Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

Литье по газифицируемым моделям

Страница 1 из 41234

Литье металла по газифицируемым моделям

В современном мире наиболее экономичной, экологичной, и качественной отливкой считается литье металла по газифицируемым моделям, которые состоят из пенопласта. Лучшей альтернативы пока не предложил ни один специалист или концерн.

Сегодня производство отливок именно подобным способом по праву занимает одно из первых мест, очень популярно именно такое производство в Китае и США. Эти страны практически не имеют ограничений для отливок по разным формам и размерам.

Читать далее

Повышение качества с помощью литья и других методов

Сегодня такие литые элементы, как тележки грузовых вагонов, рамы боковые, надрессорные балки можно назвать основными для грузовых вагонов. В процессе постоянной эксплуатации эти детали получают интенсивные статические, динамические и вертикальные нагрузки.

К таким нагрузкам относятся:

  • вес вагона;
  • груз;
  • удары при прохождении неровностей на путях;
  • продольные нагрузки.

Читать далее

К главе VI

1. Гиршович А. Г. Справочник по чугунному литью. M.: Маши­ностроение, 1978. С. 268-326.

2. Рабинович Б. В. Введение в литейную гидравлику. M.: Маши­ностроение, 1966.

3. Дубицкий. Г. М. Литниковые системы. M.: Машгиз, 1962.

4. Озеров В. А., Шуляк B. C., Плотников. Г. П. Литье по моделям из пенополистирола. M.: Машиностроение, 1970.

5. Шинский О. И. Газогидродинамика и технология литья желе­зоуглеродистых и цветных сплавов по газифицируемым моде­лям: Автореф. дис. … д-ра техн. наук / ВТИМС HAH Украи­ны. Киев.

6. Рыжиков А. А. Технологические основы литейного производ­ства. M.: Машгиз, 1962.

7. Литье по моделям из пенополистирола. Технология. РТМЗ 1.5007-75. Одесса: Изд-во ЦПКБ, 1976.

8. Чудновский А. Р. Изготовление отливок по моделям из пено­полистирола. M.: НИИМаш, 1970.

9. Иванов В. Н. Словарь-справочник по литейному производству. M.: Машиностроение, 1990.

10. Терцаги К. Теория механики грунтов. M.: Госстройиздат, 1961.

11. Баркан Д. Д. Устройство оснований сооружений с применени­ем вибрации. M.: Машстройиздат, 1949.

12. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. M.: Машино­строение, 1977.

13. Хайкин С. Э. Физические основы механики. M.: Наука, 1971.

14. Особенности развития способа литья по газифицируемым мо­делям // Экспресс-информация. Сер. 3. Вып. 21. M., 1986.

15. Шинский О. И. Новое в теории и практике литья по газифици­руемым моделям // Литейное производство. 1998. № 7.

16. Он же. Механизм формирования качества отливок, получае­мых по газифицируемым моделям // Литейное производство. 1991. № 1.

17. Шуляк B. C., Шинский О. И., Хвостухин Ю. И. Экологические аспекты литья по газифицируемым моделям // Литейное про­изводство. 1993. № 7.

18. Сзматула Е. и др. Влияние метода литья по газифицируемым моделям на окружающую среду // Международный конгресс литейщиков. Краков, 1991.

19. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. M.: Гостехиздат, 1958.

К главе IV

1. Степанов Ю. А. и др. Литье по газифицируемым моделям. M.: Машиностроение, 1976.

2. Dieter Н. В. // Foundry Trade Journal. 1964. 117. № 2505. P. 757- 758.

3. Srinageah K., Naraganan К. // The British Foundryman. 1991. 8 March.

4. Вейник А. И. Теория затвердевания отливки. М.: Машгиз, 1961.

5. Шуляк B. C. Дис. … д-ра техн. наук. M.: МВТУ им. Баумана, 1977.

6. Шинский О. И. Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Киев: ФТИМС HAH Украины. 1997.

7. Куликов И. С. Термическая диссоциация соединений. M.: Ме­таллургия, 1966.

8. Шуляк B. C. и др. // Литье по газифицируемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1975. С. 58-67.

9. Карпин В. П., Григорян В. А. Кинетика растворения пироугле­рода в железоуглеродистых сплавах // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1965. № 5.

10. Моргунов В. М. Термодинамика железоуглеродистых сплавов. M.: Металлургия, 1972.

11. Криштал М. А. Механизм диффузии в железных сплавах. M.: Металлургия, 1972.

12. Морозов А. И. Водород и азот в сплавах. M.: Металлургия, 1968.

13. Рабинович Б. В. Введение в литейную гидравлику. M.: Маши­ностроение, 1966.

14. Вертман А. А., Самарин A. M. Свойства расплавов железа. M.: Наука, 1969.

15. Бурылев Б. П. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1961. № 6, 10; 1963. № 2, 7, 9; 1964. № 3, 4; 1965. № 2.

16. Суровский В. М., Некрасов Н. Б. // Известия ВУЗов. Черная ме­таллургия. 1973. № 7.

17. Кунин JLJL Проблемы дегазации газов. M.: Наука, 1972.

18. Литье по газифицируемым моделям: Сб. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1975. С. 43-44.

19. Там же. С. 20-25.

20. Житник А. С. Дис. … канд. техн. наук. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1976.

21. Лазаренков A. M. Дис. … канд. техн. наук. Минск: БПИ, 1974.

22. Литье по газифицируемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1975. С. 67-74.

23. Гуляев Б. Б. Литейные процессы. M.: Машиностроение, 1976.

