Технология изготовления отливки "Кокиль"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

АННОТАЦИЯ

Лукьянов С.В. Технология изготовления отливки «Кокиль». - Челябинск: ЮУрГУ, ФМ - 462, 2006. - 38 с. Библиография литературы - 7 наименований, 3 листа чертежей ф. А1.

В дипломном проекте разработан технологический процесс изготовления отливки «Кокиль» из чугуна марки СЧ 15 ГОСТ 1412-85 в соответствии с техническими требованиями на литую деталь. В результате анализа технологичности, было предложено изготовление отливки «Кокиль» в разовую песчаную форму с использованием единой ХТС с применением alfa - set процесса. Разработаны и рассчитаны элементы литейной формы, выбран состав формовочных и стержневых смесей и красок, определен состав шихты и технология плавки чугуна. Особое внимание уделено расчету литниковой системы.

В проекте также рассмотрены вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Технологический процесс изготовления отливки

2.1 Анализ технологичности изготовления отливки

2.2 Разработка технологии изготовления литейной формы

2.2.1 Выбор оптимального положения отливки в форме

2.2.2 Определение плоскости разъема формы

2.2.3 Выбор опок

2.2.4 Расчет литниковой системы

2.3 Выбор состава формовочных, стержневых смесей и красок

2.4 Определение состава шихты и технология плавки сплава

2.5 Разработка технологии сборки и заливки формы, охлаждения, выбивки, обрубки и очистки отливки

2.5.1 Сборка формы

2.5.2 Заливка формы и охлаждение

2.5.3 Выбивка отливок

2.5.4 Обрубка и очистка литья

3. Безопасность жизнедеятельности

Заключение

Список литературы

1. ВВЕДЕНИЕ

Литьё - это древнейший, универсальный способ получения фасонных заготовок. Изготовление первых отливок было осуществлено более 5 тысяч лет тому назад. С тех пор технология литейного производства прошла огромный путь, превратившись в одну из самых совершенных современных отраслей техники и технической науки.

Однако в современном мире значимость литейного производства не уменьшается, а наоборот увеличивается. Массовая доля литых заготовок в машиностроительных изделиях составляет 30…90 % и имеет тенденцию к увеличению.

Центральное место литейного производства в машиностроении обусловлено рядом его несомненных преимуществ:

- Отливки имеют большую степень конфигуративной точности и максимально приближены к деталям. Отходы металла в стружку у литых заготовок в 1,5…2 раза меньше, чем у деталей, изготовленных из проката.

- суммарная энергоемкость при изготовлении деталей из литых заготовок в 2…6 раз меньше, чем при использовании других технологий.

- литьём можно получать заготовки практически любой конфигурации и из любых сплавов без существенных ограничений по массе и габаритным размерам

- литые заготовки, в отличие от всех других видов заготовок, имеют более низкую себестоимость.

Таким образом, литейное производство - единственная отрасль заготовительного производства, где формообразование заготовки осуществляется, когда материал заготовки переходит из жидкого состояния в твердое. Это определяет достоинства и перспективность литейных технологий с точки зрения универсальности формообразования, экономии энергетических затрат. Вместе с тем это обусловливает и многие проблемы, связанные с появлением различных дефектов при формировании отливок.

Развитие техники предъявляет свои требования к качеству литых заготовок. Современные отливки должны иметь высокие и регламентированные механические свойства, физические и химические характеристики, а также высокую точность при минимальных толщине стенок и массе.

В связи с этим в данном дипломном проекте улучшен технологический процесс производства отливки «Кокиль» (механизирован способ изготовления литейной формы, улучшены качественные показатели стержней за счет применения современных технологий по их изготовлению).

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

2.1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Анализ технологичности подразумевает под собой оценку изготовляемой детали, как отливки, т.е. трудоемкость её изготовления, степень соответствия её конструкции технологическим требованиям формирования отливки в форме, а также то, насколько качество получаемой отливки соответствует требованиям, предъявляемым к детали. В конечном итоге анализ технологичности должен дать ответ, целесообразно ли изготавливать эту деталь методом литейного производства или же лучше использовать другие методы (методы ОМД, методы механической обработки и т.д.) для изготовления этой детали.

