Технико-экономический анализ в литейном производстве

Для сокращения расхода дорогостоящего топлива - кокса разработаны газовая (рис.2.15) и коксогазовая вагранки. Процесс плавки в газовой вагранке обеспечивается Рис.2.15. Газовая вагранка выделением тепла при горении газа.



Камера сгорания в газовой вагранке отделена от зоны нагрева металлошихты выступом футеровки либо водоохлаждаемой решеткой. В газовой вагранке достигается температура чугуна 1530 ^оС и резко снижаются вредные выбросы [55]. В ней можно плавить любые сплавы (кроме стали), например алюминий [56].

Ваграночные газы содержат большое количество ядовитых угарного газа, диоксида серы, пыли. Эти факторы, а также рост стоимости кокса в 70-х годах привели к сокращению ваграночной плавки [54]. Однако нельзя не учесть и такие преимущества вагранки, как низкая стоимость футеровки, дешевые флюсы, простая технология удаления шлака, высокое качество выплавляемого чугуна, который характеризуется низкой склонностью к отбелу и высокой жидкотекучестью.

Тем не менее для получения высококачественных сплавов с низким содержанием вредных элементов (табл.2.18) и для предотвращения загрязнения окружающей среды (табл.2.19) необходимо применение электроплавки.

Таблица 2.18Содержание вредных примесей в чугуне [57].

Плавильный агрегат	Содержание элементов, %
	[O]*10-4	[H]* 10-4	[N] *10-3	[S]*10-2
Коксовая вагранка холодного дутья	15-30	2-5	6-12	6-12
Коксовая вагранка горячего дутья	10-20	2-3	6-12	6-10
Газовая вагранка	7-12	3-6	5-10	3-5
Дуговая печь	1-5	1-3	8-15	4-6
Индукционная печь	1-5	1-3	2-6	4-6

Таблица 2.19. Экологические показатели чугуноплавильных печей [57,58]

Плавильная печь	Газы,м3/т	Шум, дБ	Пыль, кг/т	Шлак, кг/т
Вагранки закрытого типа, водоохлаждаемые	1000	до 80	10-18	120-150
Газовые вагранки	900	до 60	1,5-2,5	40-70
Индукционные тигельные печи	10-30	до 60	0,3-5,0	10-25
Дуговые печи:
Переменного тока	120-150	до 90	5-10	40-60
Постоянного тока	30-50	до 80	1-2	40-60

Пламенные печи (рис.2.18) плавят металл за счет тепла продуктов горения при их прохождении через печь. В качестве топлива можно использовать любые горючие материалы, но необходимо учесть, что при использовании газа или мазута горение может быть организовано непосредственно над зеркалом металла, т.е. потери тепла минимальны, а при использовании твердого топлива необходима топка, и, соответственно, дополнительное тепло на ее нагрев. С другой стороны, непосредственный контакт металла с продуктами горения приводит к поглощению газов расплавом. Естественная конвекция расплава в печи практически отсутствует, поэтому для получения гомогенного расплава используют качание (барабанные печи). В пламенных печах на газовом и жидком топливе возможно регулирование температуры. Регулирование печной атмосферы практически невозможно, но зато облегчена металлургическая обработка расплава благодаря высокой температуре шлака.

При плавке в дуговых печах (рис.2.17) источником энергии является электрическая дуга, проходящая между электродами и плавящимся металлом. Температура в области дуг может достигать 3000 ^оС, что позволяет плавить любые металлы, низкосортные металлоотходы и крупногабаритную шихту. С другой стороны, из-за большого перегрева металла под дугами и слабой конвекции возникает неравномерность химического состава металла в объеме печи. Этот недостаток в небольших печах может быть устранен качанием печи (барабанные печи) либо установкой индуктора. Металлургическая обработка металла благодаря высокой температуре шлака достаточно эффективна. Дуговые печи подразделяются на печи постоянного и переменного тока. Печи переменного тока исключительно экологически вредны ( шум, пыль, газы). Этих недостатков практически лишены печи постоянного тока.

Принцип действия индукционных печей основан на формировании переменным электромагнитным полем вихревых токов в шихте (расплавленном металле). Электромагнитные силы, действующие на расплавленный металл на стадии перегрева, вызывают его принудительную конвекцию в печи. В результате металл, выдержанный в индукционной печи, исключительно равномерен по химическому составу. Металлургическая обработка металла в индукционных печах затруднена, поскольку шлак не электропроводен, следовательно, нагревается от металла и имеет более низкую температуру. Индукционные печи подразделяются на тигельные (рис.2.19) и канальные (рис.2.20).

В тигельных печах вихревые токи наводятся непосредственно в расплавляемой шихте. Чем меньше размер загружаемых кусков шихты, тем выше должна быть частота тока, питающего индуктор (эффект наборного сердечника трансформатора) (табл.2.20).

Таблица 2.20.Зависимость кусковатости шихты от частоты тока индуктора [29]

Частота тока, Гц	Минимальный размер кусков шихты, мм
	сталь	Алюминий	Медь
50	250	90	75
1 000	40	25	23

Эта зависимость приводит к необходимости использования пускового слитка при пуске холодной печи или оставлению "болота". Различают печи промышленной частоты (50-60 Гц), средней частоты (150-450 Гц) и высокочастотные (10000-20000 Гц), а также печи с переменной частотой. Высокочастотные печи используются только в лабораторных целях. При повышении частоты тока движение в тигле печи становится менее интенсивным. Повышение частоты тока позволяет осуществлять плавку мелкой шихты, но и существенно увеличивает капитальные затраты, снижает производительность и к.п.д. печи и уменьшает равномерность химического состава металла, т.е. сводит на "нет" преимущества индукционного переплава.

В канальных печах вихревые токи наводятся в расплавленном металле, находящемся в открытом или закрытом канале. Передача теплоты из канала расплавляемой шихте производится конвекцией, вызываемой электродинамическим перемешиванием расплава. Поэтому температура в канале примерно на 100 ^оС выше температуры металла в ванне. Она ограничена стойкостью футеровки канала и составляет 1500-1550 ^оС. Во избежание разрыва вторичной обмотки индуктора (металла) в канальных печах всегда есть "болото" объемом 0,2-0,5 садки, что снижает производительность печи и не позволяет проводить частую смену сплава. "Ахиллесова пята" канальных печей - сам канал, футеровка которого подвержена интенсивному термическому и механическому воздействию расплавленного металла.

