5. Литейный цех

5.1 Виды и особенности литейных форм

В литейном производстве роль основного инструмента для изготовления отливок выполняет литейная форма. Она представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Применяют и такие способы литья, при которых литниковая система отсутствует, например центробежное литье труб.

Литейные формы изготовляют как из неметаллических материалов (песчано-глинистых смесей и др.), так и из металлов. Так, только для одного вида неметаллических форм - неразъемных оболочковых, получаемых по выплавляемым моделям можно назвать свыше 10 разновидностей, существенно различающихся составом, структурой, способами изготовления и назначением.

Многообразие современных литейных форм (при правильном выборе их разновидности для каждого конкретного случая) открывает возможность экономично, в соответствии с требованиями к качеству, изготовлять различные по массе, конфигурации, точности и свойствам металла отливки практически из любых сплавов

5.2 Металлические литейных формы

Наиболее распространены в мировой практике литейного производства изготовленные из различных составов и различными способами песчаные формы, предназначенные для заливки под действием

гравитационных сил свободно падающей струей расплава. В нашей стране в песчаных формах изготовляют около 80% всех отливок, как мелких и средних по массе, так и наиболее крупных, многотонных. На рис. 5.1 показан отлитый из стали в песчаной форме ахтерштевень - крупная деталь морского судна. Масса отливки около 24 т, высота свыше 10 м.

Распространенность способа литья в песчаные формы связана с его дешевизной, применимостью для изготовления отливок из различных сплавов - легких и тяжелых, цветных, чугунов и сталей, а также со сравнительно невысокими затратами на оснастку и приспособления.

Изготовление отливок в разовых песчаных формах наряду со многими достоинствами обладает и рядом недостатков. Для получения каждой отливки необходимо выполнить ряд трудоемких даже в условиях механизированного производства операций: приготовить формовочные и стержневые смеси, изготовить формы и стержни, собрать их и подготовить к заливке, выдержать отливки в медленно охлаждающейся песчаной форме, выбить их и очистить от формовочной и стержневой смеси, переработать бывшие в употреблении смеси для их повторного использования. При заливке песчаных форм расплавом и охлаждении в них отливок происходят процессы испарения влаги и выгорания связующих, при формовке и выбивке отливок неизбежно образование пыли, что вызывает необходимость соблюдения специальных мер по технике безопасности и охране окружающей среды.

5.3 Литье в песчаных формах

Общая схема технологического процесса изготовления отливок в песчаных формах представлена на рис. 5.2. В связи с небольшой программой выпуска представленной на рис. 1.4, г чугунной отливки и целесообразностью применения ручной формовки изготовляют разъемную деревянную модель (рис. 5.3, а) и стержневой ящик (рис. 5. 3,6), а также модели элементов литниковой системы (рис. 5.3, е). По нижней 2 и верхней 1 половинам модели уплотнением песчано-глинистой смеси в металлических опоках 1 и 2 изготовляют нижнюю (рис. 5.3, а), а затем верхнюю части литейной формы. В них со стороны торцовой поверхности, противоположной плоскости разъема, накалывают вентиляционные каналы 3 для удаления из полости формы образующихся при заливке паров и газов.

5.4 РТК в литейном производстве

Процессы литейного производства сопряжены с перемещением больших масс (ковша и металла), температура расплавленного металла очень высока, труд рабочего весьма утомителен и однообразен, уровень механизации и автоматизации, особенно в условиях мелкосерийного и серийного производств, весьма низок. Все это, естественно, привлекает внимание специалистов в области роботостроения и требует конструктивного решения.

За последние годы выпуск литья под давлением возрос в 10 раз. Среднегодовой прирост производства литья под давлением в 1,5-2 раза опережает прирост всей промышленной продукции. Перспективы развития этого литья требуют создания комплексно-механизированных и автоматизированных установок на базе машин литья под давлением. Все это обусловило целесообразность создания роботизированных технологических комплексов в составе: машины литья под давлением (кокильной машины), промышленного робота для заливки металла, манипулятора для обдувки и смазки пресс-форм и пресс-поршня и промышленного робота для съема отливок.

Автоматизация процессов литейного производства на основе использования промышленных роботов - качественно новый этап автоматизации этого производства. Робототехнические комплексы в литейном производстве впервые были созданы для литья под давлением. Это объясняется тем, что рабочие, обслуживающие машины литья под давлением, кроме управления машиной, выполняют несколько трудных ручных, так называемых внемашинных, операций - заливку металла, обдувку и смазку пресс-форм, установку отливки в пресс. Производительность машин литья под давлением очень велика, примерно 120 заливок/ч. В то же время утомляемость рабочего ведет к нарушению технологического режима, ухудшению качества литья, снижению производительности оборудования.

Технологический процесс литья очень похож на процесс литья под давлением. Он также включает заливку металла вручную, съем и передачу изделия для очистки и обрубки. В настоящее время ведутся работы по роботизации этих процессов.

В литейном производстве широко применяют машины с холодной камерой прессования. Жидкий металл в такие машины заливают вручную. Работы по механизации и автоматизации этих процессов ведутся давно, однако полностью были автоматизированы лишь машины, на которых отливали сравнительно легкие детали с массой до нескольких десятков граммов. Более крупные машины переоборудованы для полуавтоматической работы с сохранением ручных операций. Задача заключается в том, чтобы роботизировать и этот тип машин, перейти на автоматический цикл.

Конструктивное выполнение машин для литья под давлением с точки зрения расположения и характера зоны заливки металла и съема отливки довольно однотипно, что позволяет находить общие решения для их стыковки с манипуляторами и промышленными роботами. К заливочным манипуляторам и промышленным роботам предъявляют следующие требования:

1) доза не должна зависеть от изменения уровня металла в печи;

2) металл должен заливаться Непосредственно в заливочное окно, без применения длинных желобов и чаш;

3) в камеру прессования металл должен заливаться без значительных переналадок при переходе от центрального к нижнему литью;

4) в ковш металл должен набираться чистым, без шлаковых пленок;

5) механизмы манипулятора должны быть надежно защищены от брызг расплавленного металла.

Создание робототехнических комплексов и роботизированных линий для автоматизации различных технологических процессов - важный этап в создании роботизированных участков, цехов и заводов. Можно с уверенностью утверждать, что этот путь приведет к созданию гибких автоматизированных производств (ГАП), способных обеспечить высокую экономическую эффективность в условиях мелкосерийного и серийного производств.

Список используемой литературы

металл давление кузнечнопрессовый закалка

1. Егоров М.Е. Технология машиностроения. - М: Высш. Шк., 1976.

2. М.Ю. Реневский «Кузнечнопрессовое производство». М.: АБФ, 1997.

3. А.Л. Журов, Р.Н. Ляпина «Системы ЧПУ», К.: Вища шк., 1994.

4. «Промышленные роботы: Конструирование и применение»/ Г.А. Спыну; Под ред. докт. техн. наук. В.И. Костюка. - К.: Вища шк. 1985.

5. Б.П. Демидович, И.А. Марон «Литейное производство».- К.: Вища шк., 1985.

6. Д.Л. Меринов, В.В. Деникин «Обработка деталей давлением и температурой». М.: Наука, 1978.