24. Гиршович Н. К. Чугунное литье. M.: Машиностроение, 1949.

25. Баландин Г. Ф. Теория формирования отливки. M.: Машино­строение, 1998.

26. Граблев А. И. Гидродинамика при литье по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов: Дис. … канд. техн. наук. МГИУ, 2006.

К главе V

1. Dietter Н. В.// Foundry Trade Journal. 1964.117. №2505. P. 757-758.

2. Dietter Н. В. // Modern Castings. 1976. June.

3. Butles K. D., Pope R. J. // Modern Castings. 1965. 48. № 1.

4. Welster P. D. // Brit. Foundryman. 1965. 52. № 11. P. 424^127.

5. Шуляк B. C. Исследование метода литья по газифицируемым моделям из пенополистирола: Дис. … канд. техн. наук / МАМИ. M., 1967.

6. Флорин В. А. Основы механики грунтов. M.: Машгиз, 1959.

7. Лейбензон А. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. M.: Гостехиздат, 1974.

8. Шуляк B. C. Литье по газифицируемым моделям // Литейное производство. 1968. № 8.

9. Цитович Н. А. Механика грунтов. M.: Высшая школа, 1973.

10. Баркан Д. Д. Устройство оснований и сооружений с примене­нием вибрации. M.: Машстройиздат, 1949.

11. Берг П. П. Формовочные материалы. M.: Машгиз, 1963.

12. Шуляк B. C. Основы теории и технологии формирования ли­тейных форм по газифицируемым моделям: Дис. … д-ра техн. наук / МВТУ им. Баумана. M., 1978.

13. Васильев Л. Л., Танеева С. А. Теплофизические свойства по­ристых материалов. M.: Наука и техника, 1971.

14. Вейник А. И. Теория затвердевания отливок. M.: Машгиз, 1960.

15. Анисович. Г. А. Метод определения теплофизических свойств формовочных материалов. Проблемы теплообмена при литье. Минск: БПИ, 1960.

16. Вонсовский С. В. Магнетизм. M.: Наука, 1971.

17. Говорков В. А. Электрические и магнитные поля. M.: Наука, 1968.

18. Деркач К. Г. и др. Электромагнитные вопросы обогащения. M.: Металлургиздат, 1942.

19. Зальцман Ю. А. Расчет магнитной формы // Литейное произ­водство. 1973. № 1, 5.

20. Литье по газифицируемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1975. С. 110-114.

21. Шуляк B. C., Граблев А. Н. Механика литейной формы при литье по газифицируемым моделям // Литейщик России. 2002. №5.

К главе Ш

1. Мадорский С. Термическое разложение органических полиме­ров. M.: Мир, 1967.

2. Канторович Б. В. Введение в теорию горения и газификации твердого топлива. M.: Металлургиздат, 1961.

3. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. M.: Ино­странная лит-ра, 1959.

4. Мащенко M. JI. и др. Исследование пиролиза линейных поли­меров под действием теплового удара // Газификация и пиро­лиз топлива. M.: Наука, 1964.

5. Tarep А. Н. Физика-химия полимеров. M.: Химия, 1968.

6. Кондратьев В. Н. Константы скорости газообразных реакций: Справ. M.: Наука, 1971.

7. Магарил Р. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов. M.: Химия, 1970.

8. Куликов И. С. Термическая диссоциация соединений. M.: Ме­таллургия, 1966.

9. Шуляк B. C. Основы теории и технологии формирования ли­тейных форм по газифицируемым моделям: Дис. / МВТУ им. Баумана. M., 1977.

10. Шуляк B. C. Исследование метода литья по газифицируемым моделям из пенополистирола: Дис. / МАМИ. M., 1967.

11. Степанов Б. А. и др. Литье по газифицируемым моделям. M.: Машиностроение, 1976.

12. Шинский О. И., Зяхор С. Ф. // Литье по газифицируемым моде­лям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1979. С. 12-20.

13. Шинский О. И., Шуляк B. C., Зяхор С. Ф. // Литье по газифици­руемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР. 1979. С. 32-44.

14. Вейник А. И. Теория затвердевания отливки. M.: Машгиз, 1960.

15. Шуляк B. C., Граблев А. Н. Исследование динамики течения расплава в узких каналах формы при литье по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов // Литейщик России. 2002. № 5.

16. Граблев А. Н. Дис. … канд. техн. наук. МГИУ, 2002.

17. Авторское свидетельство СССР, № 346012. 27.04.72.

18. Патент США №4728531.

19. Мадорский С. Термическое разложение органических полиме­ров. M.: Мир, 1987.

20. Expendable Pattern Casting. Vol. 1: Process Manual. An American Foundrymens Society Publication.

Литература К главе I

1. Dietter Н. В. Binderies dry-send moulds // Foundry Trade Journal. 1964. 2505.

2. Shroyer H. F. Пат. ФРГ № 1108861: 12.04.58.

3. Dietter Н. В. // Материалы региональной конференции в Мичи­гане 27 октября 1972 г.

4. Dietter Н. В. // Modern Castings. 1965. August. P. 89-93.

5. Olive M. // Fonderia ItaL 1967. 16. № 6.

6. Nellen H. Англ. патент № 1127327: 18.09.68.

7. Hofmann R. Патент ФРГ № 1301439: 11.11.66.

8. Wittmoser A., Hofinann R. 35 Congr. Internat. Fouderie. Kioto, 1968. 1073. №9. P. 11-14.

9. Кедзо Я. Тютандзо каст и форг. 1973. № 9. С. 11-14.

