Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕХОВ

Эффективность применения литья в кокиль зависит от уровня разработки технологических процессов, степени автоматизации и производительности оборудования, стойкости оснастки. Однако достижение высоких технико-экономических показателей в такой же мере определяется организацией производства и уровнем про­ектных решений цехов и участков. Опыт показывает, что наилуч­шие технико-экономические показатели удается получить при соз­дании специализированных цехов и участков, рассчитанных на выпуск не менее 5 тыс. т отливок в год (по чугуну). Наиболее ценный опыт накоплен в автомобильной, тракторной, электро­технической отраслях промышленности.

Несмотря на различие планировочных решений цехов, можно выделить ряд общих принципов их построения:

1) цехи включают плавильные и кокильно-заливочные участки, отделения обрубки и термообработки, стержневое, финишных операций; характерным является наличие участка ремонта кокилей;

2) производство строится на основе поточных и автоматизи­рованных линий;

3) предусматриваются мощные вентиляционные установки, так как имеют место большие локальные тепловыделения;

4) новые цехи цветного литья располагаются, как правило, в двухэтажных зданиях;

5) оптимальная производительность специализированных цехов составляет 10—25 тыс. т в год.

В цехах серийного производства, в случае установки поточных линий из отдельных кокильных машин, на последних. выполняются все операции технологического процесса изготовления отливки: подготовка полуформ, установка стержней, сборка форм, заливка металла, охлаждение отливки, разборка формы, извлечение от­ливки, охлаждение формы. Это требует организовать подачу металла, стержней, уборку отливок и т. п. к каждой машине, что, с одной стороны, создает определенные трудности в организации транспортных систем и потоков; с другой — усложняет решения по вентиляции, так как необходим подвод приточно-вытяжных патрубков и трубопроводов к каждой машине. Аналогичные трудности возникают с решением вопроса механизированной уборки отливок и отходов производства.

Организационная структура цехов литья в кокиль должна создаваться как законченный технологический комплекс и содер­жать ряд вспомогательных участков: изготовления и ремонта кокилей (с механизированным складом); ремонта оборудования;

Расположения гидро — и электрооборудования; хранения запасных частей и узлов.

Проектные и организационные решения очистных участков цехов литья в кокиль не имеют никаких специфических отличий от аналогичных участков в цехах литья в песчаные формы. Однако трудоемкость этих операций, особенно при условии широкого при­менения металлических стержней, существенно уменьшается.

В проекты цехов включаются склады текущего хранения мо- дельно-кокильной оснастки, емкость которых рассчитывается на трех-, четырехдневный задел. Склады готовой продукции рассчи­тываются на недельный выпуск и по возможности совмещаются с отделениями грунтовки отливок.

2. ПРИМЕРЫ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ЦЕХОВ

Комплексно-механизированный цех алюминиевого литья. Цех

Предназначен для производства фасонных отливок из алюминие­вых сплавов для тракторных двигателей, топливных насосов и пусковых двигателей. Большинство отливок имеют сложную кон­фигурацию и различные толщины стенок (2—20 мм).

Цех представляет собой светлое двухэтажное здание и состоит из трех продольных пролетов шириной по 24 м, длиной по 180 м и высотой до нижнего пояса ферм 12,2 м и двух поперечных про­летов шириной по 24 м, длиной по 72 м и высотой до нижнего пояса ферм 12,2 м. К зданию примыкают бытовые помещения шириной 18 м. Общая длина цеха (без учета бытовых помещений) 228 м. Общая ширина цеха 72 м. Общая площадь цеха (без учета бытовых помещений) 24 192 м2.

Состав производства: плавильное отделение, стержневое отде­ление, отделение производства отливок в кокилях с песчаными стержнями, отделение производства отливок в кокилях без песча­ных стержней, отделение производства отливок на машинах под давлением, обрубочно-очистное отделение, термическое отделение. Вспомогательные службы: ремонтно-механическая мастерская, экспресс-лаборатории: спектральная, формовочных материалов, химическая; пирометрический пункт, склады оснастки, участок ремонта ковшей.

Комплексный технологический цикл поточного производства охватывает все этапы: от подготовки шихтовых материалов и плавки металла до укладки готовых отливок в контейнеры для отправки в механические цехи завода.

Плавка металла производится в индукционных печах ИАТ-2,5 полезной емкостью 2,5 т. В цехе установлено пятнадцать печей (три блока по пять печей в каждом пролете). Жидкий металл транспортируется в заливочный зал на специально оборудованных электрокарах и мостовыми кранами.

