книги из ГПНТБ / Сосненко, М. Н. Развитие литейного производства
.pdfРис. 3. Литейная форма (а), песчаный стержень (б), модель (s)- и стержневой ящик (г) :
—полуформы; 3 — полость формы; 4 — стержень; 5 — литниковая си стема; 6, 7 — опоки; 8 —- модель; 9 — знаки модели; 10—-части стержне
вого ящика.
1. Набивка нижней полуформы: установка на под модельный щиток 1 модели 2 и опоки 3, насыпка и уплотнение формовочной смеси, удаление излишка смеси линейкой вровень с кромками опоки, накол га зоотводных каналов иглой — душником 4 (рис. 4,
аи б).
2.Поворот нижней полуформы на 180°, установка ее на верстак. Заглаживание плоскости разъема гла дилкой и засыпка ее разделительным песком, установ ка знака модели и опоки по штырям 5 и модели стоя ка 6 (рис. 4, в).
3.Набивка верхней полуформы. Она производит ся аналогично набивке нижней, с той лишь разницей, что в ней оформляют воронку и стояк литниковой сис темы (рис. 4, г).
4.Снятие верхней полуформы и ее отделка: сме тание разделительного песка, заглаживание разъема формы гладилкой, смачивание смеси вокруг знака стержня и у кромки отверстия стояка, извлечение зна ка модели с помощью подъема 7, накол газоотводно го канала в углублении знака стержня, припыливание формы серебристым графитом (рис. 4, д).
5.Отделка нижней полуформы: сметание разде лительного песка, заглаживание разъема формы гла дилкой, смачивание смеси водой вокруг . модели и в месте вырезания питателя, извлечение модели, про резание ланцетом питателя, припыливание формы се ребристым графитом, накол газоотводного канала в углублении знака стержня (рис. 4, <?).
21
гз
Рис. 4. Последовательность операций при ручной формовке.
6. Сборка формы: установка стержня 8 в знак ниж ней полуформы, накрытие верхней полуформы на ниж нюю по штырям, скрепление полуформ наложением на форму груза (рис. 4, е).
Приведенный пример формовки показывает, что процессы литья характерны многооперационностью, а
22
выполняемые операции — использованием большого количества разнообразной модельно-литейной оснаст ки, приспособлений и инструментов. Чтобы обеспечить высокое качество отливок, литейщикам приходится использовать большое количество разнообразных спе циальных (цирконовый песок, синтетические смолы и др.) и вспомогательных (жеребейки, шпильки, капро новый шнур, восковые фитили, асбестобитумный шнур, прокладочная глина, клеи и др.) материалов.
Чтобы механизировать производство отливок, по высить, их выпуск и качество, в современных литейных цехах осуществили специализацию труда. Процесс литья расчленен на отдельные технологические ста дии ('СМ. рис. 2), выполняемые коллективом литейщи ков различных профессий (формовщик, стерженщик, плавильщик, обрубщик и другие). С учетом этого, крупные и механизированные литейные цехи подраз деляются на несколько отделений, в каждом из кото рых производятся вполне определенные технологичес кие операции.
В смесеприготовнтельном отделении готовят фор мовочные и стержневые смеси, литейные краски и дру гие составы, необходимые для изготовления форм и стержней. При этом исходные материалы (свежие пески, глины, связующие и др.) поступают сюда со склада формовочных материалов, а также с участка выбивки отливок (бывшая в употреблении горелая смесь). В стержневом отделении изготовляют и сушат стержни, которые затем передают в формовочно-сбо рочное отделение. Там изготовляют, упрочняют и соби рают формы, готовят их к заливке. Нередко в этом же отделении осуществляют заливку форм, охлаждение и выбивку отливок и горелой смеси из опок. В плавиль ном отделении в вагранках, электрических и других печах расплавляют исходные металлические шихтовые материалы, а затем специальными методами обработ ки (легированием, рафинированием, модифицирова нием, дегазацией и др.) приготовляют требуемый по химическому составу и свойствам расплав. При этом необходимые для плавки материалы доставляют со склада шихты. В заливочном отделении литейные фор мы с помощью разливочных ковшей заполняют рас плавом. Ремонт и сушку ковшей производят в ковшо-
23
вом отделении. В очистном отделении из отливок вы бивают стержни и очищают их поверхности от при ставших и пригоревших формовочных материалов. В обрубном отделении с поверхности отливок удаляют заусенцы и заливы, придают им товарный вид.
