АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЛИНИИ | Металлолом

I. линия ЛИТЬЯ в ОБЫЧНЫЕ КОКИЛИ

Наибольшая эффективность достигается при производстве отливок на автоматизированных линиях. Такие линии применяют в условиях крупносерийного и массового производства. Они явля­ются в основном специализированными. При выпуске более широ­кой номенклатуры отливок успешно применяют поточные линии, состоящие из стационарных однопозиционных полуавтоматических кокильных машин [53]. Автоматизированные линии обычно про­ектируют на базе многопозиционных карусельных кокильных машин. В линии встраивают заливочные машины, устройства для очистки кокилей и нанесения защитных покрытий, а также меха­низмы, осуществляющие ориентированную передачу стливок из кокиля в устройство для автоматического отделения литниковой системы и выбивки песчаных стержней. Перечисленное оборудова­ние, связанное единой системой управления, составляет основу линий литья в кокили.

В линии могут входить также плавильные агрегаты, автоклавы для обработки чугуна магнием, агрегаты для термической обра­ботки отливок, транспортные устройства для подачи жидкого металла, передачи отливок на финишные операции и удаления технологических отходов, установки и приборы для контроля отливок, оборудование для очистных операций.

Линия мод. А35 для литья из чугуна с шаровидным графитом стоек тракторных плугов. Линия (рис. 178) многие годы успешно эксплуатируется на Одесском заводе сельскохозяйственного машиностроения им. Октябрьской революции (разработана в НИИСЛ) [98].

Линия состоит из четырех участков: плавильного, заливочно – кокильного, термообработки и очистки отливок. Жидкий чугун в ковшах емкостью 500 кг передается для модифицирования в ка­меры 5, а затем поступает к двухпозиционной заливочной машине 3. Ковши транспортируются с помощью винтовых подвесок с меха­низированным приводом перемещения и подъема ковша. Металл заливается в кокили, установленные на восьми – или шестипози- ционных карусельных машинах 7 и 1. Управление заливочной и карусельной кокильной машинами дистанционное и осуществля­ется оператором с общего пульта 2. Отливки извлекаются из кокиля манипулятором 8 и подаются в механизм 9 для отбивки литниковой системы и далее по конвейеру 10 поступают на прием­ный стол И, где манипулятором 12 укладываются на поддоны термоагрегата. Отожженные отливки после частичного охлажде­ния в баке 17 поступают на дробеметную очистку и зачистку шли­фовальными кругами.

Рис. 178. Комплексно-механизированная линия литья стоек тракторных плугов! 1 и 7 — кокильные карусельные машины; 2 — пульт управления; 3 — заливочная ма­шина; 4 — монорельс; б — камера модифицирования; 6 — вагранки; 8 — манипулятор съема отливок из кокиля; 9 — механизм отбивки литников; 10 — конвейер; 11 — прием­ный стол; 12 — манипулятор укладки горячих отливок на поддоны; 13 — поддон; 14 — монорельс возврата поддонов; 15 — термоагрегат; 16 — кантователь’поддонов; 17 — бак охлаждения; 18 — дробеметиая камера

В линии попеременно работают две карусельные кокильные машины: шестипозиционная пневматическая машина мод. JI125 восьмипозиционная гидравлическая машина мод. Л484 (представ­лена в виде схемы на рис. 172). Внешний вид заливочно-кокильного участка линии со стороны машины мод. Л484 показан на рис. 179. На переднем плане видна заливочная машина.

Извлечение отливок из кокиля и передача их в механизм для отбивки литниковой системы производится выталкивателем и ма­нипулятором. После захвата отливки клещами манипулятора вклю­чается гидроцилиндр выталкивателя. Штыри выталкивателя идут вперед и через знаковые гнезда неподвижной половины кокиля, в которые устанавливаются песчаные стержни, выталкивают

Рис. 179. Заливочно-кокильный участок линии литья стоек тракторных плугов

Отливку. Далее манипулятор переносит ее на приемник механизма 9 (см. рис. 178) автоматического отделения литников. Там отливка захватывается скобой за среднюю часть, клещи манипулятора разжимаются и возвращаются в исходное положение.