В двух пролетах цеха смонтированы 76 одно — и многопозицион­ных кокильных машин мод. 5924, 5926, 5946А, 5946Б и 5966, описанных в гл. XIX, а также шестдадцатипозиционная карусель­ная машина мод. 59К613. Схема расположения машин показана на рис. 200. Все машины работают в автоматическом цикле с дози­рующими установками мод. Д63, Д250, Д730. Применение ком­плекса литейная машина—дозатор при изготовлении отливок на полуавтоматических кокильных машинах допускает их многоста­ночное обслуживание. Внешний вид пролета, в котором уста­новлены комплексы, представлен на рис. 201.

Отливки автоматическими съемниками извлекаются из кокилей и системой склизов и конвейеров транспортируются к сортировоч­ным кругам. Отливки с песчаными стержнями подаются в изолиро­ванный бокс для выбивки, после чего подвесным конвейером пере­даются на ленточные конвейеры, которые доставляют их на участок обрезки литников. Последний оборудован ленточными пилами и фрезерными станками. Очищенные отливки подвесными конвейе­рами поднимаются на второй этаж, где подвергаются термической обработке. Процесс термообработки осуществляется на семи автоматических линиях «закалка—старение».

Годные отливки в оборотной таре транспортируются на механи­зированный склад готовой продукции, расположенный на первом этаже.

Подготовка стержневых составов производится в трех смесите­лях типа 1А12, изготовление стержней — на четырех стержневых автоматах мод. 4544 (по горячим ящикам), двух полуавтоматах Б-83, трех автоматических установках мод. 310, четырех карусель­ных автоматах мод. 4509А. В стержневом отделении установлены два электрических сушила типа СКВЭ-3 и одно горизонтальное проходное электрическое сушило для подсушки исправленных и окрашенных стержней. Рядом с сушилом расположены стеллажи со штабелером для хранения стержней.

В каждом отделении и на участках имеются комнаты отдыха. Большое внимание обращено на микроклимат в помещении цеха. На местах повышенного газо — и пылевыделения установлены мощ­ные бортовые отсосы. Свежий воздух, поступающий летом, охлаж­дается, а зимой подогревается.

Технико-экономические показатели: съем с 1 м2 общей площади 0,91 т/год, выпуск на 1 работающего — 15,7 т/год.

Корпус для производства из алюминиевых сплавов деталей автомобильных двигателей. Здание размером 144×263 м имеет два поперечных 24-метровых пролета и восемь продольных 18-метровых пролетов. Высота 24-метровых пролетов (склад шихты и плавильное отделение) 15 м, а остальных — 12 м. Корпус алюминиевого литья подразделяется на плавильное отделение, цех литья под давлением и цех литья в кокиль.

Рис. 200. Планировка кокильного пролета цеха цветного литья:

1 — пневмодозатор для алюминия (мод. Д250); 2 — кокильная машина мод. 5946; 3 — пневматический дозатор (мод. Д630; 4 — кокильная машина мод. 5924; 5 — кокильная машина мод.^5966; 6 — карусельная кокильная машина мод. 59К13

Hi. ‘ * ^ -’ 4 . .ѕ*ѕ; * > .

ЧЦ

Рис. 201 Внешний вид заливочного пролета цеха алюминиевого литья

Я

; J Запас шихтовых материалов и песков предусмотрен из расчета месячной/ютребности._Шихтовые материалы поступают в железно­дорожных вагонах. Разгрузка осуществляется однотонными элек­тропогрузчиками и электромостовым краном грузоподъемностью 5 т и дальнейшей транспортировкой в места хранения автопогруз­чиками грузоподъемностью 2—3 т.

Плавка производится в газовых плавильных печах. Загрузка шихты в печь механизирована. Расплавленный металл перелива­ется в печь, откуда пневмонасосом или из летки переливается в нагретый ковш. После доводки сплава в ковше, выдержки и дегазации ковш автопогрузчиком с поворотной вилкой или по монорельсу электроталью транспортируется к печи, где металл переливается в тигель раздаточной печи. Каждая плавильная печь предназначена для выплавки сплава только одной марки.

В цехе литья в кокиль установлены пять поточных линий (для производства поршней, впускного коллектора и картера рулевого управления, головки блока, цилиндра переднего тормоза) и стержневое отделение. Отливки изготовляются на гидравличе­ских полуавтоматах.

На термообработку детали подают в специальной таре авто­погрузчиком. В цехе установлены две электрические шахтные печи для закалки и отпуска отливок.