10. Кржижановский Е. Патент ФРГ. № 1301440: 03.02.68.

11. Gisseray. 1970. 23 апреля. № 9.

12. Metal Production. 1984. 22. № 7. Р. 49-50.

13. Modern Cast. 1985. 75. № 3. P. 64-68.

14. Modern Metals. 1988. 44. № 7. P. 103-105.

15. Modern Cast. 1988.78. № 8. P. 20-27.

16. Ibid. P. 40.

17. FoundiyTradeJ. 1989. 163. №3383. P. 18-19.

18. The Foundryman. 1988. 81. № 12. P. 560-566.

19. Foundry Trade J. Int. 1987. 10. №35. P. 106, 110-111.

20. Экспресс-информация. Сер. 3. Вып. 21. M., 1986.

21. Fonderie. 1989. 87. P. 49-50.

22. Foundiy Manag. and Technol. 1984. 17. № 3. P. 52-55.

23. Foundiy Trade J. 1989. 163. № 3400. P. 788-790.

24. Литье и металлургия. И. Б. 7. 08.09.97. Белоруссия.

25. Foundry Manag. and Technol. 1992. 120. № 5. P. 5.

26. Авторское свидетельство СССР № 136014. 1963.

27. Озеров В. А., Шуляк B. C., Плотников Г. А. Литье по моделям из пенополистирола. M.: Машиностроение, 1970.

28. Степанов Ю. А. и др. Литье по газифицируемым моделям. M.: Машиностроение, 1976.

29. Литье по газифицируемым моделям: Сб. Киев: ИПЛ АН УССР, 1973. С. 24-28.

К главе П

1. Light Metal Age. 160. 18. № 3-4.

2. Foundiy Trade J. 1961. 3. № 2338.

3. Васильев В. А., Кирпиченков В. П. // Производство отливок по пенополистироловым моделям. M.: НИИМАШ, 1966. С. 47-54.

4. Патент ФРГ № 1845226.

5. Озеров В. А., Шуляк B. C., Плотников. А. Литье по моделям из пенополистирола. M.: Машиностроение, 1970.

6. Степанов Ю. А. и др. Литье по газифицируемым моделям. M.: Машиностроение, 1976.

7. The Foundryman. 1988. № 2. Р. 60-65.

8. Патент США. № 4773466.

9. Umono J. Gap Foundryman’s. 1987. 59. № 12.

10. Modern Cast. 1988. 78. № 8. P. 20-24.

11. Павлов В. А. Пенополистирол. M.: Химия, 1973.

12. Литье по газифицируемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1975. С. 3-19.

13. Производство литья по газифицируемым моделям. M.: НИИМАШ, 1968.

14. Foundiy Manag. and Technol. 1982. № 12. Р. 22-25.

15. Modern Casting. 1986. № 1. P. 31-34.

16. Литье по моделям из пенополистирола — технология. РТМЗ1. 5007-75. Одесса: ЦПКТБ.

17. Gesserei. 1987. 12 января. 74. № 1.

18. Литье по газифицируемым моделям. Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1973.

19. Foundiy Trade J. 1985. September. № 12. P. 177-187.

20. Шуляк B. C. и др. // Литейное производство. № 10. 1971.

21. Исследование и разработка технологического процесса произ­водства отливок из цветных сплавов в формах из сыпучих ферромагнитных материалов. Отчет по теме № 83. ИПЛ АН УССР. 1978.

22. Авторское свидетельство СССР № 346012. 27.04.72.

23. Патент США №4728531.

24. Мадорский С. Термическое разложение органических поли­меров. M.: Мир, 1987.

25. Expendable Pattern Casting. Vol. 1: Process Manual. An Ameri­can Foundrymens Society Publication.

8.2. Техника безопасности

При изготовлении отливок JIFM следует руководствоваться «Санитарными правилами по устройству, оборудованию и экс­плуатации цехов производства литья по пенополистироловым мо­делям», утвержденными Минздравом СССР 10.05.1979 г.

В процессе освоения JITM следует выполнять следующие до­полнительные рекомендации [5]:

• естественное и искусственное освещение рабочих мест при изготовлении моделей, их сборке из отдельных элементов и с литниковой системой в модельные блоки должно удовле­творять требованиям «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий» (СН-245-71);

• хранение пенополистирола должно осуществляется в изоли­рованном помещении и в закрытой таре при температуре не выше 20 0C на расстоянии не менее 1,5 м от источников теп­ловыделения;

• при переработке пенополистирола необходимо предусмот­реть ее механизацию; в местах загрузки, транспортировки и выгрузки сырья и готового продукта необходимо предусмот­реть устройства, исключающие загрязнение воздуха произ­водственных помещений пылью;

• оборудование в цехе должно быть размещено с учетом обес­печения направленных непересекающихся грузопотоков ма­териалов и полуфабрикатов (моделей, модельных блоков и др.) внутри цеха;

• при использовании оборудования, передающего вибрацию, должна осуществляться виброизоляция, обеспечивающая на рабочем месте нормальные условия и предельно допустимые величины вибрации;

• для уменьшения шума, производимого сжатым воздухом при изготовлении моделей на автоматических установках, а также шума, возникающего при работе привода пресс-форм, должна предусматриваться возможность выведения выхлопов отра­ботанного воздуха за пределы цеха;

• в помещениях, где установлено оборудование для просева гранул полистирола, подвспенивания полистирола, изготов­ления моделей автоклавным и машинным способами произ­водства, приготовления противопригарного покрытия, фор­мовки модельных блоков в сухом кварцевом песке, должна быть установлена местная вытяжная вентиляция (скорость удаляемого воздуха 0,7-1,2 м/с);

• для удаления конденсата продуктов термодеструкции модели, сажи и пыли из кварцевого песка необходимо применять тер­мическую регенерацию отработанного песка при температуре 600-650 0C;

• для нейтрализации газообразных продуктов термической де­струкции модели, которые образуются при заливке формы металлом, необходимо в условиях серийного производства отливок вакуумировать формы в процессе заливки и охлаж­дения, а отсасываемые газы направлять в установку термиче­ской регенерации песка или применять установки каталити­ческого дожигания газов;

• в единичном производстве крупных отливок следует приме­нять боковые отсосы или зонты, при этом газы, выделяю­щиеся из формы во время ее заливки металлом, следует под­жигать.