После отбивки литниковой системы отливка скатывается по склизу на конвейер 10, по которому передается к приемному столу 11. Отходы проваливаются в зазор между полотном конвейера и металлоконструкцией стола, а детали соскальзывают в определен­ном положении на наклонный стол. Оператор включает подъем стола, отливка захватывается клещами гидравлического манипуля­тора 12. Манипулятор имеет цилиндры подъема и разворота на 180° и механизм перемещения по бирельсовому пути от приемного стола к поддону.

Нагруженный отливками поддон 13 подается с помощью подъем­но-поворотного стола и механизма подачи в загрузочную зону тер­моагрегата 15 между толкателем и заслонкой печи.

Огжиг производится в механизированном термоагрегате 15, состоящем из двух проходных двухрядных печей (для первой и второй стадий термической обработки) и водяной ванны. Пере­мещение поддонов с отливками внутри печей, выгрузка отливок и возврат порожних поддонов под загрузку полностью автомати­зированы.

Техническая Характеристика линии: масса отливаемых деталей до 50 кг; производительность 120 шт/ч; емкость различного ковша 500 кг, число обслужи* вающих рабочих в смену 9 чел.

Особенностью линии является жесткая связь между ее отдель­ными механизмами, а также усложненная схема передачи отливок от механизма отбивки литниковой системы к манипулятору для укладки отливок на поддоны термоагрегата. Наличие здесь кон­вейера, на котором отливки теряют ориентированное положение, значительно усложнили конструкцию манипулятора. К недостат­кам линии следует также отнести наличие ряда ручных операций: окраска и очистка кокилей, установка стержней. Применение в гидросистеме линии минерального масла иногда приводит к возгораниям в зоне заливки.

Линия мод. А58 для изготовления чугунных станин электро­двигателей 5-го габарита (II на рис. 180). Линия разработана на базе шестнадцатипозиционной карусельной кокильной машины мод. Л430М (см. рис. 174).

Заливка металла в кокили осуществляется из ковшей, установ­ленных в кассеты двухпозиционной ковшовой заливочной машины (рис. 180). Металл периодически подается в ковш из барабанного обогреваемого грзом миксера, смонтированного рядом с заливочной машиной. Вытолкнутая из кокиля отливка манипулятором 13 передается на конвейер, который переносит ее к механизму от­бивки литника 10. Далее отливка подается к манипулятору 11, который устанавливает их на загрузочные тележки термоагрегата 12, состоящего из двух проходных электропечей с роликовым подом. Загрузочными тележками отливки поочередно подаются к каждой печи и проталкиваются в нее гидравлическим толкателем.

Прошедшие отжиг отливки попадают в душирующую камеру, установленную в торце термоагрегата, где охлаждаются до 70— 80° С. Далее отливки передаются ленточным конвейером в отделе­ние зачистки и контроля литья. Основные агрегаты линии кмеют гидравлический привод от общей насосной установки. Линией управляет оператор с центрального пульта управления 6.

Техническая характеристика линии: производительность 100 шт/ч (8000 т/год); масса отливки 27,5—31,5 кг; емкость заливочного ковша 500 кг; установленная мощность 130 кВт; габаритные размеры 35X9,45 м.

Линия мод. А57 для изготовления щитов и лап электродвига­телей. В состав линии (/ на рис. 180) входят две поочередно рабо­тающие восьмипозиционные карусельные кокильные машины 4, пластинчатый транспортер 5 непрерывного действия для переноса

Рис. 180. Автоматизированные линии для литья деталей электродвигателей:

I — линия для литья щитов; 11 — линия для литья стаиии; / — плавильные тигельные печи; 2 — газовый миксер; 3 — ковшовая двухпозициоииая машина; 4 — карусельная кокильная машина для подшипниковых щитов; 5 — транспортер; $ — пульт управления; 7, 11, 13 — манипуляторы; 8 н 12 — термоагрегаты; 9 — карусельная машина для ста­ции; /0 — механизм отбирки литиикор

Отливок к термоагрегату 8, манипулятор 7, термоагрегат с камерой охлаждения.

Заливка чугуна в кокили производится двухпозиционной заливочной машиной 3 из ковшей емкостью 100 кг. Ковши попол­няют из рядом стоящих миксеров 2 емкостью 2 т.