Технико-экономические показатели цеха: общая площадь цеха 32 ООО м2, съем с 1 м2 площади — 0,73 т/год, выпуск на одного работающего 23,3 т/год.

Цех литья высокопрочного чугуна. Ширина основного пролета цеха 24 м, длина 192 м. Состав производства: плавильный участок, кокильное отделение, термическое отделение, обрубное отделение. Изготовление стержней, грунтовка отливок, изготовление оснастки и другие вспомогательные службы размещены в общих для ряда цехов помещениях корпуса литья для гидроаппаратуры. Шихто­вые материалы подаются к плавильным печам из соседнего пла­вильного отделения. Загрузка шихты в электроплавильные печи производится мостовым краном грузоподъемностью 10 т. Плавка чугуна осуществляется в трех электрических индукционных печах. Жидкий металл переливается в миксеры, которые мостовым краном грузоподъемностью 10 т устанавливаются в поворотные стенды. Емкость каждого миксера 2 т. Подогрев осуществляется газом.

В цехе установлены две поточные кокильные линии. Каждая из них включает две камеры модифицирования чугуна магнием и четырнадцать автоматизированных кокильных машин с вертикаль­ным разъемом. Подача жидкого металла из миксера в камеры моди­фицирования чугуна магнием, а затем для заливки в кокильные машины осуществляется специальными подвесками в ковшах емкостью 200—300 кг. После выбивки отливки попадают на уборочный пластинчатый конвейер, а с него— на специальное устройство для укладки горячих отливок на поддоны, поступающие с термоагрегата. Нагруженный отливками поддон передается элек­троталью по монорельсу к одному из толкателей двухрядного про­ходного термоагрегата, в котором отливки проходят заданный ре — жимтермообработки. Нагрев термоагрегата осуществляется газом.

После термообработки отливки поступают на отрезку прибылей и литниковых систем шлифовальными кругами, после чего посту­пают для снятия заливов на стационарные и подвесные шлифо­вальные станки, а затем передаются на грунтовку.

Технико-экономические показатели цеха: общая площадь цеха 5460 м2, съем с 1 м2 площади 0,65 т/год, выпуск на одного рабо­тающего 36 т/год.

Опытно-показательный цех литья электродвигателей из серого чугуна. Цех размещается в корпусе, состоящем из двух попереч­ных и трех продольных пролетов. В одном поперечном пролете шириной 24 м и длиной 72 м располагаются механизированный склад материалов и другие вспомогательные службы. Во втором поперечном пролете шириной 12 м и длиной 24 м размещены адми­нистративно-бытовые помещения.

В трех продольных пролетах шириной 24 м и длиной 72 м каждый размещено основное технологическое оборудование. Вы­сота пролетов 12 м. Все шихтовые материалы хранятся в железо­бетонных закромах и по мере необходимости загружаются магнит­но-грейферным краном в расходные бункеры механизированных линий загрузки шихты. Из расходных бункеров шихтовые мате­риалы поступают на весовые дозаторы. После взвешивания шихта подается на пластинчатый конвейер, который транспортирует их через поворотный лоток непосредственно в плавильные печи. Поворотные лотки оборудованы вытяжными зонтами. Выплавка синтетического чугуна из тонколистовых отходов динамной стали осуществляется в электрических индукционных печах промышлен­ной частоты — ИЧТ-6. В цехе предусмотрена" установка двух блоков по четыре печи в каждом. Одновременно;в"каждом блоке могут работать три печи. Для? литья и термообработки~преду — смотрены четыре автоматизированные линии мод. А58 и А57. Подробно описаны эти линии в предыдущей главе. Там же по­казаны соответствующие схемы (см. рис. 180).

Обрубка заусенцев и зачистка местТразъема и остатков литни­ковых систем производится в обрубном отделении. Удаление зали­вов на отливках станин электродвигателей осуществляется на спе­циальных токарных станках.

Технико-экономические показатели цеха: общая площадь цеха 7000 м2, съем с 1 м2 площади 3,1 т/год, выпуск на одного работаю­щего 105 т/год.

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Комплексная качественная оценка технико-экономической эф­фективности основных способов литья осуществлена В. М. Шесто — палом [142]. Результаты этой оценки приведены в табл. 36; цифры обозначают оценочные показатели по нисходящей линии — от 5 до 1 (чем выше эффективность, тем меньше коэффициент). Табличные данные позволяют провести сопоставительный анализ различных способов литья.

