1.9 Оборудование сталелитейного цеха

Номенклатура применяемого оборудования в цехе стального литья с мощностью 20000 тонн годного стального литья в год приведена в таб. 1.9.1.

Таблица 1.9.1 Номенклатура оборудования в цехе стального литья.

1.10 Расчет рабочей силы

Расчет количества производственных и вспомогательных рабочих, определяемых по рабочим местам соответствующих отделений и участков в зависимости от выбранных типов оборудования и норм производительности.

Таблица 1.10.1. Расчет производственных рабочих

Таблица 1.10.2. Расчет вспомогательных рабочих.

Всего рабочих - 242 чел.

Численность ИТР, служащих и МОП определяют в процентах от общего числа рабочих:

ИТР (7% ) - 17 чел.

служащих (0,6% ) - 2 чел.

МОП (1,5% ) - 4 чел.

Всего работающих - 265 чел.

2. Технологическая часть

Произведем анализ конструкции отливки “Кронштейн передней рессоры задний”.

Отливка по конструкции несложная, компактная. Толщина стенок по всей длине детали равномерная, без больших перепадов в размерах. Сопряжение стенок соблюдено. Полость получена с помощью стержня, конфигурация полости несложная. Отверстия в отливке можно получить обработкой резанием. Деталь представляет собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием прямых линий цилиндрических и плоских поверхностей. Деталь (отливка) имеет конструктивные уклоны. Конструкция обеспечивает сборку форм. По массе деталь мелкая. По назначению деталь является ответственной, конструкция детали отвечает как требованиям технологии механической обработки, так и требованиям литейной технологии.

2.1 Выбор способа изготовления отливки

Учитывая программу производства: серийное производство, а также несложную конфигурацию, массу и габариты отливки, класс точности, приходим к выводу, что данную отливку получаем литьем в песчано-глинистые формы. Используем машинную формовку, отливку изготавливаем непосредственно на автоматической формовочной линии.

Принятый способ литья получает высокий выход годного литья при относительно невысоких затратах, при осуществлении технологического процесса.

2.2 Выбор положения отливки в форме в период заливки и затвердения

Положение отливки в форме при заливке и затвердении определяет весь технологический процесс изготовления отливки.

Данная отливка располагается в двух полуформах, в вертикальном положении. Данное расположение обеспечивает: направленное затвердение, наиболее простую литниковую систему, простую сборку форм, минимальные габариты форм, простую и устойчивую установку стержней в форму, минимальные припуски на механическую обработку.

2.3 Определение поверхности разъема формы

Форма имеет одну горизонтальную плоскость разъема, поверхность разъема плоская.

Такая поверхность разъёма формы обеспечивает удобство формовки, установки стержней, контроль качества сборки формы, наиболее простую конструкцию модельной оснастки и формы, наименьшее число стержней, минимальное искажение базовых поверхностей.

2.4 Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов, радиусов закруглений

Величину припусков на механическую обработку определяют следующие характеристики: материал отливки; её класс точности, положение поверхности при заливке, габаритные размеры, номинальный размер отливок.

Учитывая всё вышеизложенное, приходим к следующим припускам: верх, низ, бок - 4 мм.

Зная высоту моделей, назначаем следующие формовочные уклоны - 2^о. Учитывая конфигурацию отливки, назначаем радиусы закруглений: 5 мм, неуказанные - до 3 мм.

2.5 Определение количества и конструкции стержней

Анализируя конструкцию отливки, приходим к выводу о возможности получения внутренней полости отливки с помощью одного стержня. Стержень занимает горизонтальное положение в форме. Он имеет несложную конфигурацию, прост в изготовлении. Выбранная конструкция стержня обеспечивает: получение внутренней полости с заданной точностью, удобную установку стержня, допускающую просмотр и контроль размеров формы, свободное удаление газов и легкое удаление стержневой массы из отливки в период её очистки, механическую и термическую стойкость. Стержень имеет знаки достаточной прочности. Размеры, уклоны и зазоры между знаком стержня и формой выбираем по ГОСТ 3606-80.

Стержни изготавливаются на стержневых машинах по горячей оснастке в разъемных стержневых ящиках.

2.6 Формовочные и стержневые смеси

Формовочные смеси применяют для изготовления форм. Состав смеси показан в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1.Состав формовочной смеси.

