Процесс изготовления заготовок литьем в кокиль

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Камская государственная инженерно-экономическая академия (ИНЭКА)

Кафедра «МиТЛП»

ОТЧЕТ

по производственной практике

Выполнил: студент гр.1204 Суяров Р.А.

Принял: доцент, к.т.н. Харисов Л.Р.

Набережные Челны 2011 г.

Содержание

1. Планировка цеха цветного литья

2. Сплавы и плавка

3. Литье в кокиль

3.1 Технологические процессы

3.2 Оснастка

3.3 Оборудование

3.4 Изготовление стержней

цветное литье кокиль сплав

1 Планировка цеха цветного литья

В состав корпуса цветного литья входят следующие производственные подразделения (рис. 1):

- плавильный цех алюминиевых сплавов с шихтовым двором и участком ремонта ковшей;

- цех алюминиевого литья под давлением;

- цех алюминиевого литья в кокиль с участком изготовления стержней;

- термообрубной цех алюминиевых отливок, включающий участки: очистки алюминиевого литья, пропитки отливок, гидроиспытаний со складом отливок, окраски литья;

- цех литья тяжелых сплавов с отделением плавки, заливки и финишных операций.

В составе корпуса предусмотрены также службы и мастерские для ремонта технологического и энергетического оборудования, оснастки, экспресс-лаборатории, опытный участок, оснащенный технологическим оборудованием, обеспечивающим выполнение технологического цикла изготовления отливок, диспетчерская служба.

Корпус цветного литья расположен в двухэтажном здании с габаритами 279x217,5 м. Склад шихты одноэтажный. Здание состоит из трех поперечных пролетов (двух 30-метровых и одного 24-метрового) и девяти 24-метровых продольных пролетов.

Склад шихты и плавильный цех расположены в поперечных 30- метровых пролетах в одном из торцев корпуса. Взрывоопасные помещения (отделения грунтовки и пропитки отливок) расположены в поперечном пролете в другом торце корпуса. Этим обеспечивается поточность движения шихты, металла и отливок, а также требуемая правилами безопасности большая поверхность остекления взрывоопасных помещений, удобный доступ к ним и пути эвакуации из них. Остальные производственные участки расположены в продольных пролетах.

Бытовые и конторские помещения расположены в трехэтажном здании вне корпуса и связаны с корпусом двумя галереями.

Плавка алюминиевых сплавов производится в восьми блоках газовых печей.

Для изготовления отливок из алюминиевых сплавов установлены автоматизированные комплекты оборудования, включающие помимо машин литья под давлением и кокильных карусельных машин также и автоматические дозаторы, манипуляторы для простановки стержней, съемники отливок, обрезные прессы и устройства для отламывания литников, устройства для смазки, регуляторы температуры гидравлической жидкости и литейной формы и другие механизмы. Это оборудование размещено на 11 технологических линиях, имеющих независимую транспортировку металла, стержней, отливок и возврата.

Рис. 1. Планировка корпуса цветного литья

На четырех линиях установлено 39 машин литья под давлением фирмы «Wotan» с усилием запирания 400, 700 и 1100 тс, на шести линиях - 22 карусельных кокильных машины (четырех-, пяти- и восьмипозиционных), а также 13 однопозиционных кокильных станков фирмы «Fata» (Италия), на одной линии - 15 машин для литья под низким давлением фирмы «Dima».

Стержневой участок оборудован смесителями и автоматами для изготовления стержней с отвержением в горячих ящиках. В термообрубном цехе последовательно по ходу технологического процесса размещены выбивные кабины и автоматические зачистные линии, карусельные и барабанные фрезерные станки для отрезки прибылей, виброочистные станки, дробеметные барабаны и камеры, термические печи, оборудованные для гидроиспытаний, пропитки и грунтовки литья.

В цехе тяжелых сплавов плавка медных и цинковых сплавов производится в индукционных канальных печах фирмы «Ajax» (США). Отливки из цинковых сплавов изготовляются на автоматических машинах литья под давлением с горячей камерой прессования фирмы «Idra».