В электропечах сопротивления (рис.2.22) теплота шихте передается от нагревательных элементов излучением либо теплопроводностью через стенку тигля. Таким образом, температура в печи определяется температурой плавления нагревательных элементов (табл.2.21).

Таблица 2.21.Материалы, используемые для нагревательных элементов [59]

Материал	Хим. состав	Тпл,оС	Максимальная Т нагрева, оС
Нихром	Х20Н80	1390	1100
Ферронихром	СтХ15Н60	1230	1050
Молибден	Mo	2620	2000
Вольфрам	W	3420	2600
Графит	C	4200	3000

Несмотря на отсутствие принудительной конвекции в электропечах сопротивления металл достаточно однороден по химическому составу из-за отсутствия местного перегрева. По технологическим параметрам очень близки к электропечам сопротивления пламенные тигельные печи (рис.2.21).

Основные технико-экономические показатели работы плавильных печей приведены в табл.2.22.

Таблица 2.22.Технико-экономические показатели плавильных печей [1,29,32,60-62]

Плавильные печи	Тепловой КПД,%	Угар легирующих
	плавка	перегрев	элементов, %
Вагранка:	0,4-0,6
коксовая закрытого типа водоохлаждаемая:
холодного дутья		0,05-0,07	Сr - 15-30,Ni-до 10
горячего дутья		0,1-0,2	Сr - 10-20,Ni - до 5
с обогащением дутья 3-4 % кислорода		0,1-0,2	Сr - 15-30,Ni-до 10
Газовая		0,1-0,2	Сr - 20-40,Ni-до 10
Металлургическая		0,1-0,2	Сr - 10-15,Ni-до 5
Индукционная тигельная:			Ni - 0
промышленной частоты	0,5	0,65-0,7
средней частоты	0,6	0,68-0,74
Индукционная канальная	0,6-0,96	0,6-0,8
Дуговые	0,8-0,85	0,2	Сr - 15-30,Ni-до 10 Ti-30-60, Zn - 30-60
Электросопротивления	0,32-0,63
Пламенные	0,2-0,3	Сr-15-30, Ni - 0

КОНТРОЛЬ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ЗАЛИВКА МЕТАЛЛА

Необходимость повышения качества отливок заставляет ужесточить требования к составу сплава, температурному режиму плавки и заливки. Эффективный контроль этих параметров в процессе плавки осуществляется в настоящее время методами, представленными в табл.2.23.

Для получения металла с заданной структурой и свойствами после экспресс-анализов проводится металлургическая обработка - рафинирование и модифицирование.

Таблица 2.23. Методы экспресс-анализа металла [63].

Контролируемый параметр	Оборудование (метод)	Недостатки метода
Температура расплава	Инфракрасные пирометры	Неточность измерения из-за дыма, плен и шлака на поверхности расплава.
	Термопары погружения	Высокая стоимость расходных материалов
Склонность чугуна к отбелу	Клиновые пробы	Значительный разброс результатов
Химический состав	Спектрографы	Высокая стоимость оборудования
	Газоанализаторы	Высокая стоимость оборудования
	Анализ кривых "температура-усадка" при охлаждении пробы	Значительный разброс результатов
Анализ на содержание Si	Измерение термоЭДС образца
Анализ на со-держание С и Si	Анализ кривых охлаждения пробы

При рафинировании литейных сплавов решаются две основные задачи: удаление из расплава нежелательных примесей и дегазация. Традиционные способы рафинирования предусматривают обработку расплава флюсами, вакуумирование расплава, продувку через расплав газов или газообразование прямо в расплаве посредством введения вспенивающихся веществ. Наиболее современным способом рафинирования является фильтрование через инертные или активные фильтры. Материал активного фильтра соответствует используемым флюсам [64] (т.е. производится принудительная обработка всего расплава флюсом) и дает максимальную очистку металла, но такие фильтры наименее долговечны. Выбор материала инертного фильтра определяется в основном температурой расплава (табл.2.24).

Таблица 2.24.Сравнительные характеристики фильтров [65,66]

Материал фильтра	Метод связывания	Максимальная температура, оС	Относительная прочность
Глинозем	Склеенные	1400	Низкая
	Спеченные	1550	Выдающаяся
Циркон	Спеченные	1700	Выдающаяся
Карбид кремния	Склеенные	1600	Хорошая
Шамот	Спеченные	1500	Низкая

Модифицирование - изменение структуры металла посредством добавки химических веществ. Для наиболее экономичного ведения процесса усвоение модификатора расплавом должно быть максимальным. Та же проблема решается при легировании расплава. При рассмотрении этого вопроса наибольший интерес представляет модифицирование чугуна магнием. Магний интенсивно реагирует с кислородом, кроме того, его плотность существенно ниже плотности чугуна - поэтому неизбежно всплытие магния на поверхность. Процесс модифицирования магнием в открытом ковше сопровождается сильным дымом, возможно расплескивание металла. Модифицирование - процесс, во время которого температура расплава, находящегося в ковше, неизбежно падает. Поэтому его необходимо перегревать. Ведение процесса непосредственно в форме или в литейной чаше устраняет этот недостаток.

Традиционно модифицирование чугуна магнием проводят в камере-автоклаве, постоянно перемешивая расплав в ковше специальными мешалками. Этот метод обеспечивает хорошее усвоение модификатора, но требует специального оборудования, не говоря уже о высокой стоимости эксплуатации. Современные способы модифицирования (табл.2.25, рис.2.23-2.30) позволяют избегать применения автоклавов.

Таблица 2.25. Способы модифицирования чугуна магнием

Название процесса	Сущность способа	Усвоение магния, %
Pour-over [67]	Заливка расплава поверх модификатора	20-40 (лигатура)
Sandwich [67]	Заливка расплава поверх модификатора, по-крытого стальным перфорированным листом	30-50 (лигатура)
Plunger [67]	Модификатор опускается в колокольчике	40-60 (лигатура)
Tundish- cover [68]	Pour-over-процесс в ковше с промежуточной крышкой, через которую заливают расплав	40-60 (лигатура)
Tip [69]	Модификатор находится в камере ковша для модифицирования ( конвертор Фишера) и при горизонтальном расположении ковша не реагирует с расплавом. При повороте ковша в вертикальное положение модификатор оказывается под слоем расплава.	60-80 (лигатура)
Flotret [67]	Заливка металла через специальную литейную чашу с модификатором.	70-90 (лигатура)
In-mold [70]	Модификатор засыпается в специальную камеру в шлакоуловителе литейной формы	90-100 (лигатура)
Controlled Quality Inoculation [20]	Подача проволоки с модификатором в литейную чашу во время заливки	40-60 (магний)
T-NOCK [20]	Введение порошкообразного модификатора в полую струю расплава	50-80 (магний)

Для лучшего усвоения магния необходимо подвергнуть расплав глубокой десульфурации, т.к. магний связывается серой, в этих целях используется продувка инертными газами через пористую пробку (Porous-Plug Method) [67].

Для заливки используются ковши и разливочные устройства газового давления (повышенного и пониженного) и магнитодинамические насосы (табл.2.26, рис.2.31-2.37). Ковши подразделяются по способу разливки на стопорные, чайниковые с перегородкой и без нее, барабанные, с шиберным затвором. Принцип действия магнитодинамических насосов основан на взаимодействии электрического тока в металле, наводимого индуктором, и внешнего магнитного поля, что приводит к возникновению электромагнитных сил, под действием которых металл транспортируется через насос. Трансформаторный принцип наведения тока позволяет передавать энергию в металл без потерь, тем самым компенсируя тепловые потери и даже нагревая его.

Высокое качество металла при заливке обеспечивается благодаря подаче его снизу. Потери металла из-за угара, падение температуры расплава и загрязнение окружающей среды можно свести к минимуму, используя термо- и газоизолированные заливочные устройства.

Таблица 2.26.Характеристики заливочных устройств.

Тип устройства	Подача металла	Разливаемые сплавы	Термо- и га-зоизоляция
Ковш:
Стопорный	Снизу	Сталь	Средняя
с шиберным затвором [71]	Снизу	Черные сплавы	Высокая
Барабанный	Сверху	Кроме стали	Высокая
Чайниковый	Снизу	Любые сплавы	Низкая
Ручной (ложка)	Сверху	Кроме стали	Низкая
Газового давления:
Под давлением	Снизу	Кроме стали	Высокая
Вакуумным всасыванием	Снизу	Легкие сплавы	Высокая
Магнитодинамический насос [72]	Снизу	Кроме стали	Высокая

Главная проблема при заливке - точное дозирование металла. По способу ее решения все методы автоматической заливки подразделяются на контролирующие заливочное устройство, контролирующие форму и бесконтрольные.

Контроль формы производится по весу и по появлению металла в выпоре. При весовом дозировании используются весовые тележки. Для точного дозирования этим способом требуется компьютеризация процесса, поскольку вес формы без металла зависит от плотности набивки, состава формовочной смеси и т.д. и не может быть точно определен для одной отливки. Поэтому перед каждой заливкой надо устанавливать весы на "0". Появление металла в выпоре фиксируется фотоэлементом при отражении от металла лазерного луча [73]. Использование лазера позволяет добиться высокой точности дозирования. Менее современные установки такого типа использовали собственное световое излучение металла, что требовало исключительно точного позиционирования формы на конвейере.

Контроль заливочного устройства производится по весу, по объему, по времени заливки. Контроль по весу достаточно эффективен, но имеет те же недостатки, что и контроль по весу форм, т.е. требует предварительной установки весов на "0". Контроль по объему производится в секторных ковшах фиксацией угла поворота при каждой заливке. Этот метод наименее эффективен, поскольку не позволяет учесть изменения объема ковша. Контроль по времени заливки осуществляется в магнитодинамических дозаторах. Это наиболее эффективный вид дозирования, но магнитодинамические дозаторы весьма дороги, в т.ч. и в эксплуатации.

Дозирование металла без контроля производится методом непрерывной разливки и установкой ковша прямо на форму [74]. Метод непрерывной разливки предусматривает заполнение металлом непрерывного заливочного стержня либо заливочной воронки (при горизонтально-стопочной формовке). Дозирование металла установкой ковша на форму возможно при использовании ковшей с нижней разливкой (с стопорным затвором). Разливочный стакан должен быть расположен прямо над литниковой воронкой. Роль груза, препятствующего подъему верхней полуформы, играет сам ковш. В таком случае заливка прекращается без вмешательства извне при заполнении полости формы расплавом. К недостаткам этого метода следует отнести повышенные требования к уплотнению литейной формы, поскольку из-за большого гидростатического давления металла возможны дефекты типа подутости.

ФИНИШНАЯ ОБРАБОТКА ОТЛИВОК

В понятие финишной обработки отливок входят следующие операции, выполняемые или нет в зависимости от технологии изготовления отливки:

1. Выбивка отливок.

2. Визуальный контроль.

3. Предварительная очистка.

4. Отделение возврата.

5. Очистка от стержней.

6. Очистка от заусенцов, заливов.

7. Контроль качества.

8. Заделка брака.

9. Термообработка.

10. Нанесение покрытий.

Выбивка форм осуществляется двумя способами - вибрацией на выбивных рамах или решетках и выдавливанием пуансонами. Выбор оборудования для выбивки отливок зависит от типа применяемых опок [40]. Выбивка форм без крестовин в нижней опоке производится обеими способами без распаровки опок, но при выбивке выдавливанием у стенок остается слой смеси, который приходится дополнительно удалять вручную. Наличие крестовин в нижней опоке не дает возможности выбивать формы комплектно, поэтому необходима предварительное проведение операции распаровки опок. Выбивка форм выдавливанием предпочтительней с точки зрения экологии, т.к. отсутствует пыль, вибрация, шум, свойственные вибрационной выбивке, но для выдавливания практически невозможна переналадка на другие размеры опок. Выбивка безопочных форм производится вибрацией, либо в проходных очистных барабанах одновременно с отделением литниковой системы.

Очистка отливок от остатков пригоревшей смеси, окалины и стержней производится разнообразными способами, основанными на ряде физических и химических явлений. Выбор способа очистки определяется ударной вязкостью сплава, размером и сложностью конфигурации отливки (табл.2.27). Мягкие сплавы нельзя подвергать сильному ударному воздействию, а в качестве абразива для их очистки используются шаровидные частицы. Крупные отливки могут быть очищены только стационарно.

В качестве абразива могут быть использованы литые тела, стеклянные шарики и любые другие материалы, имеющие твердость большую, а геометрические размеры много меньшие очищаемых отливок.

Наиболее часто применяемый способ - дробеметная очистка. Сущность дробеметной очистки состоит в ударном воздействии дроби на тело отливки, благодаря чему пригар и окалина, имеющая низкую ударную вязкость, разрушается на отдельные песчинки. Основным рабочим органом дробеметных установок является дробеметное колесо, лопатки которого выбрасывают дробь на отливку. Лопатки - наиболее изнашиваемая часть дробеметного колеса. Применяются различные схемы дробеметной очистки отливок:

1. В камерах на каруселях (средние отливки).

2. В камерах на конвейерах (средние отливки).

3. В роторно-гусеничных барабанах (мелкие отливки).

Таблица 2.27.Способы очистки литья [29].

Название	Оборудование	Расходные	Область применения
Способа		материалы	Размер	Конфигура-
			отливок	ция отливок
Гравитационный	Вращающие-ся барабаны	Абразив	Мелкие	Несложная
Вибрационный	Барабаны- вибраторы	Абразив	Мелкие и средние	Средней сложности
Песко- и дробе-струйный	Камеры Барабаны	Песок/ дробь	Любые	Сложная
Дробеметный	Камеры Барабаны	Дробь	Мелкие и средние	Средней сложности
Электрогидрав-лический	Ванны		Крупные и средние	Средней сложности
Электрохимический	Ванны	Щелочи	Любые	Сложная
Гидравлический	Камеры		Крупные и средние	Средней Сложности
Термический	Горелки	Кислород, ацетилен	Крупные	Сложная
Ультразвуковой	Ванны		Мелкие и средние	Средней Сложности
Ударно-вибрационный	Станки		Мелкие стержни	Без поднутрений
Ручной			Мелкие стержни	Особо сложная

Пескоструйный и дробеструйный способ очистки отливок основан

на ударном воздействии струи песка или дроби, выбрасываемых на отливку через сопло сжатым воздухом или водой. Аналогичные физические явления положены в основу гидравлической очистки.

Электрохимическая очистка основана на катодном восстановлении окалины и растворении пригара в расплавах щелочей и солей. Скорость процесса увеличивается за счет применения постоянного тока небольшой силы и плотности.

Термическая очистка основана на разности коэффициентов термического расширения пригара и окалины и металла. Нагреваясь, металл расширяется больше, таким образом разрушая пригар. При последующем охлаждении пригар легко отделяется от отливки.

Электрогидравлическая очистка отливок основана на явлении гидравлического удара, возникающего при пропускании электрических зарядов между электродами и поверхностью отливки.

Ультразвуковая очистка отливок производится за счет явления кавитации. Ультразвуковая волна формирует в жидкости чередующиеся области повышенного и пониженного давления. Сущность кавитации состоит в нарушении сплошности жидкости в области пониженного давления ( ее вскипании) - образуются пузырьки, которые при схлопывании выделяют большое количество энергии.

При обрубке от отливки отделяются литниковая система и прибыли, которые затем идут в переплав. Таким образом, от рационального ведения обрубки зависит не только объем дальнейших работ по шлифовке, но и объем безвозвратных потерь металла и уровень загрязнения металлической пылью окружающей среды при шлифовке. Основным лимитирующим фактором при отделении возврата является толщина среза (табл.2.28). Для ведения обрубки более эффективными методами часто используют легкоотделяемые прибыли.

Таблица 2.28Характеристики способов обрубки.

Способ обрубки	Максимальная толщина среза, мм	Вредность	Обрабатываемый металл
Газовой резкой [75]	3000	шум, газы	Сталь и чугун
Ленточные пилы[29]	не ограничена	шум,пыль	Цветные металлы
Пресс-ножницы[76,77]	100		Любые металлы
Наждачные диски [29]	50	шум,пыль	Любые металлы
Рубильным молотком [29]	50		Любые металлы

Очистка от заусенцов, заливов производится на шлифовальных станках. Используются стационарные шлифовальные станки и ручные шлифовальные машинки. Выбор шлифовального станка определяется весом отливки.

Контроль качества отливок производится в соответствии с требованиями к параметрам отливки, сформулированными в техническом задании. Дефектом отливки считается отклонение от технического задания по конфигурации, механическим (или другим физическим) свойствам (вызванное нарушением сплошности отливки или фазовой структуры металла), или состоянию поверхности. Вид контроля также определяется заказчиком совместно с производителем. Применяются следующие виды контроля:

Сплошной контроль. Может быть реализован только методами неразрушающего контроля.

Выборочный контроль. Результаты выборочного контроля безусловно не дают полной гарантии качества всех отливок. Дальнейшее использование отливок с скрытыми дефектами в машинах и оборудовании может привести к значительным потерям для производителя, в т.ч. к выплатам по судебным искам, снижении конкурентоспособности конечной продукции и т.п.

Механические испытания (предел прочности при растяжении, усталостная прочность, ударная вязкость, твердость) и металлографический анализ проводят на образцах, вырезанных из тела отливки (разрушающий контроль) и на специально отлитых пробах.

Грубые дефекты конфигурации (недолив, ужимина, неспай, коробление и т.д.) и дефекты поверхности выявляются при визуальном осмотре. Для осмотра применяют оптический инструмент - лупы, эндоскопы. Для распознавания нарушения конфигурации отливок, вызванных износом или короблением модели, используют ручной мерный инструмент и координатно-измерительные машины (КИМ) (табл.2.29). Современные КИМ оснащены сканирующей лазерной оптической системой, позволяющей контролировать размеры отливки с точностью до 0,25 мм [63].

Таблица 2.29.Методы контроля конфигурации отливок [78].

Измеряемый		Время	измерения, с
параметр	Ручной мерный инструмент	КИМ	КИМ с ассо-циированным компьютером	КИМ со встроенным компьютером
Радиус	180	15	15	9
Длина	3600	8	8	8
Угол между поверхностями	9000	60	30	24
Длина дуги	-	30	15	4
Длина окружности	-	15	15	4

Наличие внутренних дефектов с достаточной надежностью выявляется ультразвуковым и радиологическим методом. Эти методы основаны на отражении ультразвуковых или электромагнитных волн от внутренней поверхности дефекта. Недостаток ультразвукового метода в необходимости специальной подготовки наружной площадки ( шлифовки ) для обследования. Радиологический метод позволяет обследовать отливки без всякой предварительной обработки, но оборудование для него очень дорого. Компьютеризация радиологического метода (компьютерная томография) сокращает время выявления дефекта до нескольких секунд [79] (стоимость компьютерного томографа - до миллиона долларов).

Поверхностные трещины выявляют методами капиллярным и флюоресценции. Капиллярный метод основан на горячей пропитке жидкостями, которые при охлаждении за счет уменьшения внутреннего объема трещин выступают на поверхность. Метод флюоресценции предусматривает покрытие поверхности отливки люминофором, затем снятия его излишков. В ультрафиолетовом излучении люминофор, оставшийся в трещинах, будет светиться.

Дефекты фазового и химического состава могут быть выявлены методами измерения электропроводности, теплопроводности, поглощения электромагнитного и акустического излучения.

Существует множество других методов выявления дефектов несплошности отливок, но они либо не обладают достаточной надежностью, либо не универсальны, т.е. не позволяют выявлять различные типы дефектов [80]. Выбор метода обнаружения дефекта и соответствующего оборудования определяется типами предполагаемых дефектов в изготавливаемых отливках (ГОСТ 19200-80).

Дефекты отливок подразделяются на устранимые и неустранимые. К неустранимым дефектам относятся те, которые невозможно или экономически невыгодно исправить. Выбор методов заделки отливок определяется типом устраняемого дефекта и его расположением (табл.2.30).

Термообработка отливок производится в проходных или камерных печах на газе или электричестве. Выбор типа печи определяется исключительно экономическими соображениями.

Покрытия наносятся на отливки, поставляемые в качестве товарной продукции для предотвращения коррозии. Существует три метода нанесения покрытий - в ваннах, краскораспылителями в камерах и вручную. Покрытие отливок в ваннах и краскораспылителем увеличивает расход краски, зато снижаются трудозатраты.

Таблица 2.30.Методы заделки дефектов [32,81]

Метод	Область применения
Дуговая сварка	Сквозные дефекты отливок, испытывающих динамические и высокие статические нагрузки, дефекты обрабатываемых поверхностей, работающих на износ.
Газопламенная наплавка	Сквозные дефекты стенок отливок, испытывающие динамические нагрузки; любые дефекты на обрабатываемых и нерабочих поверхностях.
HIP-процесс	Пористость в ответственных отливках
Сварка-пайка	Раковины мелких и средних размеров несложных отливок.
Пробками	Мелкие отдельные раковины.
Замазками	Раковины и ужимины на нерабочих поверхностях.
Пропиткой	Поры в отливках, подвергаемых гидравлическим испытаниям.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОСНАСТКИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В литейную оснастку входят модельные комплекты, которые состоят из подмодельной или координатной плит, модели, стержневых ящиков и шаблонов, пресс-формы, а также опоки (жакеты).

Постоянные модели изготавливают из дерева, металла, пластмасс, композиционных материалов и по LOM-технологии (слоистый композит). Выбор материала модельного комплекта зависит от серийности производства и допусков на точность размеров. Модель подвергается абразивному воздействию формовочной смеси, поэтому изнашивается. Таким образом, стойкость модели определяется твердостью материала, из которого она изготовлена (табл.2.31).

Деревянные модельные комплекты используются преимущественно в мелкосерийном производстве. Так как они быстро истираются, их наиболее изнашиваемые поверхности часто армируют. Кроме того, дерево после истирания краски впитывает влагу из формовочной смеси и расширяется, что приводит к искажению конфигурации модели. Для предотвращения стирания краски деревянные модели покрывают более износостойкими пластиковыми составами. Изготовление деревянных моделей - чрезвычайно дорогостоящее производство, требующее высококвалифицированного персонала и дорогого оборудования. Технология включает следующие операции [36]:

1. Сушка древесины на воздухе или в камерной печи.

2. Разрезка на заготовки.

3. Черновая обработка на рейсмусовых станках.

4. Механическая обработка древесины на токарных и фрезерных станках (использование современных станков с ЧПУ нецелесообразно из-за низкой серийности ).

5. Изготовление металлического крепежа и армированных частей.

6. Сборка модели.

7. Доводка модели до заданных размеров и армирование.

8. Шпатлевка, окраска и сушка.

Таблица 2.31.Стойкость моделей [32,82].

Материал	Количество съемов
	Формовка ручная	Формовка машинная
	Мелкие	Крупные	Мелкие	Крупные
Дерево	500	100	1000	300
Алюминий		300	50000	10000
Чугун			100000
Сталь			100000
Медные сплавы			150000
Свинцово-сурьмянистые сплавы	500		3000
Пластмасса	3000		10000
Композиты	4000		30000
LOM-технология	10

При небольшой номенклатуре литья очевидно, что самостоятельное изготовление деревянных моделей совершенно нецелесообразно. Весь спектр деревообрабатывающего оборудования и отработанные технологии обработки древесины существуют на мебельных фабриках, где и можно организовать производство деревянных моделей.

Серьезным конкурентом деревянных моделей при изготовлении промоделей и для единичного литья стала LOM-технология [83]. Сущность процесса заключается в компьютерной обработке данных конфигурации модели. Компьютер разделяет объемное изображение модели на параллельные слои, которые затем вырезаются из бумаги лазерным лучом. Вырезанные из бумаги слои ламинируются и спекаются. Толщина слоя, которая задается компьютеру заранее, соответствует сумме толщин бумаги и склеивающей прослойки. Готовая модель доводится до заданных размеров и окрашивается. Модель представляет собой слоистый композит целлюлоза-пластик, поэтому сильно впитывает влагу. Аналогичный метод стереолитографии позволяет получать полностью пластиковые модели, совершенно не гигроскопичные. К сожалению, твердость такого материала невелика. При производстве моделей по LOM-технологии не требуется труда высококвалифицированных специалистов-деревообработчиков, дорогостоящего оборудования, стоимость материалов минимальна, время от получения чертежа модели до ее полной готовности до суток.

Технология производства металлических и пластмассовых модельных комплектов аналогична производству отливок. Для их изготовления необходима единичная промодель (гипсовая или деревянная).

Композитные модельные комплекты изготавливаются с применением изотропных (опилки, металлический порошок) или двумерных наполнителей (стеклоткань) и матрицы из эпоксидной смолы.

Опочная оснастка по способу изготовления подразделяется на литую, сварно-литую, сварную и сборную. В опочной оснастке применяются съемные втулки и штыри, что позволяет продлить срок ее эксплуатации за счет смены изношенных элементов.

Литые опоки изготавливаются из стали или чугуна как обычные отливки. Для крупных отливок цапфы и калачи изготавливаются отдельно коваными и заливаются в тело опоки при ее изготовлении. Литые опоки отличаются повышенной прочностью, но вместе с тем и высоким весом. Изготовление качественных литых опок ( тонкостенных отливок коробчатой конструкции) - процесс, требующий точного соблюдения всех технологических параметров, что можно обеспечить только в условиях подетальной специализации. За рубежом известен ряд фирм, занятых обеспечением опочной оснасткой литейных предприятий.

Сварные опоки изготавливаются сваркой из листового и фасонного проката. Толщина проката не обеспечивает высокой прочности опок, что исключает их использование при больших нагрузках. Однако простота изготовления обуславливает их широкое применение.

Сварно-литые опоки позволяют совместить простоту изготовления сварных опок с прочностью литых, что делает их наиболее выгодными в условиях индивидуального производства, например, крупногабаритных отливок. Технология изготовления сварно-литых опок заключается в расчленении опоки на элементы, которые можно изготовить без дефектов в условиях практически любого литейного цеха. Отлитые элементы затем свариваются.

Сборные опоки (жакеты) в настоящее время применяются в виде металлического ящика с набором сменных металлических вкладышей, служащих для изменения внутреннего объема жакета для производства мелкосерийных крупногабаритных отливок [36]. Первоначально жакеты использовались при безопочной формовке. Но затем появление современных методов безопочной формовки (горизонтально-стопочная) обусловило выведение жакетов за рамки этой технологии.

Кокили изготавливают из чугуна для цветных металлов и из стали для черных. Применяются кокили и из алюминиевых сплавов даже для литья чугуна, поскольку алюминий имеет очень высокую теплопроводность, и теплоотвод идет быстрее, чем нагрев. Стойкость кокилей зависит от многих факторов и, прежде всего , от их размеров.

Пресс-формы для литья под давлением и литья вакуумным всасыванием изготавливают из стали. Стойкость пресс-форм зависит от применяемого сплава (табл.2.32).

Таблица 2.32.Стойкость пресс-форм[29]

Материал	Количество заливок отливаемого сплава
Пресс-форм, сталь	Pb,Sn	Zn	Al	Mg	Cu
Углеродистая	200000	50000
Хромистая низколегированная	500000	100000
Хромованадиевая		500000	10000	10000
Хромовольфрамовая высоколегированная			25000	30000
Хромовольфрамовая низколегированная			50000	50000	10000

Для изготовления выплавляемых и выжигаемых моделей применяют

пресс-формы. От материала пресс-форм зависит не только ее стойкость, но и время отверждения модели (из-за различий в теплопроводности материалов) (табл.2.33).

Таблица 2.33.Характеристики пресс-форм для литья по выплавляемым и выжигаемым моделям [28]

Способ изготовления пресс-форм	Время твердения модели, с	Стойкость,съемов
Мех. обработка стальных заготовок	80	30000-120000
Литье из:
Цветных сплавов	80	15000-20000
Легкоплавких сплавов	80	5000-7000
Эпоксидных смол	140	до 500
Каучука	180	до 200
Гипса	150	до 10

К вспомогательным материалам в литейном производстве относят жеребейки, крючки, холодильники и т.п. В литейном цеху даже при ограниченной номенклатуре отливок используется большое количество разнообразных вспомогательных элементов. По-видимому, из-за нестандартных размеров и простоты изготовления более выгодно собственное их производство, что подтверждает и зарубежный опыт.

Жеребейки изготавливают для мелких отливок штампованными из листового проката, а для крупных отливок сварными из фасонного проката. Во избежание коррозии при хранении они покрываются защитными покрытиями или проходят дробеструйную обработку непосредственно перед употреблением.

Холодильники отливаются или вырезаются из проката согласно чертежу. Внутренние холодильники для крупных отливок часто представляют собой сложные сварные конструкции из проката. Как и жеребейки, внутренние холодильники перед употреблением подвергают дробеструйной обработке.

Формовочные крючки изготавливаются из прутка и загибаются либо на гибочном станке, либо просто вручную. Стержневые каркасы также изготавливаются из прутка по шаблонам вручную. Стыки прутков обычно свариваются или связываются проволокой.

ОЧИСТКА ВЫБРОСОВ ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА

Литейный цех является мощным источником загрязнения окружающей среды. Выбросы литейного цеха - газы, пыль, пары металлов (табл.2.34).

Таблица 2.34.Выбросы литейного цеха.

Вид выброса	Источник выброса	Размер частиц, мкм
Печная пыль	Плавка	10-1000
Металлическая пыль	Обрубка, шлифовка	1-100
Песчаная пыль	Смесеприготовление,выбив- ка, очистка, формовка	1-1000
Пары металлов	Плавка, обрубка	-
Газы	Плавка, регенерация, изготовление стержней	-

В цехе устанавливаются системы аспирации, по которым загрязненный воздух доставляется к системам очистки. Применяемое для очистки воздуха оборудование различается по возможности осаждения взвешенных частиц (табл.2.35). Физический принцип работы любого оборудования для очистки воздуха состоят в уменьшении импульса взвешенных частиц при воздействии на них различных сил (вязкого трения в воздушной среде, трения о преграды, электростатического поля). Следовательно, более эффективно будут осаждаться частицы, имеющие большую массу.

Таблица 2.35. Способы очистки воздуха от пыли [29]

Способ	Принцип действия	Минималь-ный размер осаждаемых частиц,мкм	Оборудование
Гравита-ционный	Осаждение в воздухе как вязкой среде под действием силы тяжести	100	Камеры-осади-тели, камеры с полками
Инерцион-ный	Осаждение при потере импульса от трения или удара о стенки камеры	50	Камеры с Перегородками
Динамичес-кий	Осаждение при потере импульса при трении о стенки камеры под действием центробежных сил	30	Циклон
Фильтры	Механическое осаждение	0,5	Фильтры песочные, тканевые,сеточные
Электро-статический	Осаждение за счет элек- тростатического притяжения предварительно заряженных частиц пыли	0,1	Пылеуловители коронного разряда
Ультразву-ковой	Осаждение при потере импульса от колебаний воздуха	0,1	Пылеуловители ультразвуковые

Для правильного выбора систем очистки воздуха необходимо знать распределение взвешенных частиц по размерам. В качестве дополнительного фактора, повышающего качество очистки, может быть применена вода. Капли воды, осаждаясь на частицах пыли, существенно увеличивают их размеры. Так можно повысить эффективность работы всех способов очистки, кроме фильтров, поскольку осаждение жидкости на фильтрах сделает их непроницаемыми. Для разбрызгивания воды применяются дезинтегратор Тайзена, эжекторный скруббер, конус Вентури, дождевальные установки.

Для очистки от газов применяются только установки мокрого пылеулавливания. Газы, взаимодействуя с водой, образуют капли кислоты, осаждающиеся в очистных установках.

В ваграночных газах содержится обычно от 8 до 25% CO - угарного газа. Нормативы по выбросам СО в атмосферу вынуждают при проектировании вагранок предусматривать установки для дожигания СО и других неполных газообразных оксидов. Причем эта задача тем сложнее, чем меньше его содержание в газе. Для дожигания СО до системы газоочистки используются газовые горелки, устанавливаемые чуть ниже или на уровне загрузочного окна. Устойчивость процесса окисления СО в этом случае может быть обеспечена при температуре газов более 300 ^оС и содержании СО в продуктах горения не менее 12%. Возможно также дожигание СО после системы газоочистки. В любом случае выделяющуюся теплоту целесообразно использовать для подогрева дутья или других целей.

Затраты на систему газоочистки для вагранок составляют до 25% от ее стоимости. У металлургических вагранок, выпускаемых в Германии, в нее входит охладитель, дезинтегратор мокрой очистки, осушитель, фильтры.

В процессе изготовления и хранения стержней на основе синтетических смол выделяется много ядовитых газов - фенол, формальдегид, аммиак, акролеин, бензол, цианистые соединения. Для их нейтрализации применяют каталитические фильтры, разлагающие эти сложные органические соединения.

Осветление отработанной воды производится в отстойниках за счет вязкого осаждения частиц. Скорость осаждения можно повысить добавкой коагулянтов (известковое молоко, полиакриламид), которые способствуют образованию хлопьев. Осветленная вода фильтруется в канализацию, шлам периодически убирается из отстойника.

СКЛАДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

Способы складирования материалов должны минимизировать площади для хранения материалов, для чего применяется ограничение рассыпания материала стенками (бункер и закром). Существующие типы складов:

Площадка. Площадки используют для материалов, к которым для обеспечения транспортировки необходимо иметь доступ сбоку, например, цветные сплавы. Для других материалов использование площадок нецелесообразно, т.к. не позволяет эффективно использовать складские площади из-за небольшой высоты хранения.

Закром. Закром предусматривает верхнюю загрузку и выдачу материала. Это универсальный тип склада для сыпучих и магнитных материалов.

Бункер. Материал в бункер загружается сверху, а выгружается снизу. Во избежание зависания в бункерах хранят только материалы с большим углом естественного откоса (т.е. с хорошей сыпучестью).

Расчет площади складов литейного цеха производится в соответствии с принятыми нормами высоты хранения по формуле:

,

где q - запас материала на складе;

h - высота хранения (табл.2.36);

- насыпная плотность материала (табл.2.36).

Таблица 2.36 Нормы для расчета складов литейного цеха [19].

Наименование материалов	Рекомендуемый тип склада	Насыпной вес, т/м3	Высота хранения материалов, м на складе
			немехани-зированном	механи-зированном
Чушковые:
Чугун	Закром	2,5-3,0	1,5	3-4
Медь и латунь	Площадка	5,0	1	2-3
Алюминий	Площадка	1,5	1,5	2-3
Свинец	Площадка	6,3-6,8	1	2-3
Лом черных металлов	Закром	2,0-2,5	1,5	3-4
Возврат:
Черных металлов	Закром	1,5-2,1	1,5	3-4
Медных сплавов	Закром	2-3	1,5	2-3
Алюминиевых сплавов	Закром	0,7	1,5	2-3
Стружка брикетирован-ная стальная и чугунная	Закром	2,7-3,6	1,5	3-4
Ферросплавы в кусках	Закром	2,7	1,5	2-3
Кокс литейный	Закром	0,45	2	2,5-4
Каменный уголь	Закром	0,8-0,9	2	3
Древесный уголь	Бункер	0,2	2	2
Железная руда, марганцевая руда	Закром	2,0-2,3	2	3-4
Песок формовочный	Бункер	1,5-1,7	3	5-6
Глина формовочная	Бункер	1,3-1,5	3	5-8
Огнеупорный кирпич	Площадка	1,8	1,5	2,6

Рекомендуемая высота хранения определяется из давления материала на бетонные полы и рассчитывается из условия прочности бетона со значительным запасом.

Насыпная плотность материала зависит от конфигурации его частиц. Например, при плотной укладке чушек насыпной вес составляет примерно 70% от плотности компактного материала. Если же складируется возврат, особенно литники, имеющие весьма сложную конфигурацию, то насыпной вес может составить даже 10% от плотности компактного материала.

2. ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА

При выборе оптимального способа производства отливок по всем технологически допустимым вариантам производится расчет величины затрат, непосредственно связанных с ведением технологического процесса и капитальных вложений. Оптимальный вариант выбирается методами сравнительного анализа эффективности инвестиций. В свою очередь, расчет экономических показателей базируется на планировании производства в натуральном выражении.

СТРУКТУРА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

Производственный процесс - система, предназначенная для переработки сырьевых материалов, энергии и информации в продукцию с заранее заданными характеристиками.

Производственный процесс является иерархической системой и подразделяется на технологические системы, подсистемы, операции и элементы. Все эти понятия относительны - на разных уровнях системного подхода одна и та же часть производственного процесса может выступать в роли системы, подсистемы, операции, элемента [36].

Технологическая система - часть производственного процесса, в которой перерабатывается один и тот же материал. Существует два вида систем: циклы и потоки. Циклы, в свою очередь, подразделяются на замкнутые и открытые. Замкнутые циклы не получают извне материалов вообще. В открытом цикле часть перерабатываемых материалов используется повторно. Открытые циклы и потоки в литейном производстве называются переделами. Производственный процесс литейного цеха песчаной формовки состоит из трех основных циклов: цикл формовочной смеси (открытый), цикл металла (открытый) и цикл опок (замкнутый), и потоков стержней и финишной обработки отливок (рис.3.1).

Технологическая подсистема - совокупность операций, в результате проведения которых происходит изменение объекта производства. Например, компоненты формовочной смеси преобразуются в формовочную смесь или жидкий металл преобразуется в отливку или форма преобразуется в отработанную формовочную смесь и т.д. (табл.3.1). В административной структуре литейного цеха технологические подсистемы образуют отдельные единицы (участки, отделения).

Операцией называется совокупность элементов работы, осуществляемая на одном оборудовании. Операции подразделяются на технологические и транспортные.

Таблица 3.1. Структура производственного процесса литейного цеха

Подсистема	Объект производства	Технологические операции
Смесеприготовительная	Компоненты смеси смесь	1. Дозирование 2. Смешивание
Формовочная	Смесь + опока полуформа	1. Изготовление верх. полуформы 2. Изготовление ниж. полуформы
Стержневая	Смесь стержень	1. Изготовление стержней 2. Отверждение стержней
Сборочная	2 полуформы + стержни форма	1. Сборка
Плавильная	Шихтажидкий металл	1. Шихтовка 2. Выплавка 3. Мет.обработка
Заливочная	Жидкий металл отливка	1. Заливка
Выбивная	Форма отливка + 2 опоки + смесь	1.Выбивка
Регенерацион-ная	Смесь компонент смеси + отходы	1.Регенерация 2.Гомогенизация
Обрубная	Отливка обрубленная отливка + возврат	1. Обрубка
Выбраковочная	Отливки годные отливки + брак	1.Визуальный осмотр 2. Поиск внутренних дефектов 3.Заделка брака
Очистная	Обрубленная отливка очищенная отливка + отходы	1.Очистка 2. Шлифовка 3. Грунтовка

Элементом называется совокупность однородных воздействий на объект производства (табл.3.2). Элементы подразделяются по содержанию работы на [36]: 1. Технологические, обеспечивающие изменение характеристик объекта производства.

2. Транспортные, обеспечивающие перемещение информации, объектов или субъектов производства. Например, транспортировка формовочной смеси, перемещение пескомета, сообщение результатов измерения температуры расплава.

3. Подготовительные, обеспечивающие проведение технологических или транспортных операций, например, крепление опоки к рабочему столу формовочной машины, крепление отливки к крюку подъемного устройства.

4. Информационные, выдающие информацию для обеспечения нормального функционирования цеха, собирающие данные о ходе производственного процесса для принятия решения о его корректировке. Например, измерение температуры расплава. Информационные элементы выполняют функцию обратной связи.

5. Управляющие, осуществляющие включение и выключение оборудования.



Таблица 3.2.Примеры технологических элементов.

Подсистема	Элемент	Объект производства	Измененная характеристика
Заливочная	Заливка	Жидкий металл	Конфигурация
Формовочная	Уплотнение	Смесь	Конфигурация
Смесеприго- товительная	Смешивание	Компоненты смеси	Месторасположение в объеме
Обрубная	Обрубка	Отливка	Конфигурация

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОГРАММА

Планирование производства литейного цеха производится либо на основе маркетинговых исследований, либо по реальным заказам предприятий.

На основании портфеля заказов составляется производственная программа. Производственная программа - краткосрочный план работы литейного цеха на определенный период времени (год, месяц, неделю) - содержит данные для планирования деятельности всех подразделений литейного цеха. Производственная программа составляется на основе технологической документации на каждую отливку. Для расчета производственной программы необходимы следующие данные:

1. Предоставляемые заказчиком:

- наименование отливки;

- марка используемого сплава;

- чертеж детали;

- серийность отливки.

2. Разработанные производителем:

- размеры используемых форм (для оболочковых форм - толщина оболочкового слоя);

конфигурация полости формы;

количество и конфигурация стержней в форме.

Производственная программа составляется методом прямых расчетов по каждому виду полуфабрикатов, выпускаемых структурными подразделениями цеха (табл.3.3). При составлении сводной производственной программы все показатели по каждой серии отливок суммируются.

Производственная программа по качеству представляет собой планируемую долю брака отливок и полуфабрикатов. Доля брака в производстве определяется сложностью технологического процесса, качеством шихты, шлакообразующих и формовочных материалов, освоенностью технологического процесса и другими факторами. При неблагоприятном соотношении факторов доля брака отливок может достигать 70% (из опыта предприятий). Учет брака производится по формуле:

X=Xo(1+Б),

где - Х- планируемый показатель с учетом брака;

Хо- планируемый показатель без учета брака;

Б- планируемая доля брака.

При расчете доли брака следует учитывать, что брак необходимо суммировать по последовательности производственного процесса. Например, производственная программа стержневого отделения должна компенсировать брак отливок и брак стержней. А производственная программа смесеприготовительного отделения должна включать брак смеси (сухая смесь), потери при транспортировке, брак форм и брак отливок.

Таблица 3.3.Производственная программа на серию отливок.

Отделение литейного цеха	Планируемый пока-затель для выпуска серии отливок N	Методика расчета (без учета брака)
Формовочно-заливочно- выбивное	Количество съемов	n=N/k, где k-количество отливок в форме.
Смесепригото-вительное	Объем стержневой смеси	M Vc=n*? Vci, где i=1 Vci-объем i-го стержня; m-количество стержней в форме.
	Объем формовочной смеси для объемных форм	Vф=(Vп-Vо)*n, где Vп-объем формы; Vo-объем полости формы.
	Объем формовочной смеси для оболоч-ковых форм	Vоб=S*H*n, где S-площадь поверхности формы; H-толщина оболочки.
	Масса смеси	М=*V, где -плотность смеси в форме; технологически необходимая -1600-1800 кг/м3; V-объем формовочной смеси.
Стержневое	Количество стержней	Nc=n*m
Плавильное	Черновая масса отливок	Мо=(m*k+mл.с.)*n, где m-черновая масса отливки без литниковой системы. mл.с.- масса литниковой системы.
Обрубное	Количество отливок	N
Очистное	Количество отливок	N
	Чистовая масса отливок	Mo=N*mo, где Mo-чистовая масса одной отливки.
Термическое	Объем отливок	Vотл=N*v, где v-объем одной отливки v=a*b*c a,b,c-габаритные размеры отливки

БАЛАНС МАТЕРИАЛОВ

Литейный цех, как любая производственная система, перерабатывает сырьевые материалы в готовую продукцию и отходы. Особенность литейного производства состоит в наличии технологических циклов, благодаря чему большинство материалов в производственном процессе используется многократно.

Таблица 3.4.Баланс металла

№	Статья баланса	Особенности расчета
	Расход
1	Годные отливки	Чистовая масса отливок (из производственной программы)
2	Литники и прибыли	Разность черновой и чистовой массы отливок (из производственной программы)
3	Брак	Определяется по опыту производства (из производственной программы).
4	Угар	, где Pi - содержание i-того элемента в сплаве; Уi - угар i-того элемента в зависимости от типа плавильной печи; М - масса металлозавалки; k - количество элементов в сплаве.
5	Сплески и скрап	Определяется из опыта производства.
	Приход	Итого металлозавалка
1	Чушковые металлы	Содержание свежих компонентов шихты рассчитывается методами математического анализа с целью минимизации себестоимости жидкого расплава.
2	Лом покупной
3	Ферросплавы (лигатуры)
4	Возвраты собственного производства.	Сумма литников, прибылей, брака, возврата, сплесков и скрапа.
5	Модификаторы	Определяется по норме расхода в зависимости от способа присадки.
6	Технологическое топливо	Определяется по норме расхода.

Таблица 3.5.Баланс смеси