Таблица 36

Сравнительные характеристики разных способов лнтья

Литье

Характеристика технического

В оболоч­

Нлн экономического показателя

В сырые

Под дав­

Песчаные

Ковые

Лением

В кокнль

Формы

Формы

Неограниченность размеров….

1

3

5

2

Влияние конфигурации……………………….

2

3

5

4

Применение различных сплавов. .

1

2

5

4

Стоимость оснастки…………………………….

1

3

5

4

Продолжительность освоения. . .

1

4

5

2

Наименьшая экономичная партия

1

3

5

4

Возрастание экономичности с увели­

Чением партии…………………………………….

4

3

1

2

Производительность (темп)…………………..

4

3

1

2

Чистота поверхности отливок. . .

• 5

3

1

4

Тонкостенность отливок………………………

4

3

1

5

Выход годного…………………………………….

4

3

1

3

Величина допусков……………………………..

5

3

1

3

Простота механизации и автомати­

Зации…………………………………………………

5

4

1

1

При выборе того или иного способа литья для производства конкретной отливки решающим фактором должен стать сравнитель­ный технико-экономический расчет эффективности в конкретных условиях. Рассмотрим примеры.

Трудоемкость изготовления 1 т чугунных станкостроительных отливок при переходе с литья в песчаные формы на литье в кокиль составили соответственно 86, 95 и 49,1 нормо-ч.

В табл. 37 приведено сравнение массы трех различных чугун­ных отливок фрезерного станка, полученных литьем в песчаные формы и в кокиль.

Существенно снижаются трудоемкость, брак и масса отливок из алюминиевых сплавов при переводе их с литья в песчаные формы на кокильное литье. В табл. 38 это показано на примере ряда сложных отливок двигателя.

Экономические показатели специализированных цехов и

Участков литья в кокиль зна­чительно превосходят аналогич­ные показатели механизирован­ных цехов литья в песчаные формы. В то же время их вели­чина зависит от мощности це­хов, серийности ["производства, номенклатуры, сложности, мас­сы отливок, степени механиза­ции производства. Для различ­ных отраслей машинострое­ния они различны.

Таблица 37 Масса чугунных отлнвок фрезерного станка

Отливка

Масса, кг, при литье

Экономия металла, %

В песчаные формы

В кокиль

Стол.... Хобот.... Салазки . . .

107 70 87

86 56 74

20,6

20

15

Однако эти данные не

Имеется ряд работ, в ко­торых сделаны попытки обоб­щить экономические показатели цехов по отраслям машино­строения и по видам сплавов [64, 69 однозначны (табл. 39).

Таблица 38 Сравнение экономических показателей производства отливок

Отливка

Лнтье в

Песчаные формы

Лнтье в кокиль

Трудоем­кость, нормо-ч

Брак, %

Масса обрублен­ных от­ливок, кг

Трудоем­кость нормо-ч

Брак,

%

Масса обруб­ленных отливок, кг

Головка цилиндра

- 4,7

25

28,0

3,1

4,0

16,5

Картер редуктора

23,0

20

62,0

3,0

4,7

45,0

Патрубок карбюрато­

Ра...................................

5,2

32

17,5

0,7

6,5

5,0

Диффузор.......................

5,7

33

32,0

2,3

8,0

17,0

Таблица 39

Показатели работы чугунолитейных цехов [64]

Показатель

Сельхозмашино­строение

Станкостроение

Песчаные формы

Кокиль

Песчаные формы

Кокнль

Выход годного к металлозавалке, % Выпуск на одного рабочего, т/год Съем с 1 Ma площади, т/год…. Стоимость 1 т литья, руб………………………………………..

70 47—55

4,0 ‘ 114

72 130 5,6 110

69 45 3,9 136,6

87 93 7,3 100

Вышеуказанные технические и экономические преимущества получения заготовок литьем в кокиль обусловливают непрерывное увеличение выпуска отливок этим способом. Номенклатура отли­вок, полученных в кокилях, расширяется не только за счет пере­вода ряда отливок с литья в песчаные формы на литье в кокиль, но также за счет замены сплава, например чугуна, на высокопроч­ные алюминиевые сплавы, стали — на высокопрочный чугун и т. д. При этом происходит резкое уменьшение трудоемкости механической обработки (иногда в 4—8 раз), повышение стойкости режущего инструмента в 2—3 раза. Все эти факторы стимулируют установившийся постоянный ежегодный рост выпуска кокильных отливок на 5—8%.