В условиях автоматической формовки для приготовления формовочной смеси используют сложные системы смесеприготовления. Обычно эти системы состоят из двух комплексов: приготовления формовочной смеси и её регенерации.

Сухой песок по ленточному конвейеру подается в бункеры над бегунами. Отработанная смесь из-под выбивной решетки автоматической формовочной линии поступает на конвейер, на котором собирается просыпь формовочной смеси из-под формовочных автоматов. Затем отработанная смесь поступает на ленту конвейера, где подвергается магнитной сепарации надленточным магнитным сепаратором. После этого смесь дробится и разрыхляется в рыхлителе, просеивается через сито и на ленточном конвейере вторично подвергается магнитной сепарации надленточным магнитным сепаратором . Далее отработанная формовочная смесь поступает в гомогенизационный барабан, в котором увлажняется до определенной влажности. Вода в барабан подается через форсунки. Из барабана смесь поступает в охладитель испарительного типа, представляющий собой камеру, внутри которой движется сетчатый пластинчатый конвейер. Смесь из барабана попадает на этот конвейер и охлаждается продуваемым через нее воздухом; одновременно происходит удаление пыли из смеси. На выходе из установки смесь имеет температуру не выше 38--40 °С. Далее по конвейерам и элеватору смесь поступает в бункеры над бегунами.

Из бункеров сухой песок и отработанная смесь тарельчатыми питателями подаются в бункеры-дозаторы бегунов. Бентонитоугольная эмульсия приготовляется в установках и по трубопроводам подается в бегуны. После перемешивания формовочная смесь выдается из бегунов в дозаторы. При перемешивании для охлаждения и обеспыливания смеси осуществляется ее продувка воздухом с помощью вентиляторов. Из дозаторов смесь по системе ленточных конвейеров подается в разрыхлитель, пройдя через него по ленточным конвейерам, поступает в бункеры над формовочными автоматами.

Физико-механические свойства смеси приведены в табл. 2.6.2.

Таблица 2.6.2. Физико-механические свойства смеси.

Для получения стержней выбираем способ изготовления по горячим ящикам. Сушка стержней одна из наиболее продолжительных операций процесса их изготовления. Этого недостатка не имеет способ изготовления стержней из смесей с быстротвердеющими связующими синтетическими смолами в горячих стержневых ящиках. Для изготовления стержней используют стержневые смеси. Состав стержневой смеси приведен в табл.2.6.3.

Таблица 2.6.3. Состав стержневой смеси, %.

Примечание: остальное - огнеупорная основа (песок Об1К02) - 100 %.

Физико-механические свойства смеси приведены в табл.2.6.4.

Таблица 2.6.4.Физико-механические свойства смеси.

Смеси имеют невысокую прочность во влажном состоянии, поэтому стержни из них изготовляют на пескодувных и пескострельных машинах.

Сущность технологического процесса состоит в том, что стержневая смесь с быстротвердеющим связующим с помощью пескодувной или пескострельной машины вдувается в стержневой ящик, предварительно нагретый до определенной для данного связующего температуры. Под действием теплоты связующее при нагреве затвердевает, придавая прочность стержню. После непродолжительной выдержки (2--3 мин), в зависимости от связующего и размеров стержня, ящик раскрывают и извлекают сухой и прочный стержень.

Процесс изготовления стержня в горячем ящике на пескострельной машине имеет следующую последовательность. Половины стержневого ящика нагреваются газовым или электрическим устройством; после этого нагревательное устройство и распаровщик перемещаются вперед, а пескострельная головка с позиции загрузки смесью перемещается на рабочую позицию. Затем нижняя половина ящика поднимается вверх, половины ящика смыкаются, и он поджимается к пескострельной головке; происходит надув смеси в ящик; после этого следует подъем головки, перемещение ее и распаровщика с нагревателем; опускание нижней половины ящика со стержнем и выталкивание стержня толкателем. Готовый стержень снимается с машины вилочным съемником; после опускания толкателей стержень остается на вилках съемника, а затем перемещается съемником из рабочей зоны машины.

Песчано-смоляные стержневые смеси приготовляют со связующими - синтетическими смолами. Эти связующие способны затвердевать при температуре 230…250°С за короткое время (от 2…3 мин до 30…50 с в зависимости от состава и размеров стержня). Процесс затвердевания может быть ускорен введением катализаторов - органических и неорганических кислот. В состав смеси входят добавки - оксид железа и серебристый графит, улучшающие теплопроводность и теплоёмкость, что ускоряет прогрев стержня и его твердение. Добавка стеарата кальция уменьшает прилипаемость и улучшает текучесть.

