компонентов шихты и особенности структурообразования в отливках, содержание в них газов, примесей, что в свою очередь также сказывается как на первичной, так и на вт о ричной кристаллизации чугуна. В сумме это определяет эксплуатационные свойства отл и вок.

При электроплавке возможно получение экономической эффективности за счет снижения стоимости шихтовых материалов, снижения брака литья и повышения эксплуат а ционных свойств чугуна в отливке.

Также необходимо отметить, что плавка чугуна в дуговых электропечах легко подд а ется автоматизации.

1.5.4 Расчет количества плавильных агрегатов

Расчет количества плавильных агрегатов производится исходя из потреб ности жидкого чугуна, коэффициента использования оборудования во времени, часовой производительности плавильного агрегата, планового фонда времени и режима работы печи.

Определение количества печей на выпуск расчетного количества жидкого чугуна по конкретной марке сплава может производиться по формуле (1.6):

где Сп.а. - потребное количество плавильных агрегатов;

q - металлозавалка в год, т;

t - цикл плавки, ч;

Фд - действительный фонд времени работы, ч; Фд = 3890 ч.

Еп - емкость печи, т;

Кн - коэффициент неравномерности работы; Кн = 1,2.

Потребное количество плавильных печей Таблица 1.5.4

Для выдержки жидкого чугуна будут использоваться 3 печи типа ДСП-50.

1.5.5 Расчет шихты

Расчет шихты заключается в определении среднегодовых норм расхода отдельных составляющих шихты, исходя из баланса металла и требований выплавки нужных марок металла.

Расчет шихты ведется в следующий последовательности.

Из норм баланса шихты определяем количество возврата собственного производства, образующегося по каждой марки сплава в расчете на 1 тонну годного литья и 1 тонны жидкого чугуна. Задаемся допустимым пределом применения стального лома для чугунного литья, по условиям технологии плавки, конструкции печи и требований к отливкам. Допускаем применение стального лома при плавке в дуговых печах до 60 % . Остальными компонентами шихты задаемся, стремясь к минимальному расходу литейных и передельных чушковых чугунов и максимальному использованию чугунного и стального лома.

Расчет шихты на тонну жидкого металла ведут в соответствии с таблицей 1.5.5.

Расчет шихты Таблица 1.5.5

Расчет кокса и модификаторов ведется в соответствии с таблицей 1.5.6.

Расчет кокса и модификаторов Таблица 1.5.6

1.6 Расчет формовочно-заливочного отделения

Проектирование и расчет формовочно-заливочно-выбивного отделения включает решение следующих задач:

- расчет производственной программы отделения;

- выбор и обоснование принятых методов изготовления форм, режимов заливки форм, охлаждение отливок и методов выбивки форм;

- выбор, обоснование, характеристика и расчет технологического оборудования для изготовления форм, их заливки и выбивки;

- расчет парка опок и потребности в прочей технологической оснастке;

- выбор и расчет транспортно-технологического оборудования;

- организация рабочих мест на участках формовки, заливки и выбивки;

- планировка отделения с размещением оборудования.

1.6.1 Расчет производственной программы отделения

Для расчета производственной программы отделения отливки группируют по сплавам, маркам сплавов, габаритам, сложности. В соответствии с группировкой выбирают тип формовочного оборудования в соответствии с таблицами 1.6.1. и 1.6.2.

Выбор типа формовочного оборудования. Таблица 1.6.1

1.6.2 Расчет технологического обор удования формовочного отделения

Расчет необходимого количества формовочных машин для каждой группы литья производится по формуле (1.7):

где N - число форм группы литья на годовой выпуск литья с учетом бр а ка;

Тф - годовой фонд времени работы формовочных машин в часах;

Тф = 3645 ч. при двухсменной работе;

t - организационные потери.

t = Тф·Кф (1.8)

где Кф - коэффициент организационных потерь рабочего времени, Кф = 0,3;

q - расчетная часовая производительность формовочного автомата, форм/ч.

q = Qт·Кзагр = Qп·Кт·Кзагр (1.9)

где Qт - техническая производительность машин;

Кзагр - коэффициент загрузки, Кзагр = 0,88;

Qп - паспортная производительность линии;

Кт - коэффициент технического использов а ния, Кт = 0,75.

t = 3645·0.3 = 1093,5

Среднее литье ВЧ: Qп = 250; N = 3492633 ;

q = Qп·Кт·Кзагр = 360·0,88·0,75 = 237,6.

М = 3492633 /(3645-1093,5)·237,6= 5,76.

Количество пар формовочных машин в составе АФЛ рассчитывается в соотве т ствии с таблицей 1.6.3.

Количество пар формовочных машин Таблица 1.6.2

Расчет смесеприготовительного оборудования для формовочного отделения (расчет количества смесителей) производится в соответствии с таблицей 1.6.5.

Расчет количества смесителей Таблица 1.6.3

1.7 Расчет стержневого отделения

1.7.1 Расчет произ водственной программы отделения

Расчет стержневого отделения производится в зависимости от программы отделения с учетом количества, массы и габаритов стержней, их сложности, процента брака, состава стержневой смеси и т.п. в соответствии с таблицей 1.7.1.

Расчет годовой программы стержневого отделения Таблица 1.7.1

1.7.2 Рас чет количества стержневых машин

Потребное количество стержневых машин определяем по формуле (1.11).

где Вст - годовое количество съемов стержней с учетом компоновки стержней в одном ящике, шт.;

Фэф - эффективный фонд рабочего времени;

Фэф = Фном kрем (1.12)

где Фном - номинальный фонд рабочего времени, ч;

kрем - коэффициент потерь рабочего времени на ремонт и обслуживание оборудования;

Торг - организационные потери рабочего времени, ч;

Торг = Фном kорг (1.13)

где kорг - коэффициент организационных потерь рабочего времени.

Бч - паспортная производительность стержневой машины, съем/ч.

1.7.3 Расчет количества сушил непрерывного действия для просушки стержней п о сле склейки и окраски.

Расчет потребного количества сушил ведется по формуле (1.14).

где В - масса стержней на годовую программу, т;

Q - производительность сушила, т/ч;

Фд - годовой действительный фонд времени, ч;

1.7.4 Расчет количества смесителей

Количество смесителей ведется по формуле (1.15).

где Мст.см. - годовая масса стержневой смеси, т;

Фэф - эффективный фонд работы смесителей, ч;

t - организационные потери, ч;

q - паспортная производительность смесителя, т/ч.

Расчет количества оборудования участка приведен в таблице 1.7.2.

Количество о борудования стержневого участка Таблица 1.7.2

1.8 Термообрубное отделение

Расчет термообрубного отделения начинается с составления ведомости термофинишных операций, приведенных в табл. 1.8.1.

В едомость термофинишных операций Таблица 1.8.1

1.8.2 Расчет количества оборудования

Расчет количества оборудования ведется в соответствии с таблицей 1.8.2.

Оборуд ование термообрубного отделения Таблица 1.8.2

1.9 Оборудование чугунолитейного цеха

Номенклатура применяемого оборудования в цехе чугунного литья с мощностью 23000 тонн годного литья из высокопрочного чугуна в год приведена в таблице 1.9.1.

Номенклатура оборудования в цехе чугунного литья Таблица 1.9.1

Подобные документы

Структура цеха литья по выплавляемым моделям, его производственная программа. Выбор режима работы цеха и фондов времени. Условия работы детали, требования к ее функциональности. Обоснование и выбор способа изготовления отливки. Описание конструкции печи.

дипломная работа , добавлен 06.04.2015


Выбор способа литья и его обоснование. Определение поверхности разъема песчано-глинистой формы, припусков на механическую обработку, размера опок. Расчет литниковой системы. Разработка технологии сборки, плавки и заливки форм. Контроль качества отливок.

курсовая работа , добавлен 12.10.2014


Анализ конструкции детали и выбор положения отливки в литейной форме. Разработка средств технологического обеспечения способа литья. Определение технологического маршрута изготовления отливки. Припуски и допуски на механическую обработку отливок.

методичка , добавлен 23.09.2011


Производственная программа литейного цеха и режим его работы. Подбор и краткое описание необходимого оборудования. Технологический процесс изготовления отливок способом литья по выплавляемым моделям. Расчеты инвестиционных затрат и срока окупаемости цеха.

дипломная работа , добавлен 05.01.2014


Определение объема и массы чугунной детали. Разработка чертежа отливки. Выбор поверхности разъема формы. Назначение припусков на механическую обработку. Расчет номинальных размеров отливки, литейных радиусов закруглений. Анализ выполнения отверстий.

контрольная работа , добавлен 06.05.2013


Разработка цеха ремонтного чугунного литья для производства отливки "Ванна". Выбор типа используемого оборудования. Отделения плавки, формовки и финишной обработки. Производственная программа, режим работы цеха и фонды времени. Расчет баланса материалов.

реферат , добавлен 05.01.2014


Назначение и характеристика проектируемого цеха литья с блок-схемой технологического процесса. Производственная программа цеха. Основные режимы и фонды времени работы оборудования и рабочих. Разработка технологии получения отливки детали "Матрица".

дипломная работа , добавлен 15.10.2016


Технологический процесс получения отливки "корпус". Технико-экономические показатели проектируемого литейного цеха. Конструкция кокильной машины. Расчет литниковой системы. Технологические и производственные процессы по участкам и отделениям цеха.

дипломная работа , добавлен 08.01.2012


Технические требования, предъявляемые к отливке. Разработка конструкции отливки. Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов. Конструкция стержневого ящика. Определения габаритов в форме. Выбор места подвода расплава к отливке.

