5.Фомровочно-заливочно-выбивные отделения при изготовлении отливок в разовых объемных формах-лекции № 9-12

Литейные формы подразделяют на разовые формы и многократного ис­пользования. Разовые песчаные формы в свою очередь делятся на объемные и оболочковые (тонкостенные). При изготовлении машиностроительных от­ливок наиболее распространены разовые объемные песчаные формы, которые делят на :

- песчаноглинистые (сырые, подсушенные, сухие)

- песчано-самотвердеющие (СО₂-процесс, ХТС, ПСС, ЖСС)

- песчаные с пленкой (V-процесс) и по выжигаемым моделям.

В серийном и мелкосерийном производстве формы для отливок массой до 150-200 кг следует изготавливать на формовочных машинах и автомати­ческих линиях. Для отливок простой формы рекомендуется безопочная фор­мовка.

Для отливок массой до 2000 кг/шт рекомендуется применение сыпучих самотвердеющих смесей с использованием синтетических смол (ХТС) на по­точных формовочно-механизированных линиях.

Используется также менее совершенная технология с применением смесей с жидким стеклом (ПСС).

Весьма перспективной технологией является безопочная формовка на (ХТС) , обеспечивающая экономию формовочной смеси и применение дере­вянной модельной оснастки.

На поточных или автоматических формовочных линиях желательно иметь отдельные смесеприготовительные установки для каждой линии.

При проектировании литейных цехов для мелкого и среднего литья рекомендуется размещать их в 2-х этажных зданиях, а крупного в одноэ­тажном.

Реализация изложенных мероприятий позволит резко улучшить условия работы в цехах и защиту окружающей среды.

5.1. Объем производства

Производство отливок малой и средней массы рекомендуется предус­матривать в групповых потоках, специализированных по детальному приз­наку или по технологическому процессу в формах преимущественно одного размера. Число отливок в форме принимают по технологическим картам (при массовом и крупносерийном производстве) или из технологических разработок и тех.ведомостей (при меньшей серийности). При отсутствии этих документов число отливок в форме расчитывают по данным таблицы 5.1. Размеры и средняя металлоемкость по массе годных отливок в разо­вых объемных формах, для наиболее распостраненных групповых потоков также приведены в этой же таблице, материалы которой используют в слу­чае отсутствия технологических данных на часть или всю номенклатуру проектной программы.

Отливки массой > 2.0 т рекомендуется заливать и охлаждать в не­подвижном положении из-за длительного времени остывания их в форме.

Вся номенклатура отливок, вошедших в проектную программу распре­деляется по видам сплавов и группам по массе.

Число литейных форм, подлежащих изготовлению в течении года рас­читывается по форме - (таблица 5.2) с учетом распределения отливок по поточным линиям, конвейерам, участкам цеха.

Для компенсации брака форм и отливок к полученному итогу по каж­дой поточной линии (конвейеру) составляет 4-6 0/0 от годового числа форм.

В условиях мелкосерийного и единичного производства, когда вместо конкретной номенклатуры задана разбивка отливок проектной программы по группам и массе, годовое число форм расчитывают определением средней металлоемкости форм для каждого потока.

Готовое число форм, их размеры, средняя и максимальная металлоем­кость являются исходными параметрами проектирования литейного цеха вцелом. Итоги расчета сводятся в форму-таблицу 5.3.

Таблица 5.1.

Оптимальный выпуск отливок для наиболее

распространенных групповых потоков

производства (при 2-х сменной работе).

Группа отливок по массе кг					Размер опок в свету мм	Средняя высота формы			Коэффиц. использов. объема формы				Средняя мас-са год-ных		Оптим. выпуск форм-х линий, тыс.т/год, при системе остывания отливок в форме
						для чугуна	для ста-ли		для чугу-на	для ста-ли		отли-вок в фор-ме		одно-ветве-вой		специ-альной
1					2	3	4		5	6		7		8		9
				Безопочная формовка с вертикальным разъемом форм
10 <20					500400 600450	200 300	200 300		0,1 0,1	0,1 0,1		4 8		3,3-3,8 6,8-7,5		4,7-5,3 9,5-10,5
				Крупносерийное и массовое производство отливок в опоках
<50 10-100 20-150 50-250 100-500					800700 1000800 12001000 14001000 16001200	500 600 700 800 900	600 700 800 1000 1100		0,125 0,125 0,13 0,15 0,18	0,1 0,11 0,11 0,11 0,15		35 60 110 170 320		10-12 15-17 - - -		20-25 30-40 30-70 40-100 30-90
				Серийное и мелкосерийное производство отливок в опоках
<20 20-100 50-150 50-250 100-500 100-1000 500-1000 500-1500 1000-2000					500400 800700 1000800 12001000 14001000 16001200 20001600 25001600 25002000	300 600 700 800 900 1000 1100 1200 1200	400 700 800 1000 1100 1200 1200 1400 1400		0,17 0,15 0,16 0,17 0,20 0,21 0,20 0,21 0,21	0,13 0,13 0,14 0,13 0,16 0,18 0,18 0,18 0,18		10 50 90 160 250 400 700 1000 1250		7-8 12-13,5 8,5-10 11-13 15-17 - - 12-13,5 10-12		10,5-12 18-20 17-20 23-26 30-34 19-22 20-23 18-20 15-18

Таблица 5.2

Определение годового числа форм

№

Детали представи-

Марка сплава

Кол-во деталей в

Масса

Внутр. размер

Кол-во отливок в

Масса отливок

Число форм

Объем форм, м3

дет

тели

год/шт

отливки кг

на годовую программу, т

опок (длшрвс), мм

форме

в год кг

год (шт)

одной

на годовую программу

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Конвеййер № 1 и т.п.

Форма-таблица 5.3.

Поточные линии	Группа	Размер опок в свету	Годовой выпуск
конвейеры или участки	отливок по массе	(длинаширинавысота, верх/низ) мм	отливок, т	форм тыс.шт.
1	2	3	4	5

2. Основное оборудование и определение его количества.

Количество оборудования для формовочно-заливочно-выбивных отделе­ний, при поточном производстве расчитывается по формуле:

Р₁=К_з.фР₂,

где n- годовое число форм, изготавливаемых в потоке (на линии); К_б- коэффициент, учитывающий потери на брак, К_б=(0,94 - 0,96); N_nрасч - принятая расчетная производительность автоматического оборудования; Ф_д- действительный фонд времени, ч; К_з.ф- коэффициент загрузки формовочного оборудования, (К_з.ф= 0,7 - 0,85); Р₁ и Р₂ - соответственно количество оборудования по расчету и принятая в проекте.

Потребность в автоматических линиях можно расчитать также по фор­муле:

где L- проектная мощность цеха (участка), т/год; N_n.расч- производительность линии, форм/час; С- металлоемкость отливок в форме, кг.

Число формовочных машин при обычном литейном конвейере определяют по формуле:

где m_n - годовое число полуформ данной весовой группы, шт; Ф_д - действительный годовой фонд времени работы машины, час; t - длительность замены подмодельных плит и настройка машины, час; q_ф - производительность формовочной машины, полуформ/час; Кз.ф - коэффициент загрузки (0,7 - 0,85).

Число пескометов определяют по формуле:

где V- объем формы по габаритным размерам опоки, м³;q_ф- производительность участка, полуформ/час; q_n- производительность пескомета, м³/час; К_з.п- коэффициент загрузки (0,7 - 0,85).

В условиях автоматизированного производства разовых форм большое значение имеет наличие оптимального количества опок, которое определя­ется по формуле:

П₀=(1,25-1,3) q_л Т,

где (1,25-1,3) - коэффициент, учитывающий резерв и ремонтный задел парка опок; q_л - производительность линии, полуформ/час; Т - цикл оборота опок, час.

Сводные данные по формовочному отделению сводятся в следующую форму - таблицу 5.4.

Форма-таблица 5.4

Загрузка формовочной линии

№	Показатели			№ формовочной линии
п/п			1		2	3
1	2		3		4	5
1	Наименование отливок или групп литья
2	Годовой выпуск литья, тн
3	Размер опок в свету (длшрвсверх/низ)
4	Число форм в час:
	- среднее на программу
	- по такту формовочных автоматов
5	Шаг литейного конвейера, мм
6	Число форм на площадке конвейера
7	Скорость конвейера, м/мин
	- при среднечасовом выпуске форм
	- при полной отдаче фор-ных автоматов
8	Длина охлаждаемой зоны конвейера, м
1	2		3		4	5
9	Время охлаждения залитых форм, мин
	- при среднечасовом выпуске форм
	- приполной отдаче фор-ных автоматов

Ответственной операцией в процессе изготовления отливок является заливка форм металлом. В промышленности имеют место ряд способов за­ливки и установки, обслуживания их.

Установки для автоматической заливки выпускают с применением электромагнитного насоса, дозирующего заливочного ковша, с индивиду­альным подогревом, промежуточного стопорного и барабанного ковша с до­зированием металла, ИКП.

Для механизированной заливки используют электрофицированные те­лежки или портальные краны с кабиной для оператора и дистанционным уп­равленнием передвижения ковша.

Для обеспечения бесперебойной заливки потоков готовых форм на од­ной линии предусматривают возможность изготовления одновременно двух - трех наименований отливок и планируют массу отливок с расчетом сужени­я диапазона изменения потребности в жидком металле. Работа автомати­ческих линий предусматривается без смены оснастки в течении 4 часов.

Для теплового упрочнения форм и подсушки водной краски используют сушила различных типов. При поточном производстве применяют проходные сушила. Необходимую длину его определяют в зависимости от принятой продолжительности цикла подсушки полуформ и такта работы формовочного оборудования.

При плацевой формовке для сушки опочных форм применяют камерные сушила. Формы в кессонах сушат переносными сушилами.

Необходимое число камерных сушил определяют по формуле:

где W - годовой объем форм, м³; m- время цикла сушки с учетом загрузки и выгрузки, час; К_n-коэффициент неравномерности потребления (для серийного и мел­косерийного производства К_n=1,1-1,2; для мелкосерийного и единичного производства K_n=1,2-1,3); V- внутренний объем сушила; S- коэффициент использования объема сушила равный (0,15 - 0,20).

Для отливок массой 0,5 - 5,0 тонн цикл сушки форм из ПГС в зависи­мости от размеров составляет 6-12 часов, для форм из смесей с органи­ческими связующими 5-10 часов, для форм из ЖСС 2-5 часов. К этому вре­мени следует добавить 2 часа на загрузку и выгрузку сушила.

Потребное количество кранов расчитывают по формуле:

где В₁- годовой выпуск отливок, тонн/год; t_оп- сумма затрат времени на формовку, сборку, заливку и выбив­ку.

Ее можно определить по данным ниже приведенной таблицы 5.5.

Таблица 5.5

Нормы числа мостовых и консольных кранов

для обслуживания формовочно-заливочно-выбивного отделений

Группа отли-	Размер опок в	Сред-няя	Нормы продолжит. крановых оперраций, краночасы на 1 тонну годных отливок
вок по массе	свету	масса отли-	Формовка и сборка			Заливка			Выбивка
		вок в форме	на конвейере	на плацу		на конвейере	на плацу			на конвейере		на плацу
50-250	12001000	160	1,05-1,15	1,25-1,4		0,15-0,20	0,2-0,25			0,3-0,35		0,35-0,4
100-500	14001000	250	1,0-1,1	1,25-1,4		0,15-0,20	0,2-0,25			0,3-0,35		0,35-0,4
100-1000	16001200	400	1,0-1,1	1,25-1,4		0,15-0,20	0,15-0,2			0,25-0,30		0,25-0,30
500-1000	20001600	700	0,95-1,05	1,2-1,35		0,1-0,15	0,15-0,2			0,25-0,30		0,30-0,35
1000-2000	25002000	1250	1,2-1,3	1,45-1,65		0,08-0,10	0,08-0,10			0,2-0,25		0,25-0,30
1000-5000	25002500	1500-2000	---	1,4-1,6		---	0,08-0,10			---		0,3-0,35
5000 и более	кессон	---	---	1,3-1,5		---	0,08-0,10			---		0,3-0,35

Опоки выбиваются на механических выбивных решетках, кессоны очи­щаются от смеси мостовым краном и съемным грейфером.

Требуемое число мостовых и консольных кранов расчитывают по мак­симально загруженной смене.

В формовочно - сборочных отделениях число консольных передвижных кранов составляет 30 - 50 % от общего числа кранов и уточняется в зависимости от числа рабочих мест сборки форм.

Возможность нормального использования кранов проверяют по длине зоны обслуживания, которая должна быть более 20 - 30 метров (для зали­вочных участков 30 - 40 м) и в случае несоответствия - уточняют длину и число пролетов, а также число и соотношение мостовых и консольных кра­нов. Коэффициент загрузки кранов 0,7 - 0,9.