Стержневая смесь твердеет непосредственно в стержневом ящике. Твердение смеси происходит за счёт конденсации связующего. При этом стержень приобретает высокую прочность до 9,8 МПа и газопроницаемость. Благодаря низкой прочности во влажном состоянии песчано-смоляные смеси со связующими обладают хорошей текучестью, легко заполняют полости сложных стержневых ящиков. Стержни из таких смесей извлекают из ящиков прочные, что повышает точность стержней и отливок. Смеси податливы, хорошо выбиваются из отливки, но обладают недостаточной термической стойкостью.

2.7 Разработка конструкции модели, стержневых ящиков и модельных плит

2.7.1 Классификация моделей

Модели классифицируются по размерам. Модель отливки «Кронштейн», относится к малым моделям. При проектировании данной отливки была разработана простая конструкция модели, с разъёмом по плоскости и стержневые знаки простой конфигурации.

2.7.2 Выбор материала для изготовления модельного комплекта

При машинной формовке целесообразно изготавливать модели из серого чугуна (СЧ-25), которые предназначаются для серийного и массового производства (для изготовления мелких и средних моделей, стержневых ящиков и модельных плит).

2.7.3 Металлические модельные комплекты

Металлические модели и стержневые ящики применяют в массовом производстве. Основными элементами металлического модельного комплекта являются модельная плита и стержневые ящики. Вспомогательными элементами являются сушильная плита, кондукторы для зачистки и сборки стержней и т.д. Металлические модельные плиты делают составными и цельнолитыми.

Исходным документом при проектировании металлического модельного комплекта является чертеж отливки, выполненный в соответствии с ГОСТ 2.423-73. По этому чертежу разрабатывают чертежи элементов металлического модельного комплекта: модельных плит, моделей, стержневых ящиков и т.д. При разработке чертежей металлического модельного комплекта, модельных плит, моделей, стержневых ящиков, сборочных кондукторов широко используют нормали и стандарты, в которых регламентированы конструкции элементов оснастки, их размеры, материал, точность исполнения, шероховатость поверхностей и т.д.

Металлические модели, стержневые ящики, модельные плиты рекомендуется делать тонкостенными, усиливая их ребрами жёсткости. Толщину стенок моделей и стержневых ящиков назначают по ГОСТ 19370 - 74. Используем опочные модельные плиты, односторонние.

Заготовки металлических моделей, стержневых ящиков и плит получают литьём в песчаные формы по деревянным моделям, то есть по промоделям. Заготовки обрабатывают на обычных универсальных металлорежущих станках. После обработки резанием модели монтируют на заранее подготовленных плитах. При монтаже учитывают размеры и конструкции опок.

При машинной формовке используем две плиты: одну для нижних полуформ, а другую для верхних полуформ.

Модели литниковой системы монтируют на плитах после установки моделей отливки в соответствие с чертежом.

Металлические стержневые ящики применяют в серийном и массовом производстве. Используют изготовление стержней в горячих ящиках. Это позволяет исключить сушку стержней, автоматизировать их изготовление. Ящик должен быть достаточно жёстким, способным противостоять короблению вследствие периодического нагрева и охлаждения.

Материал стержневого ящика должен иметь высокую теплопроводность, теплоаккумулирующую способность, малый коэффициент теплового расширения, высокую прочность и химическую стойкость по отношению к связующим материалам стержневой смеси.

Этим требованиям наиболее полно отвечает серый чугун. Заготовки стержневых ящиков подвергают отжигу.

2.8 Разработка конструкции литниковой системы

При выборе способа подвода расплава в форму и разработке конструкции литниковой системы учитываем, что расплав должен поступать в форму плавно, без ударов о ее стенки и стержни, без завихрений с заданной скоростью подъема уровня в форме и последовательным удалением воздуха и газов из формы. Кроме того, способ подвода расплава обеспечивает направленное затвердение отливки с учетом ее конструкции и свойств сплава.