Процесс получения отливок заканчивается их при емкой, во время которой контролируют размеры и соответствие качества техническим условиям (химиче ский состав, механические свойства и др.). Прошед шие контроль отливки направляют на склад, а затем
вмеханический цех завода для дальнейшей обработки. Чтобы отливки во время их хранения и транспортиро вания не ржавели, а значит, и не теряли хорошего то варного вида, многие отечественные чугунолитейные цехи (московского завода «Станколит», Коломенского завода тяжелых станков и др.) производят их грунто вание. Эта операция заключается в декоративной от делке и последующем покрытии не подвергающихся механической обработке поверхностей отливок специ альными густыми красками-грунтами. Разработанные
впоследние годы безвоздушный и электрофизические - методы грунтования обеспечивают высокое качество покрытия при минимальном расходе грунта, а также
благоприятные санитарно-гигиенические условия тру да при выполнении этой операции.
Модели и стержневые ящики изготовляют в мо дельном цехе, который на крупных заводах является самостоятельным цехом, а на мелких входит в состав литейного цеха.
«Биография» промышленных машин (станки, тур бины, автомашины и т. д.) начинается в конструктор ском отделе машиностроительного завода или в спе циальном конструкторском бюро, где создают их проект, производят необходимые расчеты и изобра жают на бумаге в виде чертежей машину в целом и ее отдельные детали. На чертеже (рис. 5, а), с учетом назначения и условий работы детали (рис. 5,6), кон структор указывает ее форму, материал и размеры, знаками в виде треугольника с рядом стоящей цифрой отмечает требуемый класс шероховатости поверхно стей, подлежащих механической обработке (VI, Ѵ2, ѴЗ — очень шероховатая поверхность, Ѵ4, Ѵ5, \у6 — менее шероховатая поверхность, Ѵ7— .V14—
24
Рис. 5. Схема разработки технологического процесса получения
отливки детали «зубчатое |
колесо»: |
|
а) — чертеж детали; б) — общий вид |
детали; |
е)—отливка; г) — упрощен- |
ный чертеж модельно-литейиоГі |
технологической разработки. |
поверхность с весьма низкой шероховатостью). Шеро ховатость поверхности деталей и отливок характери зуется высотой неровностей, допускаемых на их по верхностях. Требуемая шероховатость, поверхностей деталей достигается путем соответствующей механи ческой обработки отливки (точением, 'фрезерованием, шлифованием и др.).
Процесс производства машины начинается в тех нологическом отделе завода, где выбирают методы изготовления деталей и их сборки, а также в техноло гических бюро отдельных цехов (литейный, кузнеч ный и др.), производящих заготовки деталей машин (отливки, поковки и др.).
Задача технологического бюро литейного цеха за ключается в проектировании процесса получения от ливки (рис. 5, в). Она решается технологом-литейщи ком на основе чертежа детали (рис. 5, а). Разработка технологического процесса начинается с установления требований, предъявляемых к детали, а следовательно, и к отливке. В ходе дальнейшей работы технолог вно-
25
сит изменения в конструкцию детали: упрощает внеш ние и внутренние очертания путем ликвидации отвер стий малого диаметра, зубьев шестерен, мелких вые мок и пазов, которые более легко могут быть получены при последующей механической обработке. Далее тех нолог выбирает рациональное положение отливки в форме во время ее заливки, назначает величину при пусков на механическую обработку отливки, выбирает плоскость разъема модели и формы. На вертикальные поверхности модели он назначает формовочные укло ны для облегчения ее извлечения из формы, намечает число стержней, необходимых для оформления отвер стий, внутренних полостей и наружных очертаний от ливки, а также параметры (высота, зазоры, уклоны) их знаков; выбирает тип литниковой системы и т. д.
В результате творческой работы технолога появ ляется чертеж модельно-литейной технологической разработки (рис. 5, г), направляемый в модельный цех для изготовления модели и стержневого ящика.
Труд литейщиков нелегок, требует подлинного мас терства, напряженной мысли. Особенно ответственна роль технолога-литейщика, разрабатывающего про цессы получения отливки. В современных условиях, когда технология, наука и техника достигли высокого уровня развития, ему приходится творчески решать многие задачи теории и практики. От принятых тех нологом решений зависят качество и себестоимость от ливки, а следовательно, технико-экономические пока затели работы литейного цеха. Вот почему разработка технологического процесса литья доверяется наиболее квалифицированным литейщикам, имеющим не только большой производственный опыт, но и солидную тео ретическую подготовку. Последнее особенно необхо димо, так как работа технолога базируется на знании и правильном использовании государственных стан дартов (ГОСТ), технических условий (ТУ) и другой документации, регламентирующей современное литей ное производство. Технолог, кроме того, должен хоро шо знать существующие в цехе производственные усло вия (типы формовочных и стержневых машин, грузо подъемность мостовых кранов, размеры опок и т, д.)
Приступая к разработке технологии, технолог дол жен сделать квалифицированный анализ литейной тех
26
Рис. 6. Отливка станины зубофрезерного станка модели Д-32 и литейная форма для ее получения:
с) — нетехнологично; б) — более технологично.
нологичностн конструкции детали. Под литейной тех нологичностью конструкции понимают выбор такой геометрической формы и такого материала литой де тали, которые, не снижая общих конструктивных тре бований, способствуют получению необходимого коли чества отливок с заданными эксплуатационными свой ствами и точной геометрией при наименьших затратах на их производство. При наличии недочетов в конст рукции детали технологу необходимо найти решения, позволяющие так ее улучшить, чтобы максимально упростить процессы получения отливок. В качестве примера из практики московского чугунолитейного ор дена Ленина завода «Станколит» на рис. 6 приводятся два варианта технологии получения отливки станины (масса отливки 1290 кг) — по неудачной и улучшен ной конструкциям детали. Изменение конструкции этой
27
а) |
б) |
Рис. 7. Отливки детали «корпус крышки»:
а) — из стали; б) — из ковкого чугуна.
детали позволило отказаться от сложной формовки в трех опоках, снизить число устанавливаемых в форму стержней, сократить другие материальные затраты.
На рис. 7 показаны две отливки детали «корпус крышки» из двух литейных сплавов. Поправка конст руктора, ошибочно принявшего в качестве материала отливки сталь, технологом-литейщиком, предложив шим заменить сталь ковким чугуном, позволила без ущерба для работоспособности детали резко повысить экономичность процесса получения детали (табл. 2).
Таблица 2
Показатели производства отливки детали «корпус крышки»
из двух |
различных сплавов |
|
||
|
Отливка |
|
||
Показатель |
|
из ковкого |
ЭКОНОМИЯ |
|
стальная |
(%) |
|||
|
||||
|
|
чугуна |
|
|
Расход металла (кг) |
41,5 |
24 |
45 |
|
Масса корпуса после механической |
|
|
||
обработки (кг) |
19 |
12,5 |
34 |
|
Машинное время обработки заготов- |
|
|
||
ки (мин. ) |
212 |
123 |
42 |
28
Рис. 8. Варианты расположения моделей на плитах:
а) — неэкономично; 6) — экономично.
Сложность процессов литья сильно затрудняет ра боту технолога, которому нелегко сразу найти опти мальные решения. В качестве примера на рис. 8 по казаны первоначальные и повторные варианты распо ложения моделей на плитах. Исправив свою ошибку, изменив в ходе производства расположение моделей на плитах, технолог добился максимально полного использования объема и металлоемкости формы. На металлоемкость форм также оказывают влияние пра вильный выбор и рациональное размещение в них эле-
29
а) б)
Рис. 9. Способы размещения прибылей в форме:
а) — над отливкой; б) — в стержне.
ментов питания отливки. Правильно поступил техно лог, разместив прибыль 3 в песчаном стержне 2 (рис. 9), так как ее расположение над отливкой 1 кро ме снижения металлоемкости формы потребует при менения более высокой верхней опоки и большего рас хода смеси, что увеличит трудоемкость формовочных работ.
Технологи завода «Компрессор» А. И. Гурко и С. С. Жуковский предложили новую технологию от ливки блоков цилиндров холодильных компрессоров марки АУ-150 и 2-АВ-15. Раньше отливаемые заводом блоки имели до 35% брака, который обнаруживали лишь при механической обработке. Основными видами брака были газовые и песчаные раковины на зеркале цилиндров; кроме того, значительное количество ци линдров не выдерживало гидравлических испытании и давало течь при давлении воды в 15—20 ат из-за на личия микропор в стенках цилиндров. Основной при чиной повышенного брака была несовершенная конст рукция литниковой системы с излишне увеличенным сечением основного элемента — питателя. Заливка блоков производилась через шесть эллиптических пи тателей общей площадью около 1300 мм2, однако это расчетное сечение питателей оказалось неэффектив ным, так как расплав помимо питателей свободно про ходил в зазор между центровым стержнем и формой, а чрезмерно большая скорость заливки способствова ла возникновению дефектов: попадая в форму с боль-
30