Отлитые детали выталкиваются из подвижной половины кокиля и падают в ориентированном положении на пластинчатый транс­портер. При этом происходит отделение литников. Отливки и литники подаются к загрузочному склизу, устроенному таким образом, что отливки попадают в термоагрегат, а литники прова­ливаются в специальную емкость.

Линией управляет оператор с центрального пульта. Линия проста и надежна в эксплуатации.

Основные данные линии: производительность 200—220 заливок в час; масса отливаемых деталей 3—8 кг; размеры подкокильных плит, мм: ширина 970, высота 450; ход плиты 230 мм; усилие смыкания кокилей 500 кН (5000 кгс); габа­ритные размеры линии (длинах ширина) 42X17 м.

Линия мод. А48 для литья ступиц автомобильных прицепов.

По своей компоновке она несколько отличается от описанных выше линий. В состав линии входят: камера-автоклав, двух – позиционная заливочная машина, двенадцатипозиционная кару­сельная кокильная машина (см. рис. 176), выбивная решетка, конвейер, электротали для транспортировки металла с по­мощью тельферов и две автоматизированные рольганговые элек­тропечи.

Жидкий чугун в ковшах емкостью 350 кг транспортируется от вагранок электроталями сначала к камере-автоклаву для модифи­цирования чугуна, а затем к двухпозиционной заливочной ма­шине. Операции, выполняемые на карусельной машине, ясны из ее описания (см. гл. XIX).

Выталкиваемые из кокилей отливки соскальзывают по наклон­ному желобу на выбивную решетку. После выбивки стержней от­ливки попадают на цепной транспортер, который подает их к за­грузочному устройству печей.

Загрузочное устройство подает отливки в контейнеры, пооче­редно заталкиваемые в две рольганговые электропечи. На выходе из печей отливки выгружаются из опрокидываемых контейнеров в емкость, куда подается вода для охлаждения отливок, а из нее цепным конвейером передаются в очистное отделение. Порожние контейнеры по конвейерам подаются к загрузочному устрой­ству.

Основные данные линии: производительность 115 отл/ч; металлоемкость кокилей 26 кг; привод основных агрегатов линии — гидравлический; габарит­ные размеры линии в плане (длинах ширина) 23X9 м.

2. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗАЛИВКИ КОКИЛЕЙ

Техиико-экоиомические предпосылки механизации заливки,

К основным преимуществам машинной заливки следует отнести общее повышение эффективности всего комплекса технологиче­ского оборудования линии, участка и цеха. Применение механизи­рованной и в особенности автоматизированной заливки открывает большие возможности экономии металла, достигаемой уменьшением массы литниковой системы, ликвидацией сплесков и сливов, сокра­щением брака, а также уменьшением массы отливок, стабилиза­цией их размерной и массовой точности [136]. Механизированная заливка позволяет снизить брак (по вине заливщиков) вследствие стабилизации процесса заливки, ликвидации недоливов, уменьше­ния газовых и шлаковых включений и т. д. В отдельных случаях брак может быть снижен на 50% [75].

Экономическая эффективность механизированной заливки за­висит от производительности кокильной машины, типа применяе­мой заливочной машины, металлоемкости форм, степени использо­вания линии.

Значение механизации и автоматизации заливки не ограничи­вается экономическими показателями. Важнейшим преимуществом является ликвидация тяжелого ручного труда в зоне с повышенной температурой и загазованностью, возможность удалить человека из опасной зоны и создать ему нормальные санитарно-гигиениче­ские условия труда.

Особеииости и требования к заливочным устройствам. На выбор способа вылива расплава, системы дозирования и других важней­ших параметров заливочных устройств определяющее влияние оказывают следующие особенности заливки кокилей: узкий интер­вал допустимых колебаний расходов (по массе) расплава (не более 2% [168]); необходимость снижения скорости заливки в конце процесса в связи с затрудненной вентиляцией полости металли­ческой формы; разнообразие программ заливки вследствие приме­нения литниковых систем с различными функциями и конструктив­ными особенностями.

Успешному решению механизации и автоматизации заливки способствует выполнение ряда требований, предъявляемых к ли­тейным формам и транспортным средствам для них [136 ]: унифика­ция места расположения заливочной чаши и ее размеров, а также места расположения выпора (при его наличии); фиксированное расположение кокиля относительно транспортного средства (кару­сельной машины или рольганга) и заливочного устройства.