дипломная работа , добавлен 21.06.2012


Составление технологической схемы производства. Подготовка и заливка формы. Исправление дефектов отливки. Основной участок литья под давлением. Расчет установленной и потребляемой мощности. Компоновка технологического оборудования, планировка помещений.

Министерство образования и науки Украины

Кафедра ТОЛП

«Проектирование литейных цехов»

Тема: "Проект литейного цеха стального литья автозавода мощностью 30000 тонн"

Практическая работа: стр. , рис. , табл. , источников.

Объект проектирования – цех стального литья автозавода мощностью 100000 т/год.

В первом и втором разделе проводится обоснование выбора места строительства цеха и расчет производственной программы.

В третьем и четвертом разделе произведен расчет фондов времени работы сталелитейного цеха и расчет основных отделений цеха, выбрано основное оборудование.

В пятом и шестом разделах рассчитаны вспомогательные и административно-бытовые помещения.

Также в данном проекте произведен расчет энергетической и строительной части для сталелитейного цеха.

Ключевые слова: формовочное отделение, машина, стержневое отделение, отливка, плавильное отделение, оборудование и др.

Введение

1. Выбор и обоснование места строительства цеха

2. Производственная программа цеха

2.1 Состав программы

2.2 Распределение литья на группы по массе

3. Фонды времени и режимы работы сталелитейного цеха

4. Проектирование основных отделений цеха

4.1 Расчет плавильного отделения

4.1.1 Составление баланса цеха

4.1.2 Разработка ведомости шихт и материалов

4.1.3 Обоснование и описание способа плавки металла и выбор плавильного агрегата

4.1.4 Определение площади плавильного оборудования

4.2 Формовочное отделение

4.2.2 Выбор оснастки по группам литья

4.2.3 Выбор формовочного оборудования и расчет его количества

4.2.4 Определение площадей формовочного отделения

4.3 Стержневое отделение

4.3.1 Разбивка номенклатуры стержней по массе

4.3.4 Расчет количества стержневого оборудования

4.3.5 Расчет площадей стержневого отделения

4.4 Расчет смесеприготовительного отделения

4.4.1 Определения количества и состава формовочных смесей на годовую программу

4.4.2 Выбор и количество оборудования для приготовления формовочных смесей

4.4.3 Оределение количества и составов стержневой смеси на годовую программу

4.4.4 Определение площадей смесеприготовительного отделения

4.5 Расчет очистного отделения

4.5.1 Разбивка на группы по массе и определение технологических потоков

4.5.2 Выбор технологического процесса очистки и выбор оборудования

4.5.3 Расчет количества очистного отделения

4.5.4 Определение площади очистного отделения

5. Проектирование вспомогательных отделений цеха

5.1 Расчет участка подготовки свежих формовочных материалов

5.2 Расчет участка ремонта оборудования

5.3 Расчет кладовых и лабораторий

6. Проектирование административно-бытовых помещений

7. Проектирование складских помещений

7.1 Расчет складов шихтовых и формовочных материалов

7.2 Расчет складов оснастки, стержней и отливок

8. Энергетическая часть

8.1 Расчет расхода электричества

8.2 Расчет потребности на сжатый воздух

8.3 Расчет потребности воды

8.4 Расчет потребности топлива и пара

9. Строительная часть

9.1 Тип здания, элементы конструкции здания цеха

9.2 Отопление и вентиляция

9.3 Освещение

10. Внутрицеховой транспорт

Перечень ссылок

Введение

Литые заготовки потребляет большинство отраслей народного хозяйства.

Вес литых деталей в машинах составляет в среднем 40-80%, а стоимость и трудоемкость их изготовления – примерно 25% всех затрат на изделие.

Литые заготовки по размерам и конфигурации в наибольшей мере приближаются к готовым деталям, а объем их механической обработки меньше, чем на заготовках получаемых другими методами. Только литьем можно получить изделия из различных сплавов, любых габаритов, сложности и веса, за сравнительно короткое время, с достаточно высокими механическими и эксплуатационными свойствами.Литейное производство является одним из наиболее сложных в организационно-техническом отношении машиностроительных переделов.

Проектирование литейных цехов, имеющее большое количество исходных данных, является трудоемким и сложным процессом. Проектирование заводов осуществляется путем набора типовых специализированных цехов. Кроме того, разработаны типовые проекты основных участков литейных цехов с комплектом оборудования, типовой технологией и организацией производства.При проектировании следует обеспечить блокировку производственных, вспомогательных и обслуживающих цехов, складов, административно-конторских и бытовых помещений.

Такое размещение соответствует требованиям рациональной организации производства с полным законченным технологическим процессом и создает условия для получения высококачественных отливок, следует учитывать при проектировании чтобы оборудование было загружено и интенсивно использовалось, оправдывался высокий уровень механизации и автоматизации труда.

1. Обоснование места строительства цеха

На стадии разработки технико-экономического обоснования и при составлении задания на проектирование предприятия указывается пункт или район строительства, охватывающий территорию, местоположение которой определяется городом, ближайшим населенным пунктом или железнодорожной станцией.

К важнейшим требованиям, предъявляемым к району строительства, относятся следующие:

1)наличие удобного места для строительства зданий и сооружений;

2)природные, топографические, геологические, гидрогеологические, метеорологические условия;

3)наличие железных и автомобильных дорог;

4) наличие сырья, из которого предприятие будет вырабатывать продукцию;

5)размеры затрат на строительство дорог для осуществления транспортных перевозок в период строительства и эксплуатации предприятия;

6)наличие рабочей силы и жилого фонда;

7)наличие рынка сбыта для изделий предприятия;

8)энергетические ресурсы района;

9)возможность снабжения района водой;

10)наличие участка для сброса и очистки сточных вод;

11)возможность кооперирования с другими предприятиями района;

После установления района размещения предприятия приступают к выбору конкретной площадки строительства. Необходимо предусмотреть следующие факторы:

1)достаточные размеры участка и возможность дальнейшего расширения предприятия;

2)удобство конфигурации участка;

3)топографические условия участка и прилегающей местности;

4)удовлетворительные геологические и гидрогеологические условия;

5)расположение по отношению к магистралям;

6)расположение по отношению к источникам воды, местам сброса сточных вод, источников энергии и населённых пунктов.

Для правильного выбора типа зданий, систем отопления и вентиляции, а также проектировки генерального плана, несущих и ограждающих конструкций, во время технических изысканий необходимо собрать метеорологические данные: температуру и влажность воздуха, скорость ветра, количество дождевых осадков, глубину промерзания грунта.

Учитывая северо-восточное и восточное преобладающее направление ветров, низкое залегание грунтовых вод, наличие железной дороги, целесообразно выбрать площадку под строительство проектируемого цеха в северной части Краматорска на левом берегу реки Казенный Торец.

2. Программа цеха

Программа цеха служит основанием для проектирования всех отделений. Программа содержит задание на годовой выпуск литья по каждому изделию основной продукции, запасных частей, литья для других заводов и литья для собственных нужд.

Имея программу, приступаем к анализу ее состава, целью которого является выявление характера производства. Для этого всё литьё разбиваем на группы по массе.

2.1 Состав программы

Объем производственной программы приведен в таблице 2.1(Типовая программа цеха стального литья автозавода).

Таблица 2.1-Обьем производственной программы.

2.2 Распределение программы на группы по массе

Расчет производственной программы литейного цеха считается по точной программе.

Точная программа предусматривает разработку технологических данных для каждой отливки и применяется при проектировании литейных цехов крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой литья. Расчет будем вести для каждой отливки.

3 Фонды времени и режимы работы отделений цеха

Для цехов стального литья,где рабочий процесс связан с использованием печей,наиболее рационален трёхсменный параллельный режим работы. . При таком режиме работы все технологические операции выполняются одновременно на различных производственных участках. Это позволяет сократить во времени производственный цикл изготовления отливок, наиболее эффективно использовать оборудование и площади цеха, улучшить качество и снизить себестоимость продукции.

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

Календарный:Fк=365 х 24=8760 ч;

Номинальный:Fн, являющийся временем (в часах), в течении которого может выполняться работа по принятому режиму без потерь, равен календарному без праздничных и выходных дней;

Действительный:Fд, (эффективный) равен номинальному фонду без плановых потерь времени;

Действительный годовой фонд времени работы возьмем из таблицы 3.1..

Таблица3.1.-Действительный годовой фонд времени оборудования.

Таблица3.2.-Действительный годовой фонд времени для робочих.

В соответствии с принятым режимом работы отделенийлитейного цеха, составляем сводную таблицу годовых фондов рабочих мест, оборудования и рабочих.

Таблица3.3.-Сводная таблица фондов времени.

4. Проектирование основных отделений цеха

4.1 Расчет плавильного отделения

4.1.1 Составление баланса металла

Расчет плавильного отделения заключается в составлении баланса металла, выборе типа и определении количества плавильных агрегатов, расчете расхода шихтовых материалов на годовой выпуск, определение площади и планировки.

Расчет количества плавильных агрегатов начинается с определения необходимого объема металлозавалки по отдельным маркам металла. Масса металлозавалки состоит из массы годного литья на программу, массы металла литниковых систем, расхода металла на брак и угар и безвозвратных потерь.

Массу металлозавалки каждой группы определяется по формуле:

Q=(Qг/K)*100 (1)

где Q-масса металлозавалки каждой группы, т;

Qг-масса годного литья по каждой группе отливок, т;

K-выход годного литья по каждой группе отливок, %.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1.

Таблица4.1.-Расчет металлозавалки.