При выполнении вышеуказанных правил техники безопасности, а также соблюдении общепринятых норм санитарно-гигиениче­ских условий труда в литейных цехах обеспечивается высокая культура производства и экологическая чистота технологического процесса ЛГМ.


8.1. Экономическая эффективность

Анализ технологического процесса ЛГМ и обобщение результа­тов работ многочисленных зарубежных фирм и отечественных предприятий, применяющих данный способ литья для производст­ва отливок из черных и цветных сплавов в единичном и серийном производстве, позволили сделать обоснованное сравнение техно­логических, эксплуатационных, экономических и экологических показателей процессов литья в песчано-глинистые формы, хими­чески твердеющие формы и в формы из песка по газифицируемым моделям (см. табл. 8.1) [1].

Таблица 8.1

Показатели

ПГФ

XTC

ЛГМ

Технологические

Состав смеси

Многокомпо­

Малокомпонент­

Однокомпо-

Нентный

Ный

Нентный

Формуемость смеси

Низкая

Средняя

Высокая

Влажность смеси

Высокая

Низкая

Без влаги

Газопроницаемо сть

Низкая

Средняя

Высокая

Выбиваемость формы

Высокая

Средняя и плохая

Хорошая

Пригар

Высокий

Средний

Низкий

Эксплуатационные

Механизация и авто­

Сложная

Менее сложная

Простая

Матизация

Металлоемкость

Большая

Средняя

Низкая

Средств механизации

Показатели

ПГФ

XTC

ЛГМ

 

Энергоемкость техно­

Большая

Большая

Низкая

 

Логии

 

Текущая эксплуатация

Тяжелая

Тяжелая

Намного легче

 

Занимаемая площадь

Большая

Средняя

Малая

 

Оборудования

 

Экономические

 

Капиталовложения

Высокие

Высокие

Низкие

 

Время освоения мощ­

Продолжи­

Менее продол­

Короткое

 

Ностей

Тельное

Жительное

 

Стоимость изготовле­

Высокая

Высокая

Низкая

 

Ния оборудования

 

Стоимость обслужи­

»

»

»

 

Вания

 

Экологические

 

Шум

Сильный

Средний

Низкий

 

Запах

Малый

Сильный

Малый

 

Количество газов

Среднее

Сильное

Среднее

 

Вибрация

Сильная

Средняя

Слабая

 

Выделение тепла

Слабое

Среднее

Слабое

 

Загрязнение воды

Среднее

Сильное

Отсутствует

 

Выделение пыли

Много

Много

Мало

 

Примечание. ПГФ — песчано-глинистая форма; XTC — холодно­твердеющая смесь.

Анализ затрат на изготовление отливок по газифицируемым мо­делям в формах из песка и песчано-глинистых формах по извле­каемым моделям приведен в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Затраты в условных единицах


Технология

ЛГМ-П

ПГФ

Технологические операции


100 10 0

100 100 100

Подготовка шихтовых материалов Подготовка формовочных материалов Приготовление формовочных и стержне-

Вых смесей


Технологические операции

Технология

ПГФ

ЛГМ-П

Производство литейной формы

100

50

Производство стержней

100

0

Изготовление оснастки

100

50

Изготовление газифицируемых моделей

0

100

Плавка и заливка металла

100

100

Финишные операции

100

50

Регенерация формовочной смеси

100

10

Утилизация отходов

100

20

Итого:

1200

530

На основании анализа затрат при производстве 1,5 млн отливок корпуса планетарного редуктора из высокопрочного чугуна массой 4,4 кг по газифицируемым моделям и в сырые песчано-глинистые формы на автоматической линии производительностью 120 форм/ч ведущая американская фирма «Robinson Foundry» приводит дан­ные по затратам, приходящимся на одну отливку (см. табл. 8.3), из которых следует, что снижение затрат при JIFM происходит за счет ликвидации стержней, повышения точности отливок по размерам и массе и значительного снижения затрат при последующей механи­ческой обработке. Общая экономия при технологии ЛГМ составля­ет 34,5 %.

Высокая экономическая эффективность достигается при приме­нении ЛГМ в единичном производстве отливок из черных сплавов, что подтверждается широким использованием данного способа для получения литых заготовок крупных штампов в автомобилестрое­нии, отливок для ремонта машин и оборудования, эксперимен­тальных и уникальных отливок в станкостроении.