Классификация устройств для заливки. В связи с многообра­зием особенностей процесса заливки, требований к заливочным устройствам и связанными с ними транспортных средств, конструк­ций кокильных машин и линий существует большое количество различных видов заливочных устройств — машин, установок, печей. Заливочные машины классифицируют на две группы по признакам устройства и признакам назначения. В качестве основ­ных признаков устройства принят способ вылива расплава, система дозирования и регулирования расхода расплава. В каче­стве основных признаков назначения приняты конструктивное исполнение, компоновка с дополнительными средствами, вид заливаемого сплава и поддержание температуры расплава.

По виду заливаемого сплава заливочные установки разделяются на установки для заливки чугуна, алюминиевых сплавов и стали; по методу дозирования: установки с дозированием по заполнению формы, по массе, по продолжительности вылива и по объему дозы металла. По конструктивному исполнению различают заливочные установки с наклоняемой емкостью (ковшовые), с пневматической выдачей металла, магнитогидродинамические, со стопорной разда­чей металла.

Дозирование может быть осуществлено: 1) по объему: мерным ковшом, мерным приспособлением, вытеснением металла пробкой, мерной чушкой, вытеснением металла газом; 2) по массе: взвешива­нием металла в ковше, взвешиванием формы; 3) по продолжитель­ности: с помощью реле времени при выливе металла через носок секторного ковша; выливом через калиброванную втулку из сто­порного ковша; заливкой с помощью поворотных желобов, а также с помощью конических ковшей, поворачиваемых по копиру; 4) по заполнению кокиля с помощью контроля уровня металла в выпоре оптическим реле, тепловым реле, приборами изотопного контроля, заполнением кокиля под низким давлением и вакуумным всасы­ванием, с помощью контактного датчика, вмонтированного в ко­киль.

При заливке кокилей чугуном наибольшее распространение получили установки с наклоняемой емкостью, с пневмовыдачей металла и электромагнитные.

Заливочные установки с наклоняемой емкостью. На рис. 181 показана схема установки заливочной машины мод. Л396 с ков­шами емкостью 75 кг комплектно с газовым миксером емкостью 2 т. Этот комплекс входит в состав линии литья щитов, описанной в предыдущем параграфе и показанной на рис. 180. Кроме гидро­цилиндра 6 наклона ковшей для заливки, машина имеет гидро­цилиндр 7 наклона ковшей на позиции заполнения расплавом из миксера 1. С помощью гидроцилиндра 7 можно сливать остатки расплава из ковша в изложницу 8, расположенную под миксером 1. Машина оборудована устройством для автоматического прекра­щения заливки (отсечки струи) по сигналу электроконтактного датчика уровня, встроенного в заливаемый кокиль. Точность дози­рования — 2—3% [135].

Машина работает в автоматическом режиме. При подходе ко­киля на позицию заливки ковш поворачивается и металл поступает в форму. По достижении уровнем металла контактного датчика подается команда на реверс ковша. Производительность машины до 200 заливок в час при дозе 4—5 кг.

В СССР разработана гамма аналогичных установок с ковшами емкостью от 250 до 2500 кг чугуна (три типо-размера).

Заливочные установки с?пневматической выдачей металла. Установки этого типа получили довольно широкое распростране­ние при заливке кокилей алюминием. Схема пневматических доза­торов серии Д показана на рис. 182. Они представляют собой герме­тичную камерную электропечь сопротивления 1, оборудованную крышкой 4 и люком 3 для долива металла.

Имеется обогреваемый металловод 5, выполняемый из асботер – мосиликатной трубы с калиброванной втулкой 6. После герметиза­ции камеры по команде с пульта в пространство над металлом подается сжатый воздух. Металл поднимается по металловоду и достигает уровня калиброванного отверстия. В этой зоне установ­лен датчик, который подает сигнал на начало дозирования, осуще­ствляемого по времени.