Тот или иной способ подвода расплава, конструкции литниковой системы, соотношение её размеров, элементов назначают в зависимости от литейных свойств сплава - жидкотекучести, усадки, склонности к образованию трещин; конфигурации, размеров, массы и назначения отливки.

На основании всего вышеизложенного приходим к выводу, что наиболее целесообразно использование литниковой системы с подводом металла по плоскости разъема. Она наиболее проста, технологична для данного типа отливок.

К числу элементов питающей системы, обеспечивающих питание отливки расплавом при затвердевании, относятся питающие выпоры, бобышки и прибыли.

Прибыли и питающие выпоры служат для компенсации усадки утолщённых мест отливки. Они должны располагаться над массивными частями, имеют такие размеры и конфигурацию, чтобы расплав в них застывал в последнюю очередь. Размеры должны быть достаточными для того, чтобы компенсировать усадку отливки. Для данной отливки таковые элементы отсутствуют.

2.9 Определение количества моделей на плите

Отливка изготовляется на автоматических формовочных линиях. Размер опок в свету 1100750300/300.

На основании данных об отливке устанавливаем рекомендуемые минимально допустимые толщины слоя:

от верха модели до верха опоки 40 мм;

от низа модели до низа опоки 50 мм;

от модели до стенки опоки 30 мм;

между моделями 20 мм;

между моделями и шлакоуловителями 30 мм.

На основании вышеизложенных величин принимает 24 модели на плите.

2.10 Разработка технологии сборки, крепления форм

Сборка форм - ответственный процесс. Сборка включает следующие операции: подготовка полуформ и стержней к сборке, установка стержней, контроль положения стержней, накрытие нижней полуформой верхней, установка выпоров и литейных чаш, скрепление полуформ или их нагружение.

Полуформы и стержни, поступившие на сборку, тщательно осматривают, дефектные к сборке не допускают. Полость формы продувают, чтобы удалить из неё частицы смеси и инородные тела.

Стержни устанавливают в форму в последовательности указанной на сборочном чертеже или технологическому процессу. Знаки стержней не подгоняют.

На автоматических линиях сборки форм производится механизмами линии: стержнеукладчиками, устанавливающими отдельные стержни или блок стержней в форму; сборщиками, устройствами для установки верхней полуформы на нижнюю полуформу. В случае с отливкой “Кронштейн” стержни в форму проставляются вручную.

При заполнении формы расплав создает давление на стенки формы, пропорционально плотности и высоте его столба. Чтобы не допустить образований щели между нижней и верхней полуформой их скрепляют болтами, скобами, клиньями или на собранную форму устанавливают груз.

2.11 Выбор способа плавки металла

Плавка стали осуществляется в электродуговых печах вместимостью 12 т. Плавильные агрегаты имеют трансформаторы большой мощностью до 35000 кВА, поэтому плавку можно вести в интенсивном режиме с выделением высокой мощности для расплавления шихты. Электродуговые агрегаты являются высокопроизводительными и обеспечивают выплавку стали с использованием различных шихтовых материалов.

В электродуговых печах: относительно низкий угар элементов, возможность получения более точного состава стали с меньшим количеством вредных примесей, высокий перегрев, лучшие санитарно-гигиенические условия плавки, большую возможность автоматизации и механизации, а также регулирование процесса плавки.

2.12 Разработка технологии заливки форм

По конструкции ковши бывают чайниковые, барабанные и стопорные.

Ковш служит для транспортировки жидкого металла и заливки форм. Ковш имеет стальной кожух, у которого стенки и дно изнутри выложены огнеупорным материалом. Для заливки стали ковш футеруют шамотом. Толщина слоя футеровки 65 - 180 мм.

Для заливки стали чаще применяют стопорные ковши, чайниковые ковши, ковш с носком или ковш с перегородкой. В нашем случае это ковш с носком.

Ковши сушат и нагревают горелками, работающие на природном газе. Ковш нагревают до 700-750 ^оС. Ковш сразу же после прогрева заполняют расплавом.

Сталь перед разливкой должен быть очищен от шлака.

В начальный момент заливки необходимо проворачивать ковш плавно без рывков, но достаточно быстро, чтобы заполнить литниковую систему и чашу. В дальнейшем поворот ковша осуществляют с такой скоростью, чтобы уровень расплава в чаше оставался по возможности постоянным. После появления расплава в чаше уменьшают скорость поворота ковша для того, чтобы расплав не вытек из чаши.