К детали предъявляются следующие технические требования:

- точность отливки 10-0-0-9 по ГОСТ 26645

- на внутренней поверхности отливки литейные дефекты не допускаются

- наплывы и наросты на этой поверхности удалить

- размеры и допуск параллельности, указанные в чертеже, контролировать с помощью шаблонов.

Анализ детали «Кокиль» по нескольким основным критериям, предъявляемым к деталям, получаемым литьём, показывает:

- деталь не имеет сильно выступающих частей, закрытых полостей, затрудняющих изготовление литейной формы и усложняющих обрубку и зачистку отливок. Она является достаточно компактной для получения литьём.

- поверхность разъема формы представляет собой единую плоскость, что упрощает формовку

- конструкция детали обеспечивает получение отливки с минимально возможным количеством стержней (1 стержень), который не является тонким и удерживается в форме не за счет жеребеек, а за счет знаковой части

- конструкция отливки обеспечивает изготовление её в двух опоках

- толщины стенок детали удовлетворяют условию 3…4 мм. Для мелких отливок из серого чугуна

- в отливке нет резкого перехода от толстых стенок к тонким, стенки не пересекаются под углом

- в отливке нет массивных узлов, где могли бы образоваться различные дефекты.

- так как деталь не испытывает больших механических нагрузок в процессе своей работы, то материал СЧ - 15 хорошо подходит как с точки зрения своих эксплуатационных свойств, так и с точки зрения своих литейных свойств.

Таким образом, исходя из этих условий, можно сделать вывод о том, что деталь «Кокиль» подходит для изготовления его литьём, а качество отливки вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к детали.

2.2 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ

Конструирование литейной формы включает в себя выбор положения отливки в форме при заливке, определения плоскости разъем формы, а также в этом пункте будет рассмотрен расчет литниковой системы и выбор размеров опок.

2.2.1 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ

Оптимальное положение отливки в форме должно обеспечивать необходимое качество детали, при минимальных затратах не её изготовление. Это достигается при соблюдении ряда условий. Так как таких условий множество, то соблюдение их всех на практике просто невозможно, следовательно, необходимо учитывать только самые важные из них, а менее важными пренебрегать.

При выборе оптимального положения отливки «Кокиль» принимаем во внимание следующие условия:

- все наиболее массивные узлы отливки находятся в верхних и боковых частях формы, что обеспечивает направленное затвердевание и питание всех элементов

- литниковая система выполнена таким образом, что сплав подводится к полости формы по кратчайшему пути, при этом он поступает спокойно и не размывает стержень и выступающие части формы, что обеспечивается оптимальной скоростью заливки

- положение отливки в форме обеспечивает верхний отвод газов из стержня (через выступающую знаковую часть)

- поверхности, подвергаемые последующей механической обработке, располагаются внизу

- стержень надежно фиксируется на знаках в нижней полуформе

2.2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОСКОСТИ РАЗЪЕМА ФОРМЫ

При определении поверхности разъема формы учитываются следующие условия:

- отливка изготавливается в двух полуформах и имеет всего одну, плоскую поверхность разъема

- поверхность разъема выбрана так, что после формовки модель легко извлекается из формы

- выбранная поверхность разъема способствует тому, что общая высота формы наименьшая, а обе полуформы примерно одинаковы по высоте

Выбор оптимального положения отливки в форме и определение плоскости разъема связаны друг с другом и решаются совместно. Как видно из перечисленных выше факторов, выбранное положение отливки в форме и плоскость разъема являются оптимальными для данной детали.

2.2.3 ВЫБОР ОПОК

Для определения размеров опок руководствуются рекомендациями, изложенными в справочной литературе. В зависимости от массы металла, заливаемого в форму, выбирают соответствующую толщину песчаной формы от нижней, верхней и боковой стенок отливки, а также расстояния от литниковой системы, обеспечивающие соответствующую прочность формы. Так как отливка «Кокиль» достаточно мала (её масса всего 5,2 кг.), то целесообразно в одной литейной форме разместить несколько отливок сразу (в данном случае - 4). Таким образом, при выборе опок необходимо учитывать также и расстояния между отливками.

На рисунке 1 схематично представлены минимально допустимые толщины формовочной смеси.