Главным достоинством установок является отсутствие металли­ческих подвижных частей, ковшей, соприкасающихся с жидким алюминием, а также сифонная выдача сплава. Однако эти доза­торы имеют и ряд недостатков: низкую точность дозирования (особенно для малых доз), большую инерционность (большую про­должительность набора и сброса давления), необходимость оста­новки установки для пополнения металлом, большое зеркало

Расплава и недолговечность металловода.

Рис. 181. Ковшовая заливочная машина в комплекте с газовым миксером:

1 — миксер; 2 — ограждение; 3 — лоток; 4 — поворотная рама; 5 — ковш; 6 — гнд – роцилиндр поворота ковша; 7 — гндроци – линдр для механизации слива остатков ме­талла; 8 — изложница

Существенное влияние’на точ­ность дозирования оказывают

Рис. 182. Схема пневматического дозатора для заливки алюминиевых сплавов:

1 — электропечь сопротивления; 2 — ван – иа с жидким металлом; 3 — люк для доли­ва металла; 4 — крышка печи; 5 — метал­ловод; 6 — калиброванная втулка

Скорость сброса давления воздуха и точность работы реле времени [102]. Путем модернизации электро – и пневматических схем доза­торов Д63 удалось повысить точность дозирования с ±14—15% до ±5%.

Технические данные пиевмодозаторов типа Д

Параметры	Д63	Д250	Д630
Емкость ванны по алюминию, кг	63	250	630
Масса дозы, кг:
Наименьшая………………………………………..	0,2	1,0	5
Наибольшая………………………………………..	2,0	20	50
Продолжительность выдачи дозы (ми­
Нимальной и максимальной), с. . .	4—5	7—20	7—25
Точность дозирования, % ……………………	±5	±5	±5
Время разогрева печи, ч………………………	8	6	6
Установленная мощность, кВт. . .	11,6	21,6	34,0
Средний расход сжатого воздуха на	0,3	0,5	1,0
Один цикл, m3……………………………………………………………
Габаритные размеры, мм:
Длина………………………………………………..	2030	2650	3580
Ширина……………………………………………..	1505	1400	1900
Высота………………………………………………	1285	1900 ‘	2250
Масса с футеровкой, кг……………………….	2000	2800	4000

Для заливки чугуна созданы пневматические дозаторы с индук­ционным подогревом: отечественные установки мод. У42 (НИИСЛ), ИЧК. Р-2,5 и ИЧК. Р-6 (Саратовский завод электротермического оборудования) и установки зарубежных фирм Asea, Junker и др. Установки (рис. 183) представляют собой канальную индукцион­ную печь, в которой ванна 1 и окно скачивания шлака герметизи­рованы и рассчитаны для работы при избыточном давлении в по­лости печи [43 ]. Заливочный 2 и выпускной 3 каналы находятся

5 4 J 2

А) В)

Рис. 183. Схема пневматического дозатора для заливки чугуна:

А — в исходном положении; б — в процессе выдачи дозы металла; 1 — ванна печи; 2 — канал для заливки металла; 3 — канал для выдачи «металла; 4 — крышка; 5 — носок с калиброванной втулкой; 6 — канал индуктора

У днища печи, таким образом создается сифон, обеспечивающий наилучшие условия для выдачи чистого от шлаковых включений металла.

Использование сифонной системы позволяет без нарушения гер­метичности доливать металл в процессе работы установки, даже во время выдачи дозы. Для поддержания требуемой температуры жидкого металла в дозаторах этого типа, как правило, установ­лены канальные индукторы промышленной частоты. Дозирование металла производится по времени или по уровню металла в форме. Скорость заливки регулируется изменением уровня металла над сливным отверстием и сменой сливных втулок с калиброванным отверстием (рис. 184, а). На рис. 184, б показана зависимость расхода жидкого металла от диаметра D сливного отверстия при разном напоре H жидкого металла. Для поддержания постоянного напора на желобе установки снабжаются электроконтактными датчиками.

Недостатки пневмоустановок для чугуна: возможность окисле­ния жидкого металла при контакте со сжатым воздухом, сложность их герметизации, большая инерционность (особенно велико время после поступления команды до полного прекращения заливки), сложность эксплуатации канальных индукторов.

Для повышения быстродействия установок, особенно для выдачи мелких доз, целесообразно применять на желобе стопорный механизм, перекрывающий отверстие в сливной втулке.