В корпусе предусмотрена рациональная организация межоперационного транспорта с плавильным цехом монорельсовой системой раздачи жидкого металла, которая позволяет передать металл из любой печи выдержки к любой линии заливки. Применены монорельсовые тележки с грузоподъемностью по 2т алюминиевого сплава, передвигающиеся со скоростью 1,5 м/с. Переключение стрелок монорельсовой системы осуществляется из кабины тележки. Вызов тележки производится автоматически от датчиков, установленных на дозаторах.

На кокильном участке предусмотрено широкое использование межоперационных складов с автоматической подачей стержней на заливку и отливок на выбивку.

Для межоперационной транспортировки и складирования отливок и стержней применены подвесные толкающие конвейеры (Ш К). Межоперационные подвесные склады рассчитаны на 1,5-3-часовые запасы отливок и стержней.

Такие же конвейеры применены для транспортировки отливок через грунтовочные и сушильные камеры и передачи отливок на склад готового литья, расположенный на первом этаже корпуса. Широкое применение Г1 ГК для межоперационного складирования и в ряде технологических процессов (грунтовка, сушка) сократило объем погрузочно-разгрузочных работ.

Для подачи литников от заливочных линий к плавильным печам имеются три самостоятельных транспортных системы, состоящие из пластинчатых транспортеров, установленных на площадке с отметкой +4,2м, скиповых подъемников грузоподъемностью 2т и перегрузочных устройств.

Со склада готового литья отливки в металлических коробках автотранспортом отправляются потребителям.

В корпусе предусмотрены склады: шихтовых материалов, оснастки, вспомогательных материалов, стержней и отливок.

2. Сплавы и плавка

Основная номенклатура алюминиевого литья изготавливается из сплава AJ14. Завод использует готовые чушковые сплавы с Новокузнецкого алюминиевого завода по специальным техническим условиям (ЦМТУ 48-5- 62-73). Сплавы отличаются от стандартных более узкими допусками компонентов, пониженным содержанием железа, достаточно жесткими ограничениями содержания металлических включений и газов (табл. ]). Тем самым повышаются уровень и стабильность технологических и эксплуатационных показателей металла и отливок.

Таблица 1 Химический состав сплавов

Выплавка алюминиевых сплавов осуществляется в газовых плавильных агрегатах. Поскольку химические составы поступающих чушковых сплавов соответствуют составу металла отливок, шихта для плавки составляется из чушкового сплава и возврата (приблизительно 60:40).

Плавильный цех оборудован 8-ю плавильными агрегатами фирмы «Swindell-Dressier» (США), включающими в себя печь плавки и миксер (табл. 2).

Таблица 2 Технические характеристики печей

Загрузка шихты осуществляется при помощи системы транспортеров и завалочной тележки. Загрузочная система чушкового алюминия рассчитана на использование крупных чушек (1000x620x480 мм) массой до 600кг.. Применение крупных чушек взамен мелких уменьшает загрязнение и угар металла, упрощает его транспортировку и складирование.

Плавление шихты в плавильной печи обеспечивается четырьмя мощными горелками, расположенными на торцевых стенках. Для этой цели применены длиннопламенные горелки фирмы «North American». Розжиг основных горелок производится при помощи специальных запальников, зажигающихся искровыми разрядниками.

Система горелок снабжена приборами и устройствами для безопасной работы, В частности, предусмотрена блокировка для перекрытия газопровода при понижении и повышении давления газа и воздуха. При открывании дверей загрузочного окна или при повышении температуры свода сверх номинальной горелочные устройства автоматически переводятся на пониженную мощность. Одновременно каждая горелка имеет отсечной клапан, а трубопроводы подачи газа к горелкам предусматривают возможность продувки печи перед пуском.

Выдача жидкого алюминия из плавильной печи в миксер осуществляется при помощи сифонного устройства, работающего при создании вакуума в сифонной трубе.

Печь выдержки (миксер) снабжена двумя длиннопламенными горелками фирмы «North American». Выдача металла в ковш осуществляется центробежным насосом фирмы «Carborundum». В качестве запасного варианта выпуск металла в миксер из печей выдержки может быть осуществлен по сливному желобу.