4.1.2 Разработка ведомости шихт и формовочных материалов

Состав и количество шихтовых материалов определяем на основании ведомости шихт и баланса металла. В таблице 4.2 содержаться данные о составе шихты по каждой марке выплавляемого металла с разделением шихт по группам материалов, по сортам. От баланса металла зависит расход металла, себестоимость жидкого металла и годного литья.

Таблица 4.2 – Ведомость шихт и баланса металла

4.1.3 Обоснование и описание способа плавки металла и выбора плавильного агрегата

Расчет плавильных агрегатов ведется по жидкому металлу. Состав и необходимое количество шихтовых материалов определяется на основании ведомости шихт и баланса металла, таблица 4.2.

Для выплавки стали в проектируемом цехе целесообразно установить электродуговые печи.

Дуговые печи обеспечивают возможность быстрого ведения плавки, выдачу металла малыми порциями, получение стали более высокого качества, выплавку высоколегированных сталей и т. д. Печи компактны, просты в управлении и гибки в работе, т. к. могут работать в одну, две смены и круглосуточно.

Футеровка электропечи может быть кислой и основной. В литейном производстве шире применяются печи с кислой футеровкой; кислый процесс более простой и дешевый. Для получения жидкого металла, чистого от примесей серы и фосфора, применяют основной процесс. По сравнению с кислым, при основном процессе расход электроэнергии повышается на 40…50% и увеличивается продолжительность плавки.

Различают следующие основные способы загрузки шихты в электропечь: корзинами сверху, завалочной машиной (мульдой) через окно и вручную при очень малой емкости печей. Выпуск металла осуществляется наклоном печи. Угол наклона в сторону выпускаемой летки составляет до 45°, а в сторону загрузочного окна - до 15°.

Потребное количество плавильных агрегатов определяем по формуле:

где n - количество электродуговых печей, шт;

Q ж - годовое количество жидкого металла, т;

Т –календарный годовой фонд работы, 365 дней;

t – число суток холодного простоя печи в год (60-75 дней);

q – металлозавалка одной печи на плавку, т;

Н – суточное количество плавок.

Для марок 30Л и 25Л количество ДСП:

Принимаем 2 электродуговые печи производительностью 12т/ч, с коэффициентом загрузки 0,83.

Для марки 35ХМЛ количество ДСП:

Принимаем 2 электродуговые печи производительностью 6 т/ч, с коэффициентом загрузки 0,86.

Количество ковшей необходимых для плавильного отделения рассчитаем по формуле:

где к – количество ковшей, шт;

N – количество форм, заливаемых в смену, шт;

z – длительность оборотов ковша;

m – количество форм, заливаемых из одного ковша, шт.

Количество ковшей необходимых для плавильного отделения равно:

Принимаем два ковша.

Принимаем два ковша.

4.1.4 Определение площади плавильного отделения

Площадь плавильного отделения определяется количеством рабочих мест, проездами и проходами.

Плавильное отделение располагаем в поперечном пролете, что обеспечивает удобное ведение плавки и доставки металла к формовочным участкам. Принимаем площадь плавильного отделения 1642 м 2 .

4.2 Формовочное отделение

В формовочном отделении выполняются операции формовки, сборки, заливки, охлаждения и выбивки отливок, трудоемкость которых составляет до 60% от общей трудоемкости изготовления отливок. Технико-экономические показатели формовочного отделения, организация работы и выбор оборудования в первую очередь зависят от способа изготовления форм. Основными факторами, обеспечивающими выбор метода формовки, являются характер производства, масса, габариты и класс точности отливок, род металла, вид производственной программы и мощность проектируемого цеха. В проектируемом цехе применяется метод формовки в разовые песчаные сухие формы.

4.2.1 Анализ групп по массе и выбор метода изготовления форм

Технико-экономические показатели формовочного отделения, организация работы и выбор оборудования в первую очередь зависят от способа изготовления форм. Основными факторами, обеспечивающими выбор метода формовки, являются характер производства, масса, габариты и класс точности отливок, род металла, вид производственной программы и мощность проектируемого цеха. В проектируемом цехе применяется метод формовки в разовые песчаные сухие формы

В проектируемом цехе всю номенклатуру отливок целесообразно объединить в один технологический поток:

Отливки, массой 0…100 кг;

Таблица 4.3 – Методы изготовления литейных форм

4.2.2 Выбор оснастки для отливок по группам литья

Для каждой группы выбираем размер опок, с учетом коэффициента металлоемкости.

Габариты опок выбираем в зависимости от придельной массы отливки по группе. Данные заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 – Группы литья по массе и габариты опок

4.2.3 Выбор формовочного оборудования и расчет его количества

Для отливок массой 0 – 100 кг

Размер опок для данного потока: 500х400х300

Средняя металлоемкость формы М ср =0,3т.

Количество форм на программу определяется по формуле:

;

где Q – мощность потока Q =30000 т.

К – процент брака К= 5%

Для изготовления форм для отливок данной группы в проектируемом цехе целесообразно установить встряхивающую формовочную машину с поворотно-вытяжным механизмом мод 236

Характеристики этой линии приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Характеристики машины 236

Количество выбранных машин определяется по формуле:

где n – годовое количество форм, необходимых на заданную программу, шт, n = 80769 шт

q – производительность линии, q = 5форм/ч

Тд – действительный годовой фонд времени работы линии, ч, Fд = 5720 ч;

з – коэффициент загрузки оборудования, з = 0,85.

Таким образом, для выполнения программы достаточно одной формовочной машины, которая будет работать с коэффициентом загрузки Кз = 0,83.

4.2.4 Определение площадей формовочного отделения

Нормы размеров пролета формовочного отделения выбираются в соответствие с нормами проектирования:

Ширина пролета – 24 м,

Шаг колонн – 6 м по наружной стене, 12 м внутри цеха,

В механизированных литейных цехах площади формовочного отделения не рассчитываются, а определяются планировкой оборудования с учетом норм проектирования. Тогда площадь формовочного отделения равна 3248 м 2 .

4.3 Стержневое отделение

Организация работы стержневого отделения и выбор метода изготовления стержней зависят от характера литья. В стержневом отделении выполняются операции изготовления, покраски, сушки, зачистки и сборки стержней, их контроль и комплектовка. На площадях стержневого отделения размещаются каркасный участок, склады для суточного хранения стержневых ящиков, плит и стержней. Объем стержневых работ зависит главным образом от сложности отливок, т. е. количества и массы стержней на 1 т годного литья, а выбор метода изготовления стержней и оборудования - от серийности номенклатуры.

Расчет стержневого отделения ведется в такой последовательности:

Разбивка номенклатуры стержней на группы по массе

Определение количества потоков (размерных рядов участка) для каждой или нескольких групп и их мощность;

Выбор метода изготовления стержней и расчет оборудования.

4.3.1 Разбивка номенклатуры стержней по массе

Разбивка стержней на группы по массе и габариты позволяет определить объем стержней данной группы и дает возможность свести несколько групп в один технологический поток для изготовления на одном оборудовании.

В зависимости от общего объема стержней, количества массовых групп и габаритов стержней в стержневом отделении может размещаться несколько потоков, на которых изготовляются стержни одной или нескольких массовых групп

Разбивка всей номенклатуры стержней проектируемого цеха представлена в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Группы стержней по массе

4.3.2 Определение количества стержней для каждой группы по массе

Таблица 4.8 – Объем стержней по группам по массе

Количество стержневой смеси на годовую программу принимаем с учетом брака отливок и стержней. Массу стержневой смеси увеличиваем на 8%, тогда:

М СТ.СМ =83,7 ·1,08 = 90,39 т

Количество стержней по каждой группе по массе определяем по укрупненным показателям. Полученные данные сводим в таблицу 4.9.

Таблица 4.9 – Количество стержней по группам по массе

4.3.3 Выбор метода изготовления стержней по группам по массе

Стержни, массой до 100 кг в проектируемом цехе целесообразно изготавливать из ХТС на типовой стержневой линии. Технология рассчитана на выпуск мелких, средних и крупных стержней массой до 600 кг, которые по сложности относятся к II…V классам, а по конструктивным особенностям - к сплошным и полым. Стержни отличаются высокой прочностью и точностью, легко удаляются из отливок при выбивке форм. Их применяют в серийном, мелкосерийном и единичном производстве.

Для изготовления стержней используют деревянные (окрашиваемые эпоксидными или меламиновыми красками) стержневые ящики. Эти смеси приготовляют и сразу же выдают в ящик шнековыми смесителями, устанавливаемыми у рабочих мест в стержневом отделении. При изготовлении мелких стержней (массой до 10 кг) смесь уплотняют в ящике вручную, а при формовке средних и крупных стержней - с помощью вибрационного стола. Время выдержки мелких стержней в ящике обычно составляет 20…40 с (при наличии в смеси катализатора), а средних н крупных 8…40 мин после виброуплотнения. Стержни для стальных отливок окрашивают - красками па основе циркона. Стержни для тонкостенных отливок окрашивают один раз, а для толстостенных и массивных два раза. После окраски стержни подсушивают при температуре 80…120°С в течение 20…40 мин.

Благодаря высокой прочности стержни можно транспортировать путем захвата за подъемы каркаса без применения сушильных плит. Несмотря на некоторые трудности из-за повышенной текучести ХТС, крупные стержни целесообразно изготовлять полыми, а внутренние их полости заполнять насыпанным в мешочки гравием или кусками бракованных стержней. При изготовлении стержней из ХТС необходимо обеспечить на участке стабильную температуру 18…25°С во избежание снижения текучести смеси. Несмотря на высокую стоимость ХТС, холоднотвердеющие стержни широко применяют благодаря высокой точности и низкой шероховатости поверхностей отливок, получаемых с их использованием ХТС обеспечивают хорошую выбиваемость стержней из отливок, а также малую трудоемкость стержневых и очистных работ.