Таблица 8.3

Затраты на одну отливку, марки ФРГ

Наименование затрат

ЛГМ

ПГФ

Изготовление стержней

0,01

4,2

Стоимость модельной оснастки

2,8

0,01

Стоимость модели и формы, формовка

0,02

Наименование затрат

ЛГМ

ПГФ

Покраска моделей и стержней

0,5

0,01

Износ оснастки

0,3

0,65

Энергозатраты

0,23

0,6

Стоимость формовочных материалов

0,01

1,2

Стоимость металла на отливку

2,7

3,2

Брак

0,4

1,2

Очистка отливок

0,25

0,8

Механообработка

0,2

1,2

Итого:

8,5

13,09

Экономическая эффективность достигается за счет снижения расхода древесины на изготовление моделей и стержневых ящиков, лакокрасочных материалов, стального проката и крепежа. В [2] приведен перечень стоимости деревянных и газифицируемых мо­делей из пенополистирола механической обработкой в количестве 14 модельных комплектов. Стоимость деревянных моделей соста­вила 14 375 долл. США, в то время как моделей из пенополистиро­ла — 2532 долл., или более чем в 5,6 раза дешевле.

В табл. 8.4 представлен экономический анализ производства 3000 отливок общей массой 4000 т.

Таблица 8.4

Снижение трудоемкости изготовления отливок при ЛГМ по сравнению с песчано-глинистой формой по извлекаемым моделям [2]

Технологические операции

Снижение трудоемкости в зависимости от массы отливки,

%

500 кг

500- 1000 кг

1000- 2000 кг

2000- 5000 кг

Более 5000 кг

Изготовление форм

24,5

19

28

41

24,5

И стержней

Очистка отливок

20

28

26

32

2,5

Общая трудоемкость

24

21

20

38

20

Максимальное количество единичных отливок в год, которое экономически выгодно производить ЛГМ, можно определить по формуле

K=SL(CiPI-C2P2),

Где Сд — себестоимость деревянного модельного комплекта; Cn — себестоимость изготовления моделей из пенополистирола механи­ческой обработкой; С\ и C2 — цеховая себестоимость изготовления 1 т годного литья по деревянным и газифицируемым моделям; Pi и P2 — масса отливок, изготовляемых по газифицируемым и дере­вянным моделям, кг.

Средний расход пенополистирола в плитах на изготовление мо­делей зависит от сложности и габаритных размеров отливки:

Группа сложности отливки

1

2

3

4

5

6

7

Расход пенополистирола, % от объема модели

95

90

85

80

70

60

50

Масса отливок при их производстве ЛГМ снижается на 10-20 % за счет отсутствия формовочных уклонов, допуска на операцию сборки формы, уменьшения припуска на механическую обработку и технологических напусков. В табл. 8.5 приведен анализ влияния различных технологических операций при производстве отливок ЛГМ и в песчано-глинистые формы по извлекаемым моделям [4].

Таблица 8.5

Отклонения размеров отливки в зависимости от технологических операций их изготовления

Технологические операции

Отклонения, мм

ПГФ

ЛГМ

Изготовление стержней (модели)

0,5-1,2

0,2-0,8

Изготовление формы

0,3-1,2

0

Простановка стержней в форму

0,8-3,0

0

Сборка формы (площадь 450-25 000 см2)

0,24),4

0

Износ модели (пресс-формы)

0,1-0,3

0,01-0,02

Деформация формы при заливке

0,8-2,2

0,1-0,4

Охлаждение отливки в форме

1,0-2,0

0,5-1,0

Итого:

3,7-13,9

0,81-2,22

Из табл. 8.5 следует, что точность отливок при ЛГМ возрастает в 2-5 раз, что приводит к уменьшению массы отливки, трудоемкости ее последующей механической обработки и повышению коэффи­циента использования металла в машиностроении.

Г. Дитер на основании анализа работы различных фирм пред­ложил определять экономическую целесообразность перевода производства отливок с традиционных способов литья на ЛГМ по «Контрольной карте», которая представлена в виде табл. 8.6.

Для определения эффективности применения ЛГМ необходимо определить затраты по статьям М, С, Ф, К по старой технологии и их сумму Ti. Затем, в зависимости от партии отливок, определить Tx (где х — 2, 3, 4, 5), и если Tx < Tit то перевод производства отли­вок на ЛГМ экономически оправдан.

Предварительный расчет экономической эффективности при­менения ЛГМ взамен литья в песчано-глинистые формы можно определить по изменяющимся статьям себестоимости производст­ва отливок на основании известных статистических данных:

Где Д, П — расход дерева и пенополистирола на 1 т отливок; Гд, Гп — общая трудоемкость 1 т литья по старой и новой технологи­ям; Фд, Фп — расход формовочных материалов по старой и новой технологиям; С, Со, Ci-Ce — соответственно стоимость по старой и новой технологиям; P — годовой объем производства отливок, т.

Таблица 8.6

Контрольная карта

Наименование

Отливки

[асса......................

Метал

Ji....

Стоимость одной модели на отливку

M

Стоимость стержней на одну отливку

С

Стоимость формовки на одну отливку

Ф

Стоимость очистки на одну отливку

К

Старая технология

Единичное производст­во

От 2 до 500 отливок в год

500-1000 отливок в год

Свыше 1000 отливок в год

M

0,5М

50М

ЗОМ

IOM

С

0,8С

0,1С

0,1С

0,1С

Ф

0,8Ф

0,5Ф

0,5Ф

0,2Ф

К

0,88К

0,5К

0,5К

0,1К

Ti

T2

T3

T4

T5

Фирма «Robinson Foundry» (США) на основании обобщения многочисленных данных производителей отливок JIFM приводит сравнительные данные качественных показателей для трех спосо­бов литья при серийном производстве, которые представлены в табл. 8.7.

Таблица 8.7

Сравнительные показатели качества, %

Способ производст­ва отливок

Стоимость оснастки

Плотность металла отливки

Стой­кость оснастки

Шерохова­тость по­верхности, Rz

Литье в песчано-

18

81

38

100

Глинистые формы

Литье в кокиль

88

88

12

82

ЛГМ

82

100

100

42

Литье под давле­

100

35

18

30

Нием

По данным той же фирмы, значительный экономический эф­фект получается за счет снижения массы отливки в результате по­вышения ее точности и приближения конфигурации отливки к чер­тежу детали, а также последующих затрат на механическую обра­ботку. Так, при изготовлении отливки чугунного статора электро­двигателя ЛГМ масса его снизилась на 40 % по сравнению с лить­ем в песчано-глинистые формы, а трудоемкость механической об­работки — в 2 раза. При производстве блока цилиндров из алюми­ниевого сплава на предприятии «Сатурн» («General Motors») масса его уменьшилась на 15 %, а трудоемкость механической обработ­ки — на 50 % по сравнению с литьем в стержнях из XTC.

Обобщая многочисленные данные технико-экономических [6] и экологических показателей производства отливок ЛГМ и традицион­ными способами литья с учетом данных, приведенных в табл. 8.1-8.7, можно рекомендовать при проведении предварительного эконо­мического расчета производства отливок ЛГМ пользоваться сле­дующими значениями технико-экономических показателей:

• стоимость изготовления пресс-форм для производства моде­лей из пенополистирола машинным способом соизмерима со стоимостью изготовления кокильной оснастки и несколько вы­ше модельной оснастки для машинной формовки при литье

В песчано-глинистые формы, но стойкость пресс-форм на по­рядок выше;

• масса отливок при JITM на 10-20% ниже, чем при литье в кокиль или в песчано-глинистые формы;

• трудоемкость формовки снижается при производстве еди­ничных отливок ЛГМ в формах из XTC на 10-20 %, при изго­товлении серийных отливок в формах из песка — на 40-50 % по сравнению с литьем по извлекаемым моделям;

• трудоемкость изготовления стержней при ЛГМ снижается на 85-100%;

• трудоемкость финишных операций при ЛГМ сокращается на 10-20 % при единичном и на 40-60 % при серийном произ­водстве отливок;

• производственные площади при серийном изготовлении от­ливок ЛГМ сокращаются в 2-4 раза за счет исключения стержневого, смесеприготовительного отделений, участков подготовки оборотных формовочных смесей; вдвое сокраща­ется термообрубное отделение, на 20-30 % формовочное от­деление, соответственно сокращаются складские площади исходных формовочных материалов; в 2 раза снижается рас­ход электроэнергии;

• капитальные затраты при строительстве цеха ЛГМ сокраща­ются в 1,5-2,5 раза по сравнению с цехом литья в песчано — глинистые формы.

По данным фирмы «Robinson Foundry», стоимость цеха чугун­ного литья мощностью 3000 т в год для производства отливок в песчано-глинистые формы с применением автоматической линии «Disamatic» составила 7 млн долл. США, в то время как цех ЛГМ — 3,5 млн долл., или в 2 раза дешевле.

При окончательном расчете экономической эффективности применения ЛГМ взамен традиционных способов литья необходи­мо учитывать сокращение затрат на приобретение и эксплуатацию технологического оборудования, уменьшение расхода энергоноси­телей, технологических отходов производства, снижение затрат на вентиляцию, отопление и охрану окружающей среды. Для расчета экономической эффективности следует использовать «Методику определения годового экономического эффекта, получаемого в ре­зультате внедрения новой техники» [3]:

Где Cc и Ch — затраты на изготовление отливок по старой и новой технологям, E — отраслевой нормативный коэффициент сравни­тельной эффективности капитальных затрат равный, 0,15; Kc и Kh — капитальные затраты по старой и новой технологиям.

7.3. Оборудование для регенерации песка и утилизации продуктов термической деструкции модели

В процессе циклического применения кварцевого песка в качест­ве материала формы при производстве отливок по газифицируемым моделям он изменяет свои технологические и физико-механические свойства. Под действием высокой температуры металла, заливаемо­го в форму, песок растрескивается, измельчается, засоряется мелко­дисперсными продуктами противопригарных покрытий. Кроме того, в нем накапливаются продукты термической деструкции пенополи­стирола в виде сажистого углерода и конденсата углеводородов, включая стирол, толуол и бензол. Все это приводит к снижению газопроницаемости формы из песка, ухудшению его текучести, уплот — няемости и увеличению газотворности. Поэтому песок перед по­вторным применением должен проходить магнитную сепарацию, обеспыливание и термическую регенерацию. Для обезвреживания газообразных продуктов термодеструкции пенополистирола, кото­рые выделяются при заливке формы металлом и в процессе охлаж­дения отливки в форме, применяются установки каталитического дожигания газов совместно с системой вакуумирования форм.

Челябинским конструкторско-технологическим институтом ав­томатизации и механизации в автомобилестроении (КТИАМ) раз­работан ряд линий термической регенерации отработанных песча­но-глинистых и холоднотвердеющих смесей производительностью 0,4; 1,0; 2,5 и 10 т/ч, которые могут быть использованы для регене­рации кварцевого песка в процессе его применения в качестве ма­териала литейной формы при ЛГМ. Схема линии термической ре­генерации PT-1,0 представлена на рис. 7.44.

Линия включает в свой состав: аппарат термической регенера­ции 3; аппарат охлаждения регенерата /; систему подвода воздуха 6 к аппарату термической регенерации; рекуператор 2; систему по­дачи газа 7 и воды 10 к теплообменнику аппарата охлаждения; электрооборудование 9 с системой КИП и автоматику; систему очистки отходящих газов, состоящую из циклона 5, пылеуловите­ля 4 и вентилятора 8.

Аппарат термической регенерации (рис. 7.45) работает по прин­ципу кипящего слоя и состоит из камеры кипящего слоя 4, осади — тельной камеры 3, зонта 2 и ремонтной точки 6. В камере кипяще­го слоя установлена воздухораспределительная решетка 9. Стенки камеры зафутерованы огнеупорной массой или шамотным кирпичом. К корпусу камеры крепится горелка 8 с запально-зажигательным устройством. Загрузка отработанного песка осуществляется через патрубок 7, выгрузка регенерата — через патрубок 5. В верхней части камеры имеется крышка 1 с патрубком для выхода отрабо­танных газов. Отработанный песок поступает в камеру 4, в которой он приводится в состояние кипящего слоя за счет подвода воздуха из рекуператора под распределительную решетку 9. В камере 4 проис­ходит сжигание природного газа, продукты которого, смешиваясь с воздухом, поступающим из-под решетки, имеют температуру 700- 800 °С. Под действием высокой температуры газовоздушной сре­ды происходит сгорание содержащегося в песке конденсата про­дуктов термодеструкции модели, в том числе сажистого углерода. Из аппарата термической регенерации песок поступает в аппарат

Рис. 7.44. Схема линии термической регенерации модели PT-1,0

Охлаждения (рис.7.46), который состоит из рабочей камеры 6 и осадочной камеры 3. В камере б установлена решетка 11 с колпач­ками для образования кипящего слоя и равномерного распределе­ния песка по всей площади решетки. Воздух под решетку 11 пода­ется вентилятором 8 для создания кипящего слоя. Над решеткой 11 установлен водяной трубчатый теплообменник 10 для дополни­тельного охлаждения песка. Камера 2 имеет загрузочный лоток 9, глазок 5 и люк 4 для обслуживания аппарата. В верхней части каме­ры установлены светильник для внутреннего освещения аппарата и патрубок для выхода отработанного воздуха. Под патрубком раз­мещен зонт 7, предотвращающий вынос песка отработанным по­током воздуха. Охлажденный песок выгружается самотеком через лоток 7. Пыль из аппарата через верхний патрубок удаляется отра­ботанным воздухом и направляется в систему пылегазоочистки. Техническая характеристика линий термической регенерации от­работанного песка серии PT представлена в табл. 7.27. Линии тер­мической регенерации отработанного песка можно одновременно использовать и для дожигания газообразных продуктов термоде­струкции модели. При заливке формы с газифицируемой моделью форма вакуумируется, и отсасываемые из формы газообразные продукты термодеструкции модели направляются в камеру аппа­рата регенерации, где они практически полностью сгорают.

Параметры

РТ-04

PT-1,0

РТ-2,5

РТ-5,0

PT-10

Оптимальная производи­

0,4

1,0

2,5

5,0

10

Тельность, т/ч

Расход природного газа,

12

24

60

120

215

М3/ч

Давление природного га­

4

6

4-8

8-10

За, МПа

Расход воды, м3/ч

4

7

20

30

45

Давление воды, МПа

0,2

Температура воды, °С,

20/50

На входе/на выходе

Количество дымовых га­

3400

5700

15 000

20 000

35 000

Зов после очистки, м3/ч

Установленная мощность,

40

73

120

175

КВт

Температура газа в камере

800

650-750

Аппарата регенерации, 0C

Институтом газа HAH Украины (г. Киев) разработаны установ­ки регенерации отработанного песка специально для JIFM на принципе кипящего слоя с использованием горелок струйно- стабилизационного типа, которые обеспечивают устойчивую рабо­ту в широком диапазоне изменения расхода газа и воздуха. Опыт­ным заводом института выпускаются установки серии PKC произ­водительностью 0,2; 1,0; 2,5; 4,0; 10 т/ч, работающие на газе, и уста­новка РКС-0,2Э с электронагревом, которые используются для регенерации песка на участках ЛГМ небольшой мощности. Уста­новки серии PKC компактны, занимают небольшие площади и удобны в эксплуатации. Этим же институтом разработана серия установок каталитического дожигания газа при ЛГМ серии TKP производительностью от 5 до 40 тыс. м3/ч. В качестве катализатора используется алюмохромовый измельченный наполнитель, кото­рый при температуре 350-400 0C активизирует реакции окисле­ния продуктов термодеструкции пенополистирола. Конечными продуктами каталитического дожигания газов являются пары воды и углекислота, при этом степень очистки газов составляет 98 %.

Установки серии TKP следует использовать при вакуумировании форм во время заливки металлом и последующего их охлаждения.

Фирмой «FATA ALUMINIUM» разработаны установки регене­рации песка серии HOT-REC (рис. 7.47), техническая характери­стика которых представлена в табл. 7.28. Особенности этих печей: смешивание воздуха и газа происходит непосредственно внутри камеры сгорания; автоматическое управление обеспечивает безо­пасную работу как в обычном режиме, так и в чрезвычайной си­туации; отсутствуют огнеупоры, что позволяет осуществлять уско­ренный выход в рабочий режим и экономить электроэнергию.

Таблица 7.28

Техническая характеристика моделей установок серии HOT-REC


1/А

2/А

6/А

Параметры


Номинальная производи­тельность, т/ч

Потери при прокаливании, %

11 4

14 5

16 6

5 000/10 800/10 ООО

5 800/12 500/11 500

Расход газа, ккал/т Расход электроэнергии, кВт Расход воздуха, нм3/ч Габариты: длина/ши­рина/высота, мм

ОД 220 ООО


На рис. 7.48 представлена планировка цеха ЛГМ для производ­ства отливок из серого чугуна мощностью 10 тыс. т годного литья в год. Полистирол в гранулах со склада поступает на участок 2, где установлен подвспениватель периодического действия. После под­вспенивания пенополистирол пневмотранспортом передается для стабилизации в матерчатые бункера. Из бункеров по мере надоб­ности пенополистирол поступает пневмотранспортом в бункера модельных автоматов 3. После изготовления модели или их эле­менты проходят сушку при температуре 50-55 0C в проходном су­шиле 5 на подвесном конвейере 4. После сушки модели, состоящие из двух и более частей, соединяются в единую модель при помощи термоклея на полуавтомате 6, после чего с помощью подвесного толкающего конвейера они поступают на сборку 7 в модельные блоки, проходят покраску на полуавтоматических установках 8 водным покрытием, сушку в проходном сушиле 9 при температуре 60-65 °С.


»

Регенерированный песок Рис. 7.47. Структурная схема установки термической регенерации фирмы «FATA ALUMINIUM»: 1 — загрузка песка; 2 — печь прокаливания; 3 — переохлаждение;

4 — охлаждение; 5 — финишное просеивание

Смесь

При необходимости модельные блоки проходят вторичную покра­ску и последующую сушку. Готовые модельные блоки хранятся на складе на цепном подвесном толкающем конвейере, откуда они по заданной программе поступают на автоматическую формовочную линию //. Установка блока в опоку, его формовка, заливка и выбив­ка происходят в автоматическом режиме, для чего линия оборудова­на соответствующими манипуляторами и заливочной автоматиче­ской установкой. При заливке формы вакуумируются. После выбив­ки форм песок проходит регенерацию на установке 12. Участок плавки оборудован среднечастотными печами 13, установками по­догрева шихты 14. В цехе имеются соответствующие вспомога­тельные участки и производственные отделения. Здесь есть обору­дование 1 для получения пара с заданными параметрами и поме­щение 10 для приготовления противопригарного покрытия.


Рис. 7.48. Схема планировки чугунолитейного цеха по газифицируемым моделям

На рис. 7.49 представлена схема полуавтоматического комплекса ЛГМ, разработанного фирмой «FATA ALUMINIUM» для производ­ства отливок поликаст-процессом.

Полистирол в гранулах для вспенивания засыпается в бункер ситового классификатора, в котором происходит рассев гранул по фракциям. Нужная фракция полистирола подается во вспениватель 2, где гранулы вспениваются паром при давлении 0,1 МПа и темпе­ратуре 100-105 °С. Вспененные гранулы пневмотранспортом дос­тавляются в матерчатый бункер 3, где они выдерживаются не ме­нее 2 ч для созревания и сушки. Готовые гранулы пневмотранс­портом засыпаются в бункера установок для изготовления моде­лей 4. В установках для изготовления моделей гранулы посредст­вом инжекции заполняют пресс-формы, где они спекаются при нагревании пресс-формы паром до температуры 115-135 0C и дав­лении пара 0,2-0,25 МПа. Готовые модели по конвейеру 6 переда­ются на стол комплектации и контроля 5 и распределяются по кор­зинам, которые по цепному толкающему конвейеру передаются на участок сборки моделей. Модели, состоящие из двух частей и бо­лее, собираются при помощи клея на установках 7. Готовые моде­ли и стояки передаются цепным конвейером 8 на установку сборки модельных блоков 9 способом горячей сварки. Готовые модельные блоки подвешиваются рабочим на цепной конвейер 10, на котором

Рис. 7.49. Схема полуавтоматического комплекса ЛГМ для производства отливок: 1 — классификатор исходных гранул полистирола; 2 — вспениватель; 3 — накопительный бункер; 4 — установки для изготовления моделей; 5 — стол комплектации и контроля; 6,8,10,14,17,19 — цепной подвесной толкающий конвейер; 7 — полуавтомат для склейки моделей; 9 — полуавтомат для изготовления модельных блоков; 11 — установка для покраски модельных блоков; 12 — проходное камерное сушило для сушки модельных блоков; 13, 18,20 — манипуляторы; 15 — формовочный блок; 16 — установка для заливки форм металлом

Блоки проходят покраску в камере нанесения суспензии 11, затем поступают в сушильную камеру 12, где происходит сушка мо­дельных блоков при температуре 55-60 °С. Манипулятором 13 блоки снимаются с конвейера 10 и подвешиваются на подвески конвейера 14. С конвейера 14 блоки поступают к формовочному блоку 15. Рабочий снимает блок с конвейера, устанавливает его в опоку, засыпает ее песком и уплотняет форму на вибрационном столе. Готовые формы шаговым конвейером доставляются на уча­сток заливки, где они заливаются металлом при помощи автомати­ческой заливочной установки. Залитые формы передаются на те — лежечный конвейер 17, на котором происходит их охлаждение и транспортировка к выбивной установке, где манипулятором 18 форма поворачивается на угол более 90°. Песок высыпается на вибрационную решетку, просеивается, проходит регенерацию и поступает в бункер формовочного блока. Блок отливок во время поворота опоки захватывается манипулятором 20, который и укла­дывает его в ящик. По мере наполнения ящика он передается в термообрубное отделение цеха.


Страница 1 из 41234