Для футеровки печей широко используется высокоглиноземистый кирпич на фосфатной связке, содержащей 70-85% А1203. Футеровка подины выполняется тремя слоями:

100-150мм литого огнеупора плотностью 1850г/мЗ;

115мм огнеупорного кирпича, содержащего 70% А1203;

230мм огнеупорного кирпича с 85% А1203/

Стенки печи футеруются огнеупорным кирпичом, содержащим 85% А1203.

Печь выдержки имеет устройство для продувки ванны металла азотом с целью рафинирования. Устройство состоит из графитовых труб, вводимых и выводимых из ванны электромеханическим приводом.

3. Литье в кокиль

Мощность цеха кокильного литья - 30 тыс. т. Алюминиевых отливок. В цехе изготавливаются отливки 40 наименований, которые требуют применения песчаных стержней.

Масса отливок от 0,2 до 10,2 кг (средняя масса отливок 2,8кг). Производство кокильного литья организовано на шести независимых друг от друга технологических линиях, расположенных в четырех пролетах цеха (рис.2).

Высокая производительность труда в этом цехе обеспечивается широким применением многопозиционных кокильных машин, многогнездной оснастки (для мелких отливок и головок цилиндров), дифференцированным - водяным и воздушным охлаждением различных элементов кокилей, рациональной конструкцией большинства отливок (равностенные и тонкостенные).

Преобладающая часть кокильного литья - свыше 28 тыс.т., или более 90% выпускается на карусельных кокильных машинах с числом позиций от четырех до восьми.

Кокильные машины отличаются высокой степенью унификации большинства узлов и механизмов. Это позволяет успешно решать вопросы обслуживания, переналадки и ремонта оборудования и обеспечения его запасными частями.

Все кокильные машины снабжены автоматическими заливочными устройствами - пневмодозаторами и манипуляторами для извлечения отливок из кокиля, которые устанавливают отливки в устройство для обрубки литников.

Рис.2. Планировка цеха кокильного литья

В производстве головок цилиндров на машинах мод. GM8, корпусов ТНВД на машинах мод. GM4/MT и выпускных коллекторов на машинах GM5/B используются манипуляторы для простановки песчаных стержней в форму и вращающиеся столы для позиционирования этих стержней перед захватом их манипулятором. Эти устройства радикально решают вопросы безопасности работы и улучшения условий труда при простановке песчаных стержней.

Каждая карусельная машина обслуживается двумя рабочими, а машина мод. GM8 - тремя. Один рабочий после обрубки литников передает отливки на подвесной конвейер, транспортирующий отливки в термообрубной цех. Второй рабочий обслуживает кокиль после извлечения из него отливки и устанавливает в кокиль или на вращающийся стол песчаные стержни. На линии заливки №6 каждая пара однопозиционных кокильных машин 2 (рис.4) укомплектована автоматическим дозатором 1 с поворотным желобом и обслуживается одним рабочим.

Подготовка кокильных машин к работе проводится в третьей смене бригадой из шести рабочих. Наладкой машин и оснастки занимается по 7 человек в первой и второй сменах и 18 человек в третьей смене. Очистку и окраску кокилей производят три человека, работающих в каждой смене.

3.1 Технологические процессы

Преобладающая часть кокильных отливок для автомобилей КамАЗа отличается простотой и технологичностью конструкции, в частности, они равностенные и тонкостенные, имеют обтекаемую форму, требуют минимального количества песчаных стержней, не имеют массивных узлов и бобышек.

Для большинства отливок используется сифонная литниковая система. Конструкция литниковой системы разработана с учетом удобства захвата ее манипулятором и механизированной обрубки.

Большое внимание уделяется равномерности поступления металла в полость отливки. Для этого используется, например, двухсторонний подвод металла, щелевые питатели, в том числе и для отливок типа патрубков.

Технология литья таких отливок, как коллекторы и водяные трубы, предусматривает поворот кокиля во время заливки, что обеспечивает повышение качества отливок и снижение расхода металла на литниковые системы.

Технологический процесс обеспечивает получение кокильных отливок по 4-5 классу точности. Этому способствует поддержание стабильной (в пределах 270-300°С) температуры кокилей и тщательная их окраска. Терморегулирование кокиля осуществляют воздушным охлаждением поддонов и других частей кокиля, нагревом кокилей встроенными газовыми горелками. В конструкции кокилей предусмотрено также использование водяного охлаждения.

Для окраски кокилей применяются отечественные кокильные краски, разработанные НИИСЛ.

Технология нанесения красок аналогична применяемой на Волжском автозаводе.

Технологические параметры литья некоторых деталей-представителей приведены в табл. 4.

Таблица 4 Технологические параметры изготовления отливок в кокилях

3.2 Оснастка

Конструктивно все кокили состоят из чугунных корпусов и сменных стальных и чугунных вставок. Благодаря такой конструкции кокиль в меньшей степени подвергается короблению, что умень9ает заливы на плоскости разъема и соответственно трудоемкость последующих финишных операций. Кроме того, по мере износа кокилей оказывается возможным заменять только отдельные их части.

Корпусы кокилей выполнены равностенными, толщиной 25-30м м. коробчатой формы. К ним посредством шпонок крепятся сменные вставки. Аналогично соединены друг с другом и сами вставки. Внутри корпусов предусмотрены полости для установки газовых горелок. Материал корпусов - специальный чугун, легированный Ti, Mo, Cr, Ni с твердостью 200 НВ, а вставок - сталь типа 4х5МФС с твердостью 34-38 HRC и легированный чугун. Принятая конструкция кокилей одинакова на всех кокильных машинах, позволяет быстро производить замену отдельных частей кокиля и обеспечивает требуемую точность отливок. Возможность быстрой переналадки особенно важна для предотвращения простоев многопозиционных карусельных машин.

3.3 Оборудование

Существенным техническим новшеством, внесенным в литейное кокильное оборудование КамАЗа, является значительное сокращение количества ручных операций. Применение дозаторов для автоматической заливки металла, манипуляторов для установки стержней и съема отливок, устройств для обрубки литников - все это позволяет создать агрегат, в котором вышеназванные операции выполняются автоматически.

В цехе применяются кокильные машины двух видов: многопозиционные карусельные машины - для массовой номенклатуры и однопозиционные станки - для отливок, выпускаемых небольшими сериями.

Выпуск алюминиевого литья на однопозиционных станках составляет 1,2 тыс.т. в год, а на карусельных машинах - более 28 тыс.т.

Карусельные машины однотипны и в основном отличаются числом позиций и наличием или отсутствием узла верхнего стержня.

Машины GM-5/B и GM-4/B имеют дополнительные механизмы для наклона кокильной секции в момент заливки.

Кокильная машина мод. GM8-MT (рис.5) имеет поворотный стол, на котором укреплено 8 кронштейнов с кокильными станками.

Рис. 5. Кокильная машина мод. GM8-MT: 1 - основание; 2 - поворотный стол; 3 - привод поворотного стола; 4 - кронштейн с кокильным станком; 5 - узел поднятия верхнего стержня; 6 - узел опрокидывания верхнего стержня; 7 - узел извлечения стержней инжекторов; 8 - узел фиксатора стола; 9 - узел открытия внешних и внутренних боковин; 10 -- узел выталкивания отливки; 11 -- муфты для подвода газа, воздуха, воды и гидравлической жидкости; 12 - специальные захваты.

Кокильные станки имеют специальные захваты 12, посредством которых они взаимодействуют со стационарно установленными приводами, обеспечивающими перемещения частей кокиля. Такое решение существенно уменьшает массу вращающихся частей карусельной машины, а также снижает ее стоимость по сравнению с конструкциями, в которых приводы (гидроцилиндры) устанавливаются на каждый кокиль и размещаются на поворотном столе.

На восьмипозиционной машине на 1-ой позиции производится заливка металла кокиля, на 2-6-ой позициях идет охлаждение отливки, на 7-ой отливка извлекается из кокиля и на 8-ой - производится установка стержней.

Извлечение отливок и установка стержней производится следующим образом. Манипулятор для съема отливок поворачивается на 130° и устанавливается над кокилем, затем опускается, захватывает отливку, поднимается, возвращается в исходное положение, опускается, открывает захваты и разгружает отливку на приемный стол устройства для ломки литников или в тару, опять поднимается и ждет следующего цикла. Грузоподъемность манипулятора - 50 кг.

Манипулятор для установки стержней захватами берет стержни из магазина стержней, поднимается, поворачивается на 190°, опускается, устанавливая стержни в кокиль, открывает захватв1, поднимается и возвращается в исходную позицию. Грузоподъемность манипулятора - 30кг. Магазин стержней предназначен для точной установки стержней под захватом манипулятора и служит небольшим складом. Он представляет собой поворотный стол диаметром 1550 мм с кондукторами ля четырех комплектов стержней. Устройство для ломки литников рычажно- гидравлического типа аналогично применяемому на ВАЗе. Эксплуатация выявила недостаточную мощность гидропривода карусельных машин. На заводе была проведена его модернизация.

Универсальный однопозиционный кокильный станок мод. МИ-2 предназначен для кокилей, состоящих из двух боковых частей, поддона, верхнего стержня под прибыль и наклонных стержней для выполнения отверстий в торцах отливки. Предусмотрен наладочный и автоматические режимы работы по 5 программ. Выдержка для охлаждения отливки задается реле времени. Устройство станка аналогично устройству станков карусельной машины GM-8/MT.

Кокильный станок мод. MCG-1/SC предназначен для кокилей из двух боковых частей и поддона. Имеются ручной и автоматические режимы работы по двум программам.

Установленные в цехе кокильные машины в соответствии с требованиями техники безопасности и промышленной санитарии снабжены эффективной вытяжной вентиляцией. У всех кокильных карусельных машин и однопозиционных станков устраиваются местные отсосы с отводом отсасываемых вредностей в магистральные вытяжные воздуховоды и далее в вытяжные трубы. Как одно из достоинств, повышающих безопасность при работе на карусельных кокильных машинах фирмы «Fata», нужно отметить наличие блокировочных клиньев боковин кокиля на позициях заливки и охлаждения. Имеется также блокировка с помощью гидроцилиндра, предотвращающая поднятие механизма протяжки верхнего стержня. Все гидроцилиндры, на которые возможно случайное разбрызгивание металла, закрыты защитными кожухами. Зона, в которой поворачиваются манипуляторы для съема отливок и установки стержней, ограждены съемными щитами.

Заливка кокильных машин производится пневматическим дозатором фирмы «CFEAT». От отечественных дозаторов Д-630 он отличается конструкцией заливочной горловины, которая не требует герметизации, и системой корректировки уровня металла, основанной на измерении давления при пропускании газа (азота) через жидкий металл. Опыт эксплуатации этих дозаторов показал их более низкую, но сравнению с дозатором Д-630, надежность. Имеют место отказы системы управления и выдача доз с большими погрешностями.

3.4 Изготовление стержней

Стержневое отделение, площадью более 5500 м2, расположено на втором этаже. В его состав входят участки: смесеприготовления, изготовления стержней, отделки складирования.

Для изготовления всей номенклатуры стержней для алюминиевого литья применяется единый стержневой состав. Транспорт стержней осуществляется подвесными конвейерами, в том числе конвейерами с программным адресованием.

Стержневые машины расположены попарно в изолированных боксах, что обеспечивает удаление газообразных продуктов отверждения стержней непосредственно от мест их выделения.

Стержни изготавливают по процессу с отверждением в нагреваемой оснастке на 6 стержневых машинах фирмы «Sutter» мод.8Р1710 и SP1630. Связующим является карбамидно-фурановая смола КФ-40.

Для производства стержней принят песок 061 КО 16. состав стержневой смеси приведен в табл.6.

Таблица 6 Состав стержневой смеси

Эта смесь отличается пониженным содержанием фурилового спирта, входящего в состав связующего, и высокой живучестью - не менее 4 часов.

Физико-механические показатели стержневой смеси приведены в табл.7.

Таблица 7 Физико-механические показатели стержневой смеси

Живучесть смеси определяется при смене партии смолы (катализатора) или один раз в сутки. Показателем живучести смеси является стабильность величины сырой прочности на сжатие образцов, изготовленных непосредственно после ее приготовления и через 4 часа после выдержки смеси на воздухе при комнатной температуре.

Размещено на Allbest.ru