Рисунок 1 - Схема выбора опок

Таким образом, размеры опок получаются равными:

- верхняя (440; 400; 130)

- нижняя (440; 400; 115)

Подберем наиболее близкие к этим размерам опоки по ГОСТу 2133-75:

- верхняя (450; 400; 150)

- нижняя (450;400;150)

2.2.4 РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

После выбора опок становятся известны высоты верхней опоки, отливки и отливки над питателем, необходимые для расчета среднего металлостатического напора.

Подвод сплава осуществим на среднем уровне, отвечающем плоскости разъема формы, так как это удобно сточки зрения формовки. Для определения размеров каналов литниковых систем воспользуемся методикой расчета при заливке форм из поворотного ковша.

1.Оптимальную продолжительность заливки формы определим по формуле

, (1)

где - оптимальная продолжительность заливки, с;

S_Т - коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры заливки, рода сплава, места подвода, материала формы и ряда других факторов;

д - преобладающая толщина стенки отливки, мм;

G - масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку в форме, кг.

Подставляя в формулу (1) значения коэффициента S_Т = 2; средней толщины стенки отливки д = 25 мм;

кг,

где - масса литниковой системы, кг,

;

- масса отливки, кг, получаем

= 11 с.

2.Определим среднюю скорость подъема уровня металла в форме в процессе заливки V_ср. При высоте отливки С = 125 мм

Полученное значение попадает в интервал допустимых значений для отливок с толщиной стенки 25 мм (V_min = 10 м/с),

3. Суммарная площадь узкого сечения литниковой системы для одной отливке по формуле

, (2)

где - суммарная площадь узкого сечения литниковой системы на одну отливку, см²;

G - масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку в форме, кг;

- оптимальная продолжительность заливки, с;

- общий гидравлический коэффициент сопротивления формы;

- плотность заливаемого металла, кг/м³;

- средний металлостатический напор в форме.

Подставляя в формулу (2) значения G=5,72 кг; =0,48; =11 с; =7000 кг/м³; g = 9,81 м/с² и = 0,125 м,

получим = 97,88 м^2, что примерно равно 100 мм²,

а так как отливок в форме 4, то площадь узкого места - 400 мм²

1) для сужающих литниковых систем является суммарным сечением питателей для отливки. При подводе металла к отливке через четыре питателя, площадь одного питателя составит мм²

Выбираем нормальный тип питателя с соотношением сторон b = 0,8a и h= a,

Тогда сторона а будет выражаться из формулы: F = (a + 0,8a)*a, и равна она будет 11 мм.

отливка кокиль чугун

2) суммарная площадь шлакоуловителей в 1,2 раза больше, чем площадь узкого сечения и она составляет 480 мм², а так как их в нашей литейной форме два, то площадь сечения каждого питателя равна 240 мм². Отношение сторон в шлакоуловителе такое же, как и у питателя. Таким образом, его основание будет равно 20 мм, а его форма имеет вид:

3) площадь стояка в 1,4 раза больше, чем площадь узкого сечения и составляет она 560 мм², а значит диаметр стояка будет равен 27 мм

2.3 ВЫБОР СОСТАВА ФОРМОВОЧНЫХ, СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ И КРАСОК

При выборе состава формовочных и стержневых смесей необходимо учитывать предъявляемые к готовым стержням и формам технологические требования, способ регенерации формовочных и стержневых смесей, а также стоимость исходных материалов.

Для производства, как формы, так и стержней применим единую смесь, отверждаемую в холодной оснастке за счет химических реакций, проходящих между связующим и отвердителем. Такие смеси называются холоднотвердеющими (ХТС). Применим для изготовления формы и стержня технологию ALPHA-SET процесса.

ALPHA-SET процесс подразумевает использование в качестве связующего материала фенолформальдегидный олигомер резольного типа с молярной массой 800-1200, переведенный в форму полифенолята, для повышения связующей способности также добавляют до 0,5% гамма-аминопропилтриэтоксисилана. Данное связующее приобретает высокие прочностные и связующие свойства при добавлении жидкого катализатора (отвердителя), в качестве которого могут выступать сложные эфиры общего строения RCOOR' (триацетат глицерина, гамма-бутиролактон, пропиленкарбонат и их смеси). Расход связующего составляет 1,5…2,5 мас.ч. на 100 мас.ч. песка, расход отвердителя - 25…30% от массы связующего.

В данном случае примем связующее марки ALPHA-SET A1, а отвердитель марки ALPHA-SET AH53. С целью уменьшения стоимости производства стержней и форм, следует стремиться к уменьшению содержания связующих материалов, но при этом должна обеспечиваться достаточная поверхностная и общая прочность. Такое возможно, если применять обогащенный (мытый и классифицированный) песок. Примем для использования песок марки 2К20203.

Таким образом, состав единой формовочной и стержневой смеси можно представить в виде таблицы:

Таблица 2 - Состав формовочной и стержневой смеси

Массовые части

Состав смеси
Песок 2К20203	Связующее Alfa-set a1	Отвердитель Alfa-set ah53
100,0	2,0	0,4

Параметры отверждения при температуре воздуха 22 ?С и относительной влажности 50%: живучесть 7…8 мин; время выдержки до разъема оснастки 12…15 мин; прочность на разрыв, МПа, через 1, 2, 24 ч, соответственно: 0,3…0,4, 0,4…0,5, 0,8…1,0.

Такие показатели качества вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к стержням и формам, изготавливаемым для производства отливки «Кокиль». Кроме того, при использовании ХТС отпадает потребность в сушке стержней, а значит, значительно сокращается время на их изготовление и затраты на процесс сушки. Также отпадает надобность в ручной трамбовке стержней и форм, что сокращает численность рабочих в цехе, способствует автоматизации процессов. Упрощается процесс регенерации смеси, так как смесь единая, а стержни выбиваются на выбивных решетках вместе с формой.

Кроме того, ALPHA-SET процесс гораздо более экологичен, чем подобные процессы, основанные, например, на фурановых кислотосодержащих смолах (малые объемы выделения фенола, формальдегида и метанола, практическое отсутствие выделений диоксида серы и сероорганических соединений на участках заливки, остывания и выбивки форм).

Меньшая чувствительность к влаге по сравнению с ХТС на фурановых смолах, пониженная склонность к науглероживанию поверхности отливок, исключение насыщения поверхности серой, отсутствие азота и связанной с ним газовой пористости в отливках позволяют выбрать для производства отливки «Кокиль именно ALPHA-SET процесс из всех возможных процессов, основанных на холоднотвердеющих смесях, тем более, что данный процесс хорошо подходит не только для стального литья, но и для чугунного.

2.4 ВЫБОР СОСТАВА ШИХТЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАВКИ СПЛАВА

Отливка «Кокиль» изготавливается и серого чугуна марки СЧ - 15. Требования на химический состав в готовой детали представлены ниже:

Углерод - 3,5…3,7 %

Марганец - 0,5…0,8 %

Кремний - 2,0…2,4 %

Фосфор - не более 0,15 %

Также допускается небольшое содержание в металле хрома и магния.

Плавку чугуна производят в вагранке. Несмотря на то, что печи данного типа достаточно устаревшие, их преимуществами являются малый расход топлива и как следствие достаточно дешевая продукция, малый угар металла и простая конструкция. Для производства отливки «Кокиль» использовать вагранку марки Э 281 производительностью 5 т/час.

Тем не менее, использование только вагранки для плавки чугуна не может обеспечить получение качественного чугуна для отливок из-за значительных колебаний химического состава чугуна. Для обеспечения стабильных и высоких свойств отливок целесообразно использовать дуплекс-процесс вагранка - индукционная тигельная печь. Индукционная печь применяется в качестве миксера.

Улучшение технико-экономических показателей такого дуплекс-процесса связно с сокращением потерь тепла во время перелива металла и выдержки его в миксере, использованием пониженной мощности трансформатора, полнотой использования отобранной порции чугуна и др.

Загрузку шихтовых материалов в вагранку производят с помощью скипового подъемника. В бадью скипового подъемника шихту подают из бункера весовой тележки. Загрузку бункера весовой тележки производият из суточных бункеров со взвешиванием на основании данных расчета шихты.

Материалы и полуфабрикаты, загружаемые в вагранку:

1. Чушковый чугун

- литейный марок Л5, Л6, ЛР5, ЛР6, ГОСТ4832

- передельный марок ПЛ1, ПЛ2, ГОСТ 805

2. Возврат собственного производства

3. Ферросилиций ФС 45, класс 1, 2, ГОСТ 1415

4. Известняк флюсовый Тургоякский марок С1, С2, Ф1, Ф2, М1, М2, крупность 20…40 мм.

5. Концентрат плавиковошпатовый марок ФК-92, ФК-85, ФК-75, ГОСТ 29220

6. Кокс литейный каменноугольный марки КЛ1, фракция не менее 40 мм., ГОСТ 3340

7. Остатки графитированных электродов длиной до 300 мм.

Порядок завалки и плавки чугуна в вагранке:

На первой стадии производят розжиг холостой колоши, после необходимого предварительного ремонта и набивки подины вагранки.

На второй стадии производят загрузку шихты в вагранку. На разогретую холостую колошу загружают шихту отдельными слоями (колошами), состоящими из металлической части, кокса и флюсов.

1. Загружают в вагранку на кокс холостой калоши куски графитированных электродов в количестве 3 - 5 шт.

2. Загружают флюсовые материалы на холостую калошу после ее продувки в следующем количестве: 40…50 кг. Известняка, 5…10 кг. плавиковошпатового концентрата

3. Загружают металлическую шихту.

4. Загружают топливную калошу в количестве:

- 8…12 % кокса

- 3…5 % известняка

- 0,3 % плавиковошпатового концентрата от металлической калоши

5. Заваливать вагранку до уровня порога завалочного окна, чередуя металлические и топливные калоши, дать шихте прогреться в течение не менее 40 минут.

6. Завалку шихты производить по мере опускания столба шихты в вагранки в ходе плавления металла. Не допускать, чтобы столб шихты опускался от уровня порога завалочного окна более, чем на две завлки.

7. Выпуск чугуна в ковш в течении смены производить периодически по мере его накопления в горне вагранки и его потребления, так как большая выдержка чугуна способствует пригару серы.

8. Через каждые 40…50 минут работы вагранки выпускать шлак в металлическую шлаковню.

9.Полученный жидкий чугун переливается в индукционную тигельную печь. При использовании этой печи имеются большие металлургические возможности по доводке жидкого металла до заданного химического состава путем разбавления расплава добавками относительно чистого по примесям стального лома или соответствующего ферросплава. Наряду с этим в тигельной печи осуществляется необходимый перегрев металла до заданной температуры заливки чугуна. Индукционная тигельная печь выполняет при этом роль миксера, где осуществляется стабилизация химического состава чугуна и выравнивание его температуры.

2.5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ И ЗАЛИВКИ ФОРМ, А ТАКЖЕ ОХЛАЖДЕНИЯ, ВЫБИВКИ, ОБРУБКИ И ОЧИСТКИ ОТЛИВОК

2.5.1 СБОРКА ФОРМЫ

Изготовление форм осуществляется на вибростоле. Сначала набивается нижняя полуформа, а потом верхняя. Стержни изготавливают также на вибростоле с использованием стержневого ящика, представленного на чертеже «Ящик стержневой». После изготовления стержни не окрашиваются, так как масса отливки достаточно мала, а для их изготовления используют химически твердеющую смесь. При сборке в нижнюю полуформу сначала помещают стержни, а затем по центрирующим штырям устанавливают верхнюю полуформу. Форма в сборе представлена на чертеже «Форма литейная».

Для предотвращения подъема верхней полуформы при заливке формы металлом от усилий, вызванных давлением металла на верхнюю полуформу необходимо установить груз. Расчет массы груза, необходимого для загрузки формы, можно произвести по формуле

, (7)

где - коэффициент, учитывающий гидравлический удар металла в конце заливки;

- плотность металла;

- плотность стержней;

- объем формы над поверхностью контакта металла с верхней полуформой до уровня металла в воронке или чаше;

- объем стержней без знаков, предупреждающих усилие от всплытия на верхнюю полуформу;

- масса верхней полуформы.

Подставляя в формулу (7) значения = 1,3; = 7000 кг/м³; = 1600 кг/м³; = 0,0488 м³; = 0,00076 м³; = 273 кг, получаем = 95 кг.

Выход воздуха и газов из полости формы при заливке металла и при прогреве формы осуществляется через поры формовочной смеси. Кроме того в верхней полуформе предусмотрено наличие вентиляционных наколов.

2.5.2 ЗАЛИВКА ФОРМЫ И ОХЛАЖДЕНИЕ

- заливку производить металлом с температурой в интервале 1370…1400 ?С, химический состав металла должен соответствовать требованиям к составу серого чугуна СЧ -15

- высота струи от носка разливочного ковша до верхней плоскости литниковой воронки, при заливке металла в формы должна быть не более 350 мм.

- перед разливкой металла по формам тщательно счистить шлак с зеркала металла

- при заливке формы не допускается прерывание струи, необходимо держать литниковую чашу полной в течение всего времени заливки

- после заливки формы литниковую воронку присыпают горелой землей

- отливку выдерживать в форме 20…30 минут после заливки

- залитую форму электрокарой доставляют к выбивной решетке

- залитые литейные формы 2…3 часа выдерживаются для охлаждения отливки до более низкой температуры

2.5.3 ВЫБИВКА ОТЛИВОК

- литейную форму тельфером устанавливают на выбивную решетку

- при выбивке из опок удаляются формовочная смесь и отливки, а из отливок удаляются стержни

- опоки снимают с рамы выбивной решетки и укладывают на ровной площадке формовочного участка

- отливки, оставшиеся на выбивной решетке, укладывают вручную в металлическую тару.

- транспортировать металлическую тару с отливками электропогрузчиком на участок обрубки и термообработки литья

2.5.4 ОБРУБКА И ОЧИСТКА ЛИТЬЯ

Литники от отливок отделяются абразивными кругами. При этом получается прямой и чистый рез, шум при работе невелик. Однако большое пылевыделение и расход абразивных кругов являются недостатками такого метода.

Для удаления остатков питателей, заливов, заусенцев, а также дефектов поверхности отливки (ужимины, пригар, мест заварки, и др.) и снятия припусков на механическую обработку используют шлифовальные абразивные круги. Для данного типа отливок из серого чугуна применяют абразивные круги из карбида кремния SiC, так как зерна карбида имеют большую твердость, острые ребра и гладкие грани, но он плохо сопротивляется скалыванию.

Очистка поверхности отливок производится в дробометных барабанах, применяя дробь №08, так как отливки небольшой массы. По сравнению с другими способами дробеметная очистка имеет следующие преимущества:

- высокую производительность,

- малый расход энергии

- лучшие условия труда

Недостатками способа являются: быстрый износ лопаток дробеметного колеса и трудность очистки отливок со сложными полостями.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3.1 АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОПАСНОСТЕЙ

При проведении технологического процесса изготовления отливок на всех стадиях обработки материала возможно появление опасных и вредных производственных факторов. Ими являются: пыль дезинтеграции и конденсации; выделение паров и газов; избыточное выделение теплоты; повышенный уровень шума, вибрации, электромагнитных излучений; повышенное напряжение в электрических цепях; наличие движущихся машин и механизмов.

Анализ опасности в цехе чугунного литья приведен в таблице 5.

Для создания оптимальных условий труда необходимо поддержание на всех участках: оптимальной температуры и влажности воздуха, низкой концентрации пыли и вредных выделений, низкого уровня шума и вибрации, надлежащей освещенности помещений и рабочих мест.

Таблица 5 - Негативные факторы производственной среды

Наименование технологической операции, оборудование	Вредные производственные факторы (применяемые материалы)	Опасные производственные факторы
1) Подготовка формовочных материалов (бегуны смешивающие, вибросита)	Запыленность воздуха, вибрация, шум	Движущиеся механизмы, электрический ток
2) Изготовление моделей	Загазованность, шум 80Дб	Электрический ток (380 В), движущиеся механизмы
3) Приготовление смесей (бегуны, лопасные мешалки, шнековые смесители)	Загазованность, запыленность	Электрический ток, движущиеся механизмы
4) Изготовление форм (автоматическая линия)	Запыленность, повышенная влажность воздуха, шум 40 Дб	Движущиеся части механизмов, электрический ток
5) Изготовление стержней (вибростол)	Запыленность, загазованность, шум 90 Дб	Движущиеся части механизмов, электрический ток
6) Плавка и заливка металла в формы (вагранка)	Загазованность,	Повышенная температура оборудования, материалов,
7) Охлаждение отливок	Выделение паров и газов	Повышенная температура оборудования, материалов
8) Очистка отливок (дробеметный барабан)	Запыленность, шум (90Дб)	Движущиеся части механизмов, электрический ток
9) Отделение литниково-питающей системы от отливок	Запыленность, вибрация, шум (1000 Дб)	Движущиеся части механизмов
10) Зачистка питателей и выпоров (шлифовальные станки)	Запыленность, шум (90Дб)	Движущиеся части механизмов, электрический ток

3.2 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

Мероприятия по оздоровлению воздушной среды

Снижение запыленности, газо- и парообразование до установленных санитарных норм осуществляется применением вентиляции, а также проведением комплекса профилактических мероприятий санитарно- технического характера. Все источники образования пыли (сушила для песка и глины, дробилки, мельницы, сита, бегуны, элеваторы и другие виды оборудования) снабжаются укрытиями и местной вытяжной вентиляцией. Выбрасываемый атмосферу воздух проходит через пылеочистные устройства.

Травматизм в смесеприготовительных отделениях

Травмы (ушибы, ожоги, ранения рук и других частей тела) могут быть нанесены рабочим смесеприготовительных отделений при обслуживаниеи технологического и транспортного оборудования, в случае зацепления или захвата спецодежды движущимися или вращающимися частями машин, на которых отсутствуют или ненадежно выполнены защитные ограждения, при случайном или самопроизвольном включении оборудования во время его наладки, осмотра, смазки, чистки и ремонта. Травмы рабочим- смесеприготовителям могут быть нанесены также в случаях, когда они сами нарушают правила техники безопасности при выполнении ручных операции.

Требования безопасности к технологическому оборудованию

Безопасность труда в смесеприготовительных отделениях обеспечивается надежной работой технологического оборудования. Ниже приводятся требования, которым должны удовлетворять машины и установки смесеприготовительных отделений:

- все детали узлы и механизмы, совершающие возвратно-поступательные или вращательные движения и доступные для случайного прикосновения, должны ограждаться сплошные или сетчатыми кожухами;

- в конструкциях установок должны предусматриваться предохранительные тормозные устройства, фиксирующие узлы и механизмы и предупреждающие их самопроизвольное перемещение в результате случайного внешнего воздействия;

- управление установками должно осуществляться с помощью кнопочных станций выносного типа или кнопочных станций, установленных непосредственного на машинах;

- смешивающие бегуны должны иметь закрывающуюся чащу, вентиляторы - пылезащитный кожух с патрубком для присоединения к цеховой системе вытяжной вентиляции, защитном кожухе бегунов должен быть смотровой люк с блокировкой, исключающей включение привода бегунов при открытом люке;

- смешивающие бегуны должны быть снабжены механическим приспособлением для отбора проб смеси, которая вводится в чащу через окно в защитном кожухе;

- бункера для формовочных материалов должны быть закрыты сверху предохранительными решетками;

- дробилки, бегуны и другое смесеприготовительное оборудование должно иметь предохранительные устройства, предупреждающие перегрузки и одновременность движения механизмов.

Безопасность труда в смесеприготовительных отделениях обеспечивается также надежной работой транспортных средств, которые должны отвечать следующим требованиям:

- участки набегания лент на барабаны ленточных и пластинчатых конвейеров должны ограждаться кожухами;

- ленточные конвейеры должны быть снабжены тросовой защитой - стальным тонким тросом, протянутым вдоль всей линии вблизи металлоконструкций конвейера, концы троса должны быть связаны с выключателями привода, что позволяет легким нажатием руки на трос быстро остановить конвейер и, следовательно, предупредить возможность несчастного случая.

Правила безопасного проведения работ

Рабочие смесеприготовительных отделений должны хорошо знать и строго выполнять следующие правила безопасности:

- при работе бегунов запрещается счищать со стенок чаши налипший материал и вручную отбирать пробы смеси конусом или ложкой, отбор проб должен производиться специальным механическим устройством, запрещается также удалять отходы из механического сита во время его работы;

- производить отбор глины, смесей и других сыпучих материалов из закромов и штабелей разрешается уступами сверху вниз (следует иметь в виду, что отбор снизу подкопом может завалить работающего обвалившимся материалом);

- ручная очистка барабанов и лент транспортеров и элеваторов от смеси во время их работы также не допускается, эта операция должна производиться автоматически действующими приспособлениями;

-спуск рабочих в бункера и закрома с сыпучими материалами допускается только с разрешения и в присутствии старшего по смене и только при условии применения предохранительного пояса с надежно закрепленным тросом. Спуск должен осуществляться только по специальным лестницам с поручнями и площадками.

3.3 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В ФОРМОВОЧНЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

Мероприятия по оздоровлению условий труда

В формовочных отделениях применяют механическую приточную вентиляцию, которая сочетается с естественной, осуществляемой через фрамуги фонарей на крыше и оконные проемы. Общий механический приток воздуха сосредоточивают на участках формовки и сборки форм, на смежных участках заливки и выбивки форм устраивают местную механическую вытяжную вентиляцию и воздушное душирование. В отделениях формовки, изолированных от участков заливки и выбивки форм, обеспечивают механический приток воздуха на рабочие места сверху вниз под углом 20--30° к горизонту со скоростью до 10 м/с.

Для перемещения модельных плит и опок на машины, стержней -- на участок сборки форм под заливку и выполнения других тяжелых работ используют тележечные, подвесные конвейеры и машины, действующие полуавтоматически и автоматически.

Основными источниками производственного шума в формовочных отделениях являются пневматические встряхивающие машины. Для снижения уровня шума эти машины заменяют прессовыми, используют виброизолирующие фундаменты, заменяют пневматические приводы формовочных и других машин гидравлическими и пневмогидравлическими, выхлопные клапаны пневматических приводов выводят за пределы цеха, встраивают в формовочные машины амортизирующие и звукогасящие прокладки, глушители и амортизаторы, применяют средства индивидуальной защиты.

Травматизм в формовочных отделениях Травмы (ушибы, ожоги, ранения рук и других частей тела) могут быть нанесены рабочим формовочных отделений в случае отсутствия зазора между рычагами машины и полом на машинах с перекидным столом, при перемещении откатной тележки на машинах с поворотной плитой, падающими полуформами во время поворота или перекидывания их на машинах, в случае неисправности зажимных приспособлений, самопроизвольного включения механизмов и др.

Травмы могут быть вызваны также невнимательностью рабочих и нарушением ими правил техники безопасности.

Требования безопасности к оборудованию

Для обеспечения безопасности труда конструкции формовочных машин должны отвечать указанным ниже требованиям:

- в пневматических формовочных машинах должна предусматриваться система электрической блокировки механизмов;

- пусковое устройство для включения движущихся частей машины должно приводиться в действие обеими руками, чтобы одна из рук не смогла оказаться в опасной зоне соединения приводных деталей; пусковое устройство может быть размещено также на некотором расстоянии от машины, с тем чтобы отдалить рабочего от ее движущихся частей во избежание случайного включения механизма машины, пусковые рукоятки должны ограждаться предохранительной дугой или иметь специальные предохранительные штифты, входящие в одно из отверстий неподвижной части корпуса воздухораспределителя.

Правила безопасного проведения работ

Для обеспечения безопасности труда рабочие формовочных отделений должны соблюдать основные требования:

- каждый рабочий должен твердо знать содержание производимых им операций и строго соблюдать установленную последовательность их выполнения;

- нельзя использовать модельные плиты с изогнутыми направляющими штырями, без наличия исправных цапф или других элементов, обеспечивающих надежность зацепления плит балочными средствами;

- нельзя производить чистку формовочных машин во время их работы;

- при сборке форм необходимо применять только хорошо высушенные стержни с открытыми вентиляционными каналами, что предупреждает выброс расплава из формы во время ее заливки;

- во избежание утечки расплава по разъему формы при заливке необходимо надежно скреплять части формы грузом.

3.4 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В СТЕРЖНЕВЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

Мероприятия по оздоровлению условий труда

Создание здоровых условий труда в стержневых отделениях обеспечивается следующими мероприятиями.

В стержневых отделениях так же, как и в формовочных, применяют механическую приточную вентиляцию, которая сочетается с естественной, осуществляемой через фрамуги фонарей и оконные проемы.

Операция извлечения стержней из ящиков осуществляется специальными механизмами (кантователями).

Внедрение в производство холоднотвердеющих смесей позволило исключить операцию сушки стержней, при которой применяют сушила, являющиеся источником выделения газов и теплоты. Для снижения шума в стержневых отделениях применяют те же мероприятия, что и в формовочных.

Травматизм в стержневых отделениях

Травмы у рабочих стержневых отделений могут возникнуть в случае неисправности стержневых машин и зажимных приспособлений. Встречаются также травмы, обусