Анализ основных операций литья в кокиль показывает, что этот процесс малооперационный.

При механизации процесса основные операции - раскрытие кокиля; извлечение стержней, отливки; нанесение огнеупорного покрытия; установка стержней, запирание кокиля, заливка расплава - выполняются механизмами кокильной машины или литейного комплекса, которыми управляет рабочий-оператор.

При автоматизации процесса управление механизмами осуществляется системой управления машиной или комплексом, часто связанным с управляющей ЭВМ.

В зависимости от серийности производства, массы, размеров, сложности отливок, предъявляемых к ним требований изменяется степень механизации и автоматизации процесса.

При серийном и мелкосерийном производстве крупных, сложной конфигурации отливок более эффективными оказываются автоматизированные кокильные машины или механизированные кокили. В массовом и крупносерийном производствах мелких и средних отливок более эффективно использование автоматических литейных кокильных машин, комплексов, автоматических линий.

Кокильные конвейеры применяют в массовом производстве однотипных отливок, например фасонных отливок сантехники, а также для изготовления отливок с различной серийностью выпуска, разной массы. Основные их преимущества - высокая производительность, возможность организации потока при производстве разногабаритных отливок широкой номенклатуры.

Автоматизированные линии литья в кокили применяют в массовом и крупносерийном производстве. Эти линии специализированные, предназначенные для изготовления одной отливки или однотипных отливок. Обычно в автоматизированные линии входят многопозиционные карусельные кокильные машины; заливочные машины или дозаторы для заливки расплава в кокили; установки для нанесения огнеупорных покрытий на кокили; устройства для очистки кокилей, а также манипуляторы для передачи отливок из кокиля в установки для обрубки литников, выбивки песчаных стержней, очистки отливок. В состав автоматизированных линий могут также входить плавильные агрегаты, транспортные средства для подачи расплава к заливочным устройствам, автоклавы для обработки чугуна магнием, агрегаты для термической обработки отливок, транспортные устройства для удаления отходов, оборудование для очистки отливок, установки и приборы для контроля качества отливок. Эти линии отличаются высокой производительностью, компактностью, небольшой энергоемкостью.

Технологические особенности:

Различия машин по способам литья обусловлено своеобразием процессов формирования отливки, т.е. технологического процесса и его операций.

· Заливка кокильных форм.

Механизация и автоматизация заливки форм, являющиеся элементами комплексного решения проблемы автоматизации производства отливки, позволяют уменьшить потери металла на сливы и сплески, сократить брак отливок вследствие нарушения режимов, наблюдаемого при ручной заливке, уменьшить массу литниковой системы, повысить точность отливок. Применение автоматической заливки позволяет решить важную социальную задачу: исключить тяжелый ручной труд в зоне с повышенной температурой и загазованностью, превратить труд заливщика в труд квалифицированного оператора, управляющего сложной техникой.

Требования к автоматическим системам заливки. Заливка любой формы, в том числе и кокиля, является одной из самых ответственных и сложных для автоматизации. Это объясняется тем, что для нормальной (без недоливов и переливов, сплесков), заливки формы расход из ковша должен изменяться по сложному закону. В начале заливки, до достижения в заливочной чаше определенного уровня, расход превосходит среднее значение, определяемое технологическим режимом. Затем заполнение формы протекает по закону, определяемому конструкцией отливки и типом литниковой системы и в конце заливки во избежание перелива расплава расход уменьшается. Каждая форма с рабочей полостью и литниковой системой требует соблюдения вполне определенного оптимального режима заливки, несоблюдение которого может привести к браку отливок.

Все это определяет требования к системе заливочное устройство - форма при автоматизации заливки: кокиль и заливочное устройство должны строго фиксироваться в пространстве друг относительно друга; положение чаши, выпоров или прибылей и их размеры должны быть унифицированы для различных отливок; заливочное устройство должно обеспечить точное соблюдение закона изменения расхода и иметь погрешность дозирования (отклонение массы расплава от заданной) не более 2…3%; отсутствие в расплаве неметаллических включений, пленок окислов; потери теплоты при движении расплава из раздаточной емкости в кокиль должны быть минимальными и постоянными, а температура сплава должна находиться в пределах, заданных технологией заливки; конструкция заливочного устройства должна обеспечивать быструю переналадку системы на новый технологический режим.

На производстве используют заливочные установки, машины, дозаторы, работающие на различных принципах дозирования, способах выдачи дозы, контроля за процессом заполнения формы.

Пневматический дозатор для алюминиевых сплавов: 1 - расплав; 2 - электропечь сопротивления; 3 - спираль; 4 - окно; 5 - крышка; 6 - клапан; 7 - крышка печи; 8 - клапан; 9 - сливной насадок; 10 - электроконтакт.

Пневматические дозаторы получили большое применение для заливки в кокиль алюминиевых сплавов, но их используют также для заливки в формы чугуна. Дозаторы этого типа обеспечивают достаточную чистоту сплава, минимальные потери теплоты, точность выдачи дозы и простоту ее регулировки.

Электрическая печь сопротивления 2, обогреваемая спиралями 3, герметически закрывается крышкой 7. Расплав 1 заливается в предварительно разогретый дозатор через окно 4, также герметически закрывающееся крышкой 5. Для выдачи дозы через клапан 6 внутрь дозатора подается сжатый воздух под таким давлением, что расплав поднимается по обогреваемому металлопроводу до уровня сливного насадка 9, замыкает электроконтакт 10, подающий сигнал на открытие клапана 8, через который в дозатор дополнительно впускается воздух при определенном давлении. Под действием давления воздуха в течение определенного времени доза сплава вытекает через калиброванное отверстие насадка 9 в кокиль. Точность выдачи дозы составляет 5% при массе дозы 0,2…5 кг. Такие дозаторы используют также для автоматизации заливки при литье под давлением.

Преимуществом дозаторов этого типа является отсутствие подвижных частей, соприкасающихся с расплавом, а также сифонная выдача наиболее чистою расплава. Однако, эти дозаторы имеют недостатки: недолговечность металлопровода, большое зеркало расплава, соприкасающееся с воздухом, сравнительно низкая точность дозирования, особенно для малых доз, большая инерционность (продолжительность набора и сброса давления в камере).

· Окрашивание кокильных форм.

Огнеупорные краски наносят обычно с помощью форсунок с воздушным или механическим распыливанием с подачей краски под избыточным давлением или инжекцией. Перед окраской рабочую поверхность кокиля обдувают сжатым воздухом. Устройства для окраски кокилей бывают двух типов: с неподвижными и перемещаемыми форсунками. Устройства с неподвижными форсунками используют в основном для кокилей с неглубокими рабочими полостями, простой конфигурации, а с перемещаемыми форсунками - для окраски кокилей со сложными, глубокими рабочими полостями, длинными стержнями.

Для извлечения отливки из кокиля применяют манипуляторы, механизмы которых должны исключать удары отливки или ее деформацию, обеспечивать ориентацию отливки с требуемой точностью при передаче ее на следующую операцию.

· Регулирование температуры кокиля.

"Замачивание" связано с интенсивным охлаждением элементов кокиля и может быть основным способом регулирования температуры кокиля. В иных случаях регулирование температуры кокиля выполняется специальными терморегуляторами.

· Автоматизация управления технологическим процессом.

В проблеме механизации и автоматизации кокильного литья, как, впрочем, и других литейных процессов, можно отметить две основные задачи: механизация и автоматизация манипуляторных операций (основных, вспомогательных, транспортных); автоматизация управления параметрами технологического процесса.

Механизация и автоматизация манипуляторных операций позволяют улучшить условия труда, повысить производительность труда и качество отливок путем точного и надежного выполнения основных операций. Простановка стержней в кокили и удаление отливок из них реализуется автоматическими манипуляторами.

Автоматическое управление технологическим процессом позволяет стабилизировать основные параметры технологии, поддерживать их в оптимальных пределах и обеспечивать стабильность получения отливок высокого качества, повышать эффективность производства (регулирование температуры кокиля: "замачивание" связано с интенсивным охлаждением элементов кокиля и может быть основным способом регулирования температуры кокиля. В иных случаях регулирование температуры кокиля выполняется специальными терморегуляторами).

Производственные комплексы (модули)