4.3.4 Расчет количества стержневого оборудования

Все дальнейшие расчеты стержневого отделения основываются на данных расчета количества и массы стержней на 1т годного литья для каждой массовой группы отливок. Для изготовления стержней из ХТС в проектируемом цехе целесообразно установить типовую стержневую линию Л100Х. Ее характеристики приведены в таблице 4.10.

Таблица 4.10 - Характеристики стержневой линии Л100Х

Количество стержневых линий определяется по формуле:

М Л = Q·1000/(m·q Л ·Fд·з) (4.7)

где М Л - расчетное количество линий, шт;

Q - проектная мощность размерного ряда, т/год,

Q = 3200,4·1,05 = 3360,42 т (с учетом 5% брака);

m - масса стержней в одном стержневом ящике, кг; m = 15 кг;

q Л - производительность линии, съемов/ч; q Л = 20;

F Д - действительный годовой фонд работы линии, ч; Tд = 5720 ч.

з - коэффициент загрузки линии, з =0,8.

М Л = 3360,42·1000/(100·20·5720·0,8) = 0,7

Таким образом, для выполнения программы по первой технологической группе стержней достаточно одной линии, которая будет работать с коэффициентом загрузки Кз = 0,7

4.3.5 Расчет площадей стержневого отделения

Величина площади стержневого отделения зависит от серийности производства, габаритов стержней и установленного оборудования. В литейных цехах массового и крупносерийного производства с использованием автоматических линий изготовления стержней площади стержневых отделений составляют 50…100% площади формовочного отделения. В цехах с высокой механизацией площадь стержневого отделения определяется планировкой оборудования, рабочих мест, установкой транспорта, складских помещений, проездов и проходов.

Нормы размеров пролета стержневого отделения и грузоподъемности электромостовых кранов выбираются в соответствие с нормами проектирования:

Ширина пролета: 24м,

Шаг колонн: 6м, 12м.

Площадь стержневого отделения принимаем равной 288 м 2 .

4.4 Расчет смесеприготовительного отделения

4.4.1 Определения количества и состава формовочных смесей на годовую программу

Количество и состав формовочных смесей на годовую программу определяем по нормам расхода формовочных смесей на 1 т годного литья. Данные сводим в таблицу 4.13

Таблица 4.13 – Расчет формовочных смесей

Составы формовочных смесей определяются технологией изготовления форм, тродом металла, конфигурацией и массой отливки.

Основными компонентами песчано-глистой смеси является отработанная смесь, кварцевый песок, связующее.

Составы смесей приведены в табл 4.14

Таблица 4.14 – Состав песчано-глинистой смеси

4.4.2 Выбор и количество оборудования для приготовления формовочных смесей

Для приготовления формовочных смесей применяют смешивающие бегуны.

Потребное количество бегунов определяем по формуле:

где n - потребное количество бегунов, шт;

Р У - годовое количество смеси, т;

К Н - коэффициент неравномерности, К Н = 1,2...1,3;

Т Д - эффективный фонд рабочего времени, ч, Т Д = 5720 ч;

q - производительность бегунов, т/ч.

При расчете учитываем потери смеси при транспортировки, формовки и раздачи смеси. Принимаем потери равными 12%.

Для приготовления облицовочной смеси предусматриваем смесители модели 15104М, с производительностью q = 30 т/ч. Потребное количество смесителей:

Принимаем один смеситель с коэффициентом загрузки К З = 0,57.

Для приготовления наполнительной смеси предусматриваем смесители модели 114, с производительностью q = 15 т/ч. Потребное количество смесителей:

Принимаем 1 смеситель с коэффициентом загрузки К З = 0,83.

4.4.3 Определение количества и состав стержневой смеси на годовую программу

Количество стержневой смеси на годовую программу было определено при расчете стержневого отделения. ХТС приготавливаем в стержневом отделении. Составы смесей представлены в таблице 4.15.

Таблица 4.15 – Составы ХТС

4.4.4 Определение площадей смесеприготовительного отделения

Площадь смесеприготовительного отделения определяется с учетом проходов, проездов, рабочих мест, на этой же площади размещаем экспресс-лабораторию для контроля качества формовочных и стержневых смесей. Площадь, занимаемую экспресс-лабораторией принимаем равной 54 м 2 . Общая площадь смесеприготовительного отделения составляет 198 м 2 .

4.5 Расчет очистного отделения

В числе затрат труда по изготовлению отливок очистные операции составляют до 40%, причем в очистных отделениях применяется наибольшее количество ручного труда. Под очисткой отливок понимается весь цикл операций, которым подвергается отливка начиная от выбивки из опоки до грунтовки. В очистном отделении выполняются операции по удалению стержней из отливок, отделению литниковых систем и прибылей, очистке, обрубке, зачистке, термической обработке, исправлению дефектов в отливках и грунтовке отливок. В связи с выделением большого количества пыли в очистных отделениях следует предусматривать местную вытяжку на каждом рабочем месте и оборудовании. Приточная вентиляция должна составлять не менее 30 м 3 /ч на одного работающего.

Проектирование очистного отделения начинается с анализа номенклатуры отливок и выполнения последовательно следующих операций:

Разбивки всей номенклатуры отливок на группы по массе, что позволяет выявить количество предполагаемых технологических потоков;

Выбора рационального технологического процесса и оборудования для данной группы;

Расчета и компоновки оборудования и рабочих мест, т. е. создания технологической линии.

4.5.1 Разбивка на группы по массе и определение технологических потоков

Проектирование очистного отделения начинаем с разбивки номенклатуры по массе, что позволяет определить потоки. Разбивка представлена в таблице 4.16.

Таблица 4.16 – Разбивка литья по массе очистного отделения

4.5.2 Выбор тезнологического процесса очистки и выбор оборудования

Типовой технологический процесс литья включает следующие операции:

Удаление стержней из отливок;

Отделение литниковых систем и прибылей;

Очистка;

Обрубка;

Зачистка;

Термическая обработка;

Исправление дефектов в отливках;

Грунтовка отливок.

Все оборудование должно назначаться согласно последовательности операций по очистке с соблюдением поточного метода обработки отливок.

Для очистки 1 потока принимаем комплексную механизированную линию

Обрубку отливок, удаление заливов, швов и других неровностей на наружных и внутренних поверхностях средних отливок из стали, а также вырубку дефектов для заварки, технологических (ложных) ребер в отливках из стали и обычно выполняют пневматическими рубильными молотками с зубилами (модели МР-4, МР-5, МР-6) или воздушно-дуговой резкой.

Следующая операция - зачистка. Для зачистки питателей, прибылей и других мелких неровностей на наружных поверхностях стальных отливок применяют специальные установки, снабженные абразивными корундовыми или карборундовыми кругами. Установки подразделяются на стационарные маятниковые - подвесные и с гибким валом. Заусенцы, острые кромки и другие подобные неровности отливок удаляют на заточных шлифовальных станках. В проектируемом отделении целесообразно установить стационарные маятниковые - подвесные станки модели 3374С.

После зачистки проводят исправление дефектных отливок. Основными методами исправления дефектных отливок являются декоративная заделка мелких поверхностных раковин пастами - мастиками и замазками; пропитывание специальными составами (водным раствором хлористого аммония и др.) для устранения пористости отливок, подвергающихся гидравлическому испытанию; газовая или электрическая заварка. Дефектные отливки исправляют на специализированных участках термообрубных отделении.

Следующая технологическая операция - термообработка отливок. Основной целью термообработки является снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости отливок при обработке резанием, придание металлу определенной структуры и физико-механических свойств. При проектировании термообрубных отделений сталелитейных цехов операции и режимы термообработки назначают с учетом требований к качеству получаемых отливок согласно техническим условиям. Отливки из углеродистой и низколегированной стали, изготовляемые в цехе, должны подвергаться нормализации. Время термообработки – 15…18 часов.

Завершающей операцией в цикле изготовления отливок является грунтовка. Грунтовку применяют для предохранения отливок от коррозии при их длительном хранении или транспортировке. Окраске подвергают наружные и внутренние поверхности отливок, не подлежащие обработке резанием, специальной густой краской (грунтом). Перед грунтовкой поверхности отливки очищают от песка и пыли в моечных установках. Отливки массой < 500 кг очищают струёй раствора едкого натра и тринатрийфосфата, а >500 кг - протиркой уайт-спиритом. Мелкие и средние отливки грунтуют в проходных окрасочных камерах на подвесных конвейерах. Грунтовка производится пневматическими распылителями или ручными электрораспылителями После грунтовки отливки сушат в специальных камерах или выдерживают в атмосфере цеха.

В термообрубном отделении применяют два вида контроля - промежуточный и окончательный. Первый осуществляется в процессе очистки, обрубки и зачистки с целью изъятия из технологического потока бракованных и дефектных отливок, а второй - для приемки прошедших эти операции отливок. В зависимости от предъявляемых к отливкам требований окончательный контроль проводится на постах наружного осмотра отливок, на разметочном пункте или стенде гидравлических испытаний, а также в цеховых и заводских лабораториях.

4.5.3 Расчет количества очистного отделения

Отливки первого потока, массой до 100 кг будем очищать в галтовочных барабанах, а отливки второго потока по массе будем очищать на дробеметных столах.

Количество очистного оборудования рассчитывается по формуле:

n = Q·К Н /(Тд·q), (4.9)

где Q - количество очищаемого литья на программу, т;

Количество галтовочных барабанов равно:

n = 30000·1,4/(5710·5) = 1,4 шт.

Принимаем два галтовочных барабана модели 314, который будет работать с коэффициентом загрузки К З = 0,76.

Количество дробеметных столов равно:

n = 30000·1,2/(5710·4) = 1,5 шт.

Принимаем два дробеметных стола, которые будут работать с коэффициентом загрузки К З = 0,90.

4.5.4 Определение площади очистного отделения

Площадь очистного отделения определяется наличием оборудования, рабочих мест, расположением транспортных средств, проездов и проходов.

Укрупнено принимаем:

S О.О = 0,4·S Ф.О, (4.10)

где S О.О – площадь очистного отделения, м 2 ;

S Ф.О – площадь формовочного отделения.

S О.О = 0,4·3248 = 1300 м 2

Нормы размеров пролета термообрубного отделения и грузоподъемности мостовых кранов выбираются в соответствие с нормами проектирования:

Грузоподъемность кранов: 15т / 5т,

Ширина пролета: 24м,

Шаг колонн: 6м, 12м,

Высота до головки подкранового рельса: 9,65м

Высота до низа конструкции покрытия: 12,6м

5. Проектирование вспомогательных отделений цеха

5.1 Расчет участка подготовки свежих формовочных материалов

Склады имеют участки приема песка, глины, угля; участки просеивания, размола глины и песка.

Для сушки песка и глины предусматриваем участок оснащенный сушилами и установкой сушки в кипящем слое.

Количество барабанных сушил для сушки глины рассчитываем по формуле:

n = Q·К Н /(Тд·q), (4.11)

где Q - количество глины на программу, т;

К Н – коэффициент неравномерности, К Н = 1,2…1,4;

Тд - действительный годовой фонд времени работы, ч, Тд = 5710 ч;

q - производительность установки, т/ч.

n = 13205·1,3/(5710·3,45) = 0,87 шт.

Принимаем одно барабанное сушило, которое будет работать с коэффициентом загрузки К З = 0,87.

Помол угля и глины производим в шаровых мельницах. Принимаем модель мельницы Ш4 производительностью 4 т/ч.

n = (4388 + 13205)·1,3/(5710·4) = 0,99 шт.

Принимаем одну шаровую мельницу модели Ш4, которая будет работать с коэффициентом загрузки К З = 0,99.

Песок будем сушить в установке с кипящим слоем.

n =20659,8·1,3/(5710·5) = 0,94 шт.

Принимаем 1 установку для сушки песка, которая будет работать с коэффициентом загрузки К З = 0,93.

Для просеивания используем полигональное сито количество которых можно рассчитать по формуле:

n = V·К Н /(Тд·q), (4.12)

где V – объем материала для просеивания, м 3 ;

К Н – коэффициент неравномерности, К Н = 1,2…1,4;

Тд - действительный годовой фонд времени работы, ч, Тд = 5710 ч;

q - производительность установки, т/ч.

n = 20659,8·1,3/(5710·20) = 0,24 шт.

Принимаем одно полигональное сито модели 175М1, которое будет работать с коэффициентом загрузки К З = 0,57.

5.2 Расчет участка ремонта оборудования

Ремонтная служба цеха должна обеспечить бесперебойную работу технологического и подъемно-транспортного оборудования. В обязанности службы входит осмотр оборудования и выполнение мелкого и среднего ремонта. Подбор типов металлообрабатывающего оборудования для ремонтного участка зависит от вида выполняемых ремонтов и степени механизации цеха.

Общее количество станков на ремонтном участке: 9,в том числе:

Токарно-винторезных - 3,

Строгальных - 1

Фрезерных - 2,

Сверлильных - 2,

Расточных - 1.

5.3 расчет кладовых и лабораторий

Для хранения различных вспомогательных материалов в проектируемом литейном цехе необходимо предусмотреть общецеховую кладовую, инструментальную кладовую обрубного отделения, материальную кладовую отделения грунтовки и кладовую цехового механика и электрика. Согласно нормам проектирования принимаем следующие площади:

Общецеховая кладовая – 75 м 2 ;

Кладовая обрубного отделения – 90 м 2 ;

Кладовая отделения грунтовки – 40 м 2 ;

Кладовая цехового механика и электрика – 150 м 2 .

Кладовые оборудуются стеллажами, ларями и размещаются на площади вспомогательных отделений. Для проведения химического анализа металла во время плавки, текущего контроля качества формовочных и стержневых смесей в проектируемом цехе предусматриваются экспресс - лаборатории.

Размещаются они непосредственно в производственных отделениях. Согласно нормам проектирования, площади цеховых экспресс-лабораторий составляют: химическая лаборатория - 108 м 2 , лаборатория формовочных материалов - 54 м 2 .

Площади цеховых служб механика и энергетика принимаем по нормам, они составляют:

Служба механика и энергетика – 500 м 2 ;

Цеховая контора мастеров – 80 м 2 ;

Цеховой диспетчерский пункт – 48 м 2 .

6. Проектирование административных зданий

К бытовым помещениям литейного цеха относятся гардеробные, душевые, медпункт, столовая, умывальные, санузлы, курительные помещения, помещения для отдыха и личной гигиены женщин. К конторским помещениям - кабинеты и комнаты руководящего и технического персонала цеха, красные уголки и залы заседаний.

Бытовые и конторские помещения будем размещать отдельно стоящих зданиях. В этом случае следует предусматривать отапливаемые переходы между вспомогательными и производственными зданиями.

Вспомогательные помещения допускается размещать иногда внутри производственных здании.

Полы в бытовых помещениях делают из керамических рифленых плиток, бетонные и мозаичные. В конторах полы застилают ксилолитом, линолеумом или деревом. Высоту этажей вспомогательных зданий в зависимости от условий принимаем равной 3,3. Отношение площади окон к площади помещения составляет 1:6 1:9.

Площадь гардеробных определяется количеством шкафов для хранения одежды. Нормами предусмотрен один шкаф для одного рабочего. Размер одинарного шкафа 50Х25 см, двойного-50Х33 см с высотой 1,65 м. Ширина прохода между закрытыми шкафами не менее 1 м. Верхняя одежда работников конторы, лаборатории и различных служб по согласованию с органами санитарного надзора может храниться на вешалках. Длина вешалки определяется из расчета 5 крючков на 1 пог. м.

Душевые размещают в помещениях, смежных с гардеробными. При душевых предусматривают помещения для переодевания, на каждый душ устанавливается скамейка на три места длиной 1,2 м и шириной 0,3 м. Размещать душевые и преддушевые у наружных стен не допускается.

Количество душей определяется из расчета один душ на 10 человек, работающих в наиболее многочисленной смене. Размеры открытых душевых кабин 0,9Х0,9 м, а закрытых- 1,8х0,9 м, мест для переодевания-не менее 0,6Х0,9 м.

Ширина проходов между рядами кабин не менее 1,5 м, а между кабинами и стеной- не менее 0,9 м. Расчетное время действия душевой после каждой смены принимается 45 мин. Душевое помещение должно иметь вытяжную и приточную вентиляцию.

Количество умывальников определяется из расчета один умывальник на 20 человек с подачей горячей воды к 30% умывальников. Расчет ведется по наиболее многочисленной смене. По нормам проектирования площадь на один кран составляет 2,1 м 2 , расстояние между кранами - 0,6 м, ширина проходов - 1,6 м.

В цехах, где работает не менее 100 женщин, устраивается комната личной гигиены. Она состоит из приемной площадью 10-20 м 2 и процедурной с душем 1,5 м2. На каждые 200 человек сверх указанного количества добавляется по одному душу.

Величина площади кабинетов зависит от количества служащих. Так, при количестве служащих до 150 человек площадь кабинетов составляет 15% площади рабочих комнат, для учебных занятий - 1,75 м 2 на одно ученическое место, для кабинетов по технике безопасности при списочном количестве работающих до 1000- 25 м2.

Площади помещений цеховых общественных организаций следует принимать согласно нормам.

В цехе предусматривается столовая или буфет, комната приема пищи. При количестве работающих в дневной смене в 250 человек и более предусматривается столовая, работающая на полуфабрикатах. Если количество работающих в смене менее 250 человек, предусматриваются буфеты с отпуском горячих блюд, доставляемых из столовой. Расстояние до пункта питания должно приниматься при обеденном перерыве в 30 мин не более 300 м, а при обеденном перерыве 1 ч - не более 600 м.

Количество обеденных мест в столовых и буфетах следует принимать из расчета одно место на 4 человека, работающих в дневной смене. Количество раздаточных стоек и их оборудование должны обеспечить отпуск обедов в каждом потоке в течение не более 10 мин.

Площадь отдельных рабочих помещений и кабинетов должна быть не менее 9 м 2 .

Расстояние от рабочих мест до питьевых фонтанчиков или до установок раздачи газированной воды должно быть не более 75 м.

При числе работающих 300-800 человек в литейном цехе предусматривается фельдшерский пункт и врачебный пункт - при 800- 2000 человек. Медицинские пункты размещаются на первом этаже бытовых помещений. Площадь фельдшерского пункта составляет 48 м 2 , врачебного - 66 м 2 .

7. Проектирование складских помещений

7.1 Расчет складов шихтовых и формовочных материалов

Характерной особенностью литейного производства является потребление большого количества исходных материалов. При поступлении в цех неподготовленных материалов, на складах должны быть предусмотрены подготовительные отделения: разделки шихты, дробления, размола и сушки глины, песка и др. Склад шихтовых материалов располагается параллельно плавильному отделению литейного цеха, а склад формовочных материалов - в противоположном торце литейного цеха, параллельно стержневому или обрубному отделению

Исходной базой для проектирования складов служат результаты расчетов площади закромов и всей площади складов, выполняемые в соответствии с нормами проектирования литейных цехов. Этими нормами предусматриваются: расход материалов, сроки их хранения, режим работы и фонд времени литейных цехов. Для всех участков складов проектируемого литейного цеха устанавливаем - параллельный трехсменный режим работы. Количество материалов, хранящихся на складе, определяется согласно расчетам плавильного и смесеприготовительного отделений. Расход вспомогательных материалов устанавливают на основании принятых нормативных данных по каждому виду изделия.

Расчет площади закромов складов шихтовых материалов ведется по формуле:

Fз.ш = 1,1·(f 1 +f 2 +...+fn) (7.1)

где Fз.ш - площадь закромов складов шихтовых материалов, м 2 ;

1,1 - коэффициент увеличения расчетной площади закромов с учетом их фактического заполнения;

f 1 , f 2 , fn - расчетные площади для соответствующих компонентов шихты.

Для складов формовочных материалов площади закромов определяются по формуле:

Fф.м. = 1,25·(f 1 +f 2 +...+fn), (7.2)

где f1, f2, fn - расчетные площади закромов формовочных материалов, м 2 ,

1,2 - коэффициент увеличения расчетной площади закромов с учетом их фактического заполнения

Данные по расчетам расходов формовочных материалов заносим в таблицу 7.1.

Площадь закромов шихты составит:

Fз = 1.1·(19,92 + 1,41 + 1,02 + 1,05 + 0,39) = 26,16 м 2 .

Площадь закромов формовочных материалов составит:

Fф = 1,2(2,5 + 4,97 + 5,79) = 16,58м 2

Общая площадь складов:

Fобщ = 26,16 + 16,58 = 42,74 м 2 .

Площадь на проходы и проезды составляет 10 - 15% полезной площади. Склад шихтовых материалов должен иметь участки приема и хранения, составления шихты, дробления известняка, грануляции шлака и очистки литников. Основным подъемно-транспортным средством складов шихты являются электрические мостовые краны, снабженные магнитной шайбой или грейфером.

Fпр = 0,15·42,74 = 6,41м 2 .

Площадь, занятая внутренними эстакадами и местами для разгрузки определяется длиной склада, количеством эстакад и необходимой шириной мест разгрузки:

Fэ = m·l·n (7.3)

где m –ширина разгрузки (при эстакадной разгрузке принимается равной 6-8 м),

l - длина эстакады, м, l = 24 м,

n - количество эстакад, n =1.

Fэ = 8·24·2 = 384 м2.

Площадь, занимаемая приемными устройствами для подачи материалов в производство, составляет 10-15% полезной площади:

Fпр = 0,15·142,52 = 21,38 м 2 .

Склад формовочных материалов должен иметь участки приема песка и глины, хранения формовочных материалов, сушки песка и глины, просевки песка, размола глины, приготовления глинистой суспензии.

Общая площадь склада равна:

42,74 + 6,41 + 384 + 21,38 = 454,53 м 2 .

Принимаем общую площадь склада равной 455 м 2 .

7.2 Расчет складов оснастки, стержней и отливок

Литейные цехи обладают большим количеством дорогостоящей оснастки (модели, стержневые ящики, опоки и др.), хранение которой организуется в специально оборудованных складах.. Склады модельной оснастки оборудуются подъемными средствами, стеллажами, этажерками, позволяющими хранить модели, стержневые ящики, подмодельные плиты с моделями в несколько ярусов. Транспортировка модельной оснастки в литейных цехах осуществляется вилочными электропогрузчиками или электрокарами в унифицированной таре.

Таблица 7.1 – Ведомость расхода материалов на годовую программу

Хранение опок и другой литейной оснастки предусматривается на открытой эстакаде. Отливки хранятся на складах готового литья в стеллажах, ящиках, на полу. Для хранения и транспортирования мелких и средних стержней и отливок целесообразно использовать оборотную составную тару с унифицированными размерами, позволяющую применять многоярусное хранение в стеллажах или этажерках.

Площади складов готовых стержней, моделей и стержневых ящиков принимаем в соответствии с нормами проектирования, результаты заносим в таблицу 7.2

Таблица 7.2 – Ведомость расчета складов стержней, оснастки и отливок

8. Энергетическая часть

8.1 Расчет расхода электричества

Электроэнергия в литейных цехах расходуется на технологические цели, силовые установки и освещение. Электроэнергия для технологических нужд расходуется на плавку металла, термообработку отливок и др. Силовая электроэнергия - на электропривод установленного оборудования. Общий расход электроэнергии по цеху составляет:

W = (W T + Wс)·R, (8.1)

где W T - годовой расход электроэнергии на технологические нужды, кВтяч;

Wс - годовой расход электроэнергии на электропривод силовых установок, кВтяч;

R - коэффициент потери электроэнергии в сети (R = 1,05).

Годовая потребность электроэнергии на технологические нужды рассчитывается на основе установленной мощности оборудования и годового количества его работы. Укрупненные расчеты ведутся по удельным нормам расхода электроэнергии на 1 т годного литья по формуле:

W T = Р Т ·G Г (8.2)

где Р Т - удельный расход технологической электроэнергии на 1 т годного литья, кВтяч,

G Г - выпуск годных отливок, т/год, G Г = 30000т.

Расход электроэнергии на плавку:

W T1 = 1100·30000 = 33000000 кВтяч.

Расход электроэнергии на термообработку литья:

W T2 = 230·30000 = 6900000 кВтяч.

Общий расход технологической электроэнергии:

W T = W T1 + W T2 = 33000000 + 6900000 = 39900000 кВтяч.

Годовой расход электроэнергии на электропривод силовых установок рассчитываем так же по формуле (8.2). Удельная мощность силового оборудования на 1 т годного литья 0,09 кВт·ч.

Wс = 0,09·30000 = 2700 кВт·ч.

Общий расход электроэнергии:

W = (39900000 + 2700)·1,05 = 139659450 кВтяч.

Расчет электроэнергии на освещение производится отдельно по формуле:

W О = 0,001·с·F·Тд (8.3)

где W О - годовой расход осветительной электроэнергии, кВт-ч,

с - средний расход электроэнергии за 1ч на 1м 2 площади (для производственных отделений литейного цеха с=15…18 Вт, складских помещений с=8…10 Вт и бытовых с =8 Вт),

F - освещаемая площадь, м 2 ,

Тд - годовое число часов осветительной нагрузки, ч, Тд = 2300ч.

W О = 0,001·(5·6822 + 9·42.74 + 8·450)·2300 = 69288.28 кВт-ч.

8.2 Расчет потребности на сжатый воздух

Укрупненный расчет расхода воздуха ведется на 1 т годного литья по формуле:

Q = 1,5·q·G (8.4)

где q - расход сжатого воздуха на 1т годного литья, м 3 , q = 800 м 3 ,

G - выпуск годных отливок, т/год, G = 300000т.

Q = 1,5·800·30000 = 36000000 м 3 .

8.3 Расчет потребности воды

Вода в литейных цехах используется для охлаждения отливок, охлаждения плавильных агрегатов, увлажнения формовочной смеси, гидроочистки отливок и др. Расход воды на охлаждение оборудования определяется по ее удельному расходу на 1т годного литья и составляет 13 м 3 .

Годовая потребность воды в данном цехе:

13·30000 = 390000 м 3 .

Расход воды для приготовления формовочных смесей определяется по формуле:

Vв = у·Рн/100 (8.5)

где Vв - расход воды на год, м 3 ,

у - процент влаги в смеси, у = 5%

Рн - годовой расход неуплотненной смеси, м 3 .

Годовой расход неуплотненной смеси можно определить:

Рн = Ру·0,757 (8.6)

где Ру - годовой расход уплотненной смеси т,

Рн = 0,757·117337.5 = 88824.5 м 3 ,

Vв = 5·88824.5/100 = 4441.2 м 3 .

Расход воды на охлаждение плавильных печей составляет 10…15 м 3 на одну тонну годного литья или 12·30000 = 360000м 3 .

8.4 Расчет потребности топлива и пара

Топливо и пар в виде газа, мазута, кокса, в литейном цехе используется для подогрева и сушки ковшей и других целей

Укрупненные расчеты ведутся по удельным нормам расхода на 1 т жидкого металла и 1 т годного литья.

Сушка песка в пневмопотоке: 125000 кКал на 1т песка.

125000·20660 = 2582500000кКал

Сушка и подогрев ковшей: 70000 кКал на 1т жидкого металла.

44929.5·70000 = 3145065000 кКал

На технологические нужды: 300000 кКал на 1т годного, или

30000·300000 = 9000000000 кКал

Всего по цеху:49091800000 кДж

Пар в литейных цехах применяется для отопления и вентиляции помещений. Расход пара определяют из расчета возмещения тепловых потерь здания, которые составляют 60…80 кДж/ч на 1 м 3 здания и 90…120 кДж/ч при искусственной вентиляции.

Годовая потребность пара на отопление и вентиляцию в тоннах определяется:

Qп = q т ·m·V/(i·100) (8.7)

где q т - расход тепла на 1 м 3 здания, кКал/ч, q т = 15 кКал/ч,

m - количество часов в отопительном периоде, m = 4320 ч,

V - объем здания, м 3 , V =39453.6м 3 ,

i - теплота испарения, ккал/ч, i = 540 кКал/кг.

Qп = 15·4320·39453.6/(540·100) = 47344.32т.

9. Строительная часть

9.1 Тип здания, элементы конструкции здания цеха

Здание цеха одноэтажное, имеет прямоугольную форму, состоит из продольных и поперечных пролетов с отношением длины здания к ширине. В таком здании обеспечивается эффективная механическая вентиляция, аэрация и освещение. Ширина всех пролетов – 24 м, высота до подкранового рельса – 12,65м, высота до низа конструкции покрытия – 18,0 м.

Для литейных цехов проектируют здания каркасного типа. Несущий каркас состоит из колонн, установленных на фундаментах и связанных балками и фермами. Колонны и опирающиеся на них фермы образуют поперечные рамы, которые связаны в продольном направлении фундаментными обвязочными балками, подкрановыми балками.

Конструкция здания по роду применяемого строительного материала - смешанная - металлические и железобетонные конструкции. Выбор строительной конструкции здания зависит от назначения литейного цеха; массы выпускаемой продукции, применяемого технологического оборудования, способов механизации производства, нагрузок от технологического и кранового оборудования, а также объемно-планировочного решения здания.

Фундаменты применяются сборные, железобетонные. Колонны подразделяют на наружные и внутренние. Шаг колон по наружной оси принимаются равным 6 м, по внутренней 12 м, что предопределяется длиной ограждающих конструкций (стеновых панелей длиной 6м. Железобетонные колонны - сборные, типовые, прямоугольного сечения.

Колонны имеют консоли для опирания подкрановых балок. Колонны имеют сечение для бескрановых пролетов - 40х40 и 40х60 см, для крановых - 60Х80 и 80Х100 см. Для пролетов, обслуживаемых кранами Q > 50 т, при тяжелом режиме работы кранов применяют двухветьевые колонны, поперечное сечение которых может достигать 100х250 см. Подкрановые балки для кранов Q < 20 т применяют железобетонные таврового сечения, для кранов Q> 20 т при шаге колонн 12 м – металлические.

Покрытие здания зависит от объемно-планировочного решения и применяемого материала. Для строительства проектируемого литейного цеха применяем сборные железобетонные и металлические балки фермы. Для литейных цехов, имеющих большое число вентиляционных коммуникаций, к которым относится и проектируемый цех, рекомендуются безраскосные фермы. Фермы устанавливают на колонны и на подстропильные фермы. Подстропильная ферма поддерживает стропильную, и опирается на колонны средних рядов, расположенные через 12 м.

Стены здания цеха подразделяются на несущие, самонесущие, фахверковые. Несущие стены, воспринимающие нагрузку от перекрытия, выполняют из кирпича. Самонесущие стены несут функцию ограждающей конструкции и воспринимают нагрузки от силы тяжести, гибко связаны с каркасом здания. Фахверковые стены, применяемые для ограждения торцов пролетов, не воспринимают никаких нагрузок, сила тяжести передается на каркас, к которому эти стены крепятся. Для обеспечения устойчивости кирпичные стены усиливают пилястрами, в каркасных зданиях устанавливают дополнительные стойки фахверка на самостоятельных фундаментах.

В качестве стенового материала в проектируемом цехе используются керамзитобетонные панели.

Фундамент, колонны, стены и перекрытия образуют несущий остов здания, воспринимающий на себя все нагрузки. Все здание опирается на основание - слой грунта, прочностью 2,0…2,5 кг/см 2 .

Кровельное покрытие зависит от типа покрытия здания, климатических условий местности и внутреннего режима помещения. Кровля для нашего цеха проектируется фонарной. В каркасных зданиях по сборным железобетонным фермам укладывают стальной штампованный настил. Наиболее употребительны рулонные многослойные кровли из водостойких материалов, которые укладывают по битумной мастике на слой утеплителя. Так как здание цеха имеет много пролетов, необходимо устроить внутренний отвод воды через воронки в кровле и стояки в ливневую канализацию.

Тип фонарей производственных зданий назначают в соответствии с технологическими и санитарно-гигиеническими требованиями и климатическими условиями района строительства. Устраиваемые на кровле производственных зданий фонари подразделяют на световые, аэрационные и светоаэрационные, по расположению относительно пролетов - на ленточные и точечные. Для центральной климатической зоны в помещениях с большими тепловыделениями применяются светоаэрационные двусторонние фонари с вертикальным остеклением.

Расстояние от торцов фонарей до наружных стен здания или до стен в местах перепадов высот здания принимают равным шагу стропильных конструкций (6 или 12 м).

Одним из важных элементов здания являются полы, стоимость изготовления которых составляет 10-20% стоимости здания. Конструкции полов состоят из покрытия, прослойки, стяжки и основания. В литейных цехах полы должны обладать высокой прочностью и стойкостью к износу и воздействию агрессивных средств. В зависимости от вида производства нагрузки на полы колеблются от 0,5 до 5…10 т/м 2 и более, поэтому высокие требования предъявляются не только к устройству особо прочных покрытий, но и их подготовке (прослойки и стяжки. Участки полов, подвергающиеся значительным механическим воздействиям, целесообразно облицовывать стальными штампованными перфорированными плитами толщиной 1,5 или 3 мм или рифлеными плитами толщиной 8 мм с анкерами. В зависимости от характера производства и нагрузок на полы и перекрытия в отделениях литейного цеха применяют различные типы полов.

9.2 Отопление и вентиляция

В качестве теплоносителя для обогрева литейных цехов применяют горячую воду или пар.

Тепло расходуется на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха, поступающего в цех материала и транспорта, потери через стенки здания и строительные конструкции, ворота, проемы и др. Количество поступающего воздуха через ворота и проемы в цехах, не защищенных от ветра или оборудованных вытяжной вентиляцией, составляет 11000 м 3 /ч на 1 м 2 проема. При отоплении цеха с помощью приточной вентиляции температура подаваемого воздуха должна быть не более 70°С, при этом приточная вентиляция устанавливается на высоте более 3,5 м от уровня пола. Если подача воздуха осуществляется на высоте 3,5 м от пола, температура его не должна превышать 45°С, а рабочее место устанавливается не ближе чем на 2 м. В формовочных отделениях приточная вентиляция должна обеспечивать минимально трехкратный воздухообмен. Очистка цеха от пыли и газов производится вытяжной вентиляцией. В местах с выделением большого количества пыли и газов устанавливаются местные отсосы. Вентиляционные установки должны поддерживать заданные температурный режим в цехе и содержание газов, пыли и паров в допустимых концентрациях. На складах вентиляция предусматривается только при наличии оборудования, выделяющего пыль или газы.

9.3 Освещение

Освещению рабочих мест и участков должно уделяться большое внимание. Плохое освещение отрицательно влияет на трудоспособность работающего, что вызывает снижение производительности труда. Литейные цехи освещаются естественным и искусственным светом. Естественное освещение осуществляется через окна и фонари, а искусственное – электролампами различных типов. Нормальная освещенность рабочего места не должна давать резких теней и слепить работающего. В производственных помещениях применяется общее и местное освещение. Светильники общего освещения с лампами накаливания устанавливаются на высоте не менее 3…4 м от уровня пола, а светильники местного освещения - на высоте 2,5 м. Местное освещение проектируется с напряжением не более 36 В, переносное - не выше 12 В. В литейных цехах предусматривается аварийное освещение, величина которого на рабочих местах составляет 10% нормы местного освещения.

10. Внутрицеховой транспорт

К внутрицеховому транспорту относятся все виды подъемно-транспортных средств, обеспечивающие технологический процесс изготовления отливок. Выбор подъемно-транспортного оборудования зависит от серийности производства, вида и дистанции перемещаемого груза, массы отливок и характера расположения оборудования. Внутрицеховой транспорт делится на транспорт периодического, непрерывного действия и пневматический. К транспорту периодического действия относятся мостовые и консольные краны, кран-балки, электротельферы, пневматические и механические подъемники, механизированные тележки. Транспорт непрерывного действия - напольные и подвесные конвейеры различных типов и назначения, рольганговые линии, элеваторы. Для перемещения сыпучих материалов применяются пневмотранспортные установки. Дистанция перемещения материалов достигает 100 м. В зависимости от концентрации система потребляет в среднем энергии 1…1,5 кВт·ч на 1 т перемещаемого материала.

В таблице 5.3 приведены нормы для определения количества мостовых кранов в проектируемом цехе.

Таблица 10.1 – Нормы для определения количества мостовых кранов

Список используемой литературы

1. И.З. Логинов. Проектирование литейных цехов. Минск, Вышэйш. школа, 2005 г. – 320 с.

2. Н.А. Рыбальченко. Проектирование литейных цехов. Харьков, ХГУ, 2004 г. – 308 с.

3. П.Н. Аксенов. Оборудование литейных цехов. Москва, Машиностроение, 1997 г.

4. В.Я. Сафронов. Справочник по литейному оборудованию. Москва, Машиностроение, 1995 г. – 312 с.

5. Кнорре. Проектирование литейных цехов. Москва, Машиностроение, 1997 г

Аннотация

Введение

1. Общая часть

2. Конструкторская часть

3.1.7 Контроль блоков

3.2.3 Обезжиривание модельных блоков

3.2.4 Нанесение керамического покрытия

3.2.5 Сушка блоков

3.2.6 Удаление модельной массы

3.2.7 Прокаливание оболочковых форм

3.2.8 Регенерация керамического покрытия

3.2.9 Формовка оболочек в опоку

3.3 Обоснование выбора сплава для заданной отливки

3.3.1 Общие подходы к выбору сплава

3.3.2 Механические и литейные свойства сплава

3.4 Плавка и заливка сплава

3.5 Охлаждение

3.6 Очистка отливки от керамики

3.6.1 Выбивка форм и отбивка керамики

3.6.2 Отрезка литниковой системы

3.6.3 Обдувка отливки электрокорундом

3.7 Разделка и заварка дефектов зачистка

3.8 Контроль качества отливок

3.8.1 Контроль химического состава сплава

4. Организация ремонтной службы оборудования и оснастки

5. Расчет площадей цеха

6. Складское хозяйство

6.1 Расчет складских площадей

7. Организация грузопотоков в цехе

8. Строительная часть

8.1 Элементы конструкции зданий

9. Организационно-экономическая часть

9.1 Технический уровень производства

9.2 Организация производства и управления

9.4 Расчет фонда оплаты труда персонала цеха

9.5 Расчет стоимости основных производственных фондов

9.6 Расчет дополнительных капитальных затрат

9.7 Расчет материальных затрат

9.8 Расчет энергетических затрат

9.9 Смета цеховых расходов

9.10 Смета затрат на производство

9.11 Основные технико-экономические показатели

9.12 Расчет экономической эффективности внедрения новой техники и технологии

10. Безопасность и экологичность проекта

10.1 Обеспечение безопасности на рабочем месте

10.2 Идентификация и анализ опасных и вредных производственных факторов

10.2.2 Организация вентиляции

10.2.3 Организация отопления производственных и служебных помещений

10.2.4 Организация производственного освещения

10.2.5 Шум и вибрация

10.3 Мероприятия по снижению вредного воздействия рассмотренных ОВПФ

10.4 Расчет пылевой нагрузки

10.5 Расчет вентиляции

Специальная часть выпускной квалификационной работы

Введение

11. Обзор литературных источников

11.1 Шприцы пистолетного типа для запрессовки модельного состава

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

11.3 Пневматический настольный пресс

11.4 Установка для запрессовки модельной массы

11.5 Шприц-машина модель 659А

11.6 Заключение по литературному обзору

11.7 Модернизация установки для запрессовки модельной массы

11.7.1 Описание работы модернизированной установки для запрессовки модельной массы

11.8 Аналитический расчет рабочего процесса устройства

11.8.1 Расход сжатого воздуха на запрессовку одной пресс - формы

11.8.2 Подбор шестеренчатого насоса

11.8.3 Расчет нагревательных элементов

Заключение

Список использованной литературы

Аннотация

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

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

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

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

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

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

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

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

проект цех литье деталь отливка

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1. Общая часть

1.1 Производственная программа цеха

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

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

Таблица 1.1 - Параметры выбранных деталей

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

Количество отливок для выполнения годовой программы:

где М - годовая мощность цеха, т;

Масса отливки, т;

k i - количество отливок на изделие, шт.

Количество отливок на изделие:

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

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

Масса отливок на изделие:

Количество отливок на запчасти:

Масса отливок на запчасти:

Количество отливок на брак механических цехов:

Масса отливок на брак механических цехов:

Результаты расчета приведены в таблице 1.2

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

Масса литников по программе:

где - вес отливки с литниковой системой, т.

Масса отливок на технологически неизбежный брак:

где - технологически неизбежный брак по отливке, %

Масса отливок на технологические потери:

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

Масса жидкого металла:

Масса угоревшего металла:

где - угар элементов шихты при плавке, %;

Металлозавалка:

Результаты расчета приведены в таблице 1.3

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

Число модельных блоков на программу:

Число моделей в блоке.

Масса модельного состава на одну модель:

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

Масса модельного состава на один блок:

где - объем литниковой системы и модельного стояка, дм3.

Масса модельного состава на программу:

Количество модельных блоков на программу с учетом потерь:

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

Количество модельного состава на программу с учетом потерь:

Количество оболочек на программу с учетом потерь:

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

Количество суспензии на программу с учетом потерь:

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

Количество блоков отливок на программу с учетом потерь:

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

Количество отливок на программу с учетом потерь:

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

Масса отливок на программу с учетом потерь:

Металлозавалка на программу с учетом потерь:

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

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

1.2 Структура цеха. Транспортно-технологическая схема

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

Цех состоит из четырех основных производственных подразделений:

.Модельное;

2.Отделение изготовления оболочковых форм;

.Плавильно-заливочное;

.Обрубное.

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

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

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

1.3 Режим работы и фонды времени

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

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

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

) календарный Ф к = 365×24=8760 ч.

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

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

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

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

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

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

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

Расчет Ф эф одного работающего представлен в таблице 9.3.

2. Конструкторская часть

2.1 Обоснование способа производства

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

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

из жаропрочного сплава с направленной (монокристаллической) структурой;

с высокой чистотой и точностью поверхности.

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

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

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

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

2.2 Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью отливки понимают соответствие ее конструкции требованиям литейного производства.

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

Оценка технологичности заключается в следующем:

) проверка толщины стенки отливки во всех сечениях;

) проверке равномерности сечения в различных местах конструкции;

) анализ конфигурации отливки.

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

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

2.3 Разработка технологии получения отливки ЛПВМ

Рисунок 2.1 - Общая схема технологического процесса

2.3.1 Оформление чертежа "Элементы литейной формы"

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

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

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

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

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

2.3.2 Выбор типа и расчет литниково-питающей системы

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

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

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

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

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

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

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

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

2.3.3 Расчёт элементов питания методом вписанных сфер

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

Шейка прибыли рассчитывается по следующим формулам:

§Толщина (диаметр):

ш= (1.1,2) хDу= (1.1.2) х70=70.84мм

Примем aш=70мм.

§Ширина:

ш=aш=70мм.

§Высота:

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

Примем hш=20мм.

§Толщина нижнего основания:

п=k1хDу=1,55х70=108мм,

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

§Ширина нижнего основания:

п=aп=108мм;

§Угол при вершине конуса: a=10.15°.

§Высота прибыли:

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

Принимаемh¢n= 180мм.

§Радиус действия прибыли:

д=k3хDУ=2,5х70=175мм,

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

2.3.4 Разработка чертежа отливки

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

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

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

2.3.5 Конструирование пресс-формы модели

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

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

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

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

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

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

2.3.6 Оценка экономической целесообразности разработанной технологии

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

Известно: вес отливки равен 18 кг,

вес литниково-питающей системы равен 40 кг,

вес детали по чертежу равен 12 кг.

Выход годного:

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

, (2.3.6.2)

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

ВГ =18 / (18+ 40) *100% = 31%.

Коэффициент использования заготовки:

, (2.3.6.3)

где Qдет - вес детали по чертежу, кг.

КИЗ = 12/18 = 0,66.

Коэффициент использования металла:

, (2.3.6.4)

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

, (2.3.6.5)

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

н. р. = 20;

КИМ = 18 /20 =0,9

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

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

3. Технология изготовления отливки Матрица

3.1 Технология изготовления модели

3.1.1 Подготовка исходных материалов

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

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

Приготовление мочевины.

Дробление мочевины.

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

Размол мочевины.

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

Сушка мочевины.

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

Рассев мочевины.

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

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

Подготовка модельного состава ЗГВ - 101.

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

Примечания:

подготовку модельного регенерата производят аналогично,

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

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

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

3.1.2 Приготовление модельной массы МВ

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

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

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

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

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

Последовательность процесса.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 3.1 - Техническая характеристика установки модели ПБ 1646:

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

Рр=38324,24/ (1812*20) =1,06;

Rз = 1,06/2 = 0,53.

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

3.1.4 Изготовление модели детали

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

Требования к пресс - формам.

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

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

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

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

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

Запрессовка модельной композиции.

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

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

Запрессовку модельной массы производится на пневмопрессах М31

Расчет потребного количества оборудования производится по формуле:

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

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

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

R H - коэффициент неравномерности;

для серийного производства:

H = 1 - 1,2;

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

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

R з = 1,22/2 =0,61.

Т.о. необходимое количество прессов 2 штук.

Таблица 3.2 - Техническая характеристика пневмопресса М31

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

3.1.5 Контроль моделей и их отделка

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

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

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

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

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

3.1.6 Сборка модельных блоков

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

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

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

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

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

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

На всех элементах литниковой системы чертилкой указывают индекс материала.

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

3.1.7 Контроль блоков

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

3.2 Технология изготовления керамической оболочки

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

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

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

3.2.1 Приготовление исходных материалов

3.2.1.1 Приготовление гидролизованного этилсиликата

Исходные материалы:

§Этилсиликат 40 ГОСТ 26376-80;

§Растворитель - спирт этиловый (головная фракция);

§Кислота соляная - ГОСТ 3118-77;

§Вода дистиллированная;

§Кислота уксусная.

1. Гидролиз ЭТС

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

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

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

Таблица 3.3 - Состав гидролизованного ЭТС-40

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

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

Последовательность процесса.

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

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

Гидролизат должен обеспечивать следующие показатели:

2 = 18¸22 %= 0,18¸0,24 %

Вязкость - 9,5¸11,5 сантистоксов.

Вязкость гидролизата проверяется перед выдачей для работы.

3.2.1.2 Подготовка дистенсилиманита

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

3.2.2 Приготовление керамической суспензии

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 1. Планировка цеха литья под давлением

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

Машины для литья под давлением должны быть размещены так, чтобы можно было свободно подойти к любой из них и производить ремонт и демонтаж одной машины без остановки других. Около машины устанавливают переносные экраны или стационарные ограждения, предназначенные для защиты работающих от брызг расплава при неплотном закрытии пресс-формы.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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