
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 | |
|
|
|
|
|
Основное оборудование и определение его количества.
Количество оборудования для формовочно-заливочно-выбивных отделений, при поточном производстве расчитывается по формуле:
Р1=Кз.фР2,
где n- годовое число форм, изготавливаемых в потоке (на линии); Кб- коэффициент, учитывающий потери на брак, Кб=(0,94 - 0,96); Nnрасч - принятая расчетная производительность автоматического оборудования; Фд- действительный фонд времени, ч; Кз.ф- коэффициент загрузки формовочного оборудования, (Кз.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; Nn.расч- производительность линии, форм/час; С- металлоемкость отливок в форме, кг.
Число формовочных машин при обычном литейном конвейере определяют по формуле:
где mn - годовое число полуформ данной весовой группы, шт; Фд - действительный годовой фонд времени работы машины, час; t - длительность замены подмодельных плит и настройка машины, час; qф - 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;qф- производительность участка, полуформ/час; qn- производительность пескомета, м3/час; Кз.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) qл Т,
где (1,25-1,3) - коэффициент, учитывающий резерв и ремонтный задел парка опок; qл - 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; Кn-коэффициент неравномерности потребления (для серийного и мелкосерийного производства Кn=1,1-1,2; для мелкосерийного и единичного производства Kn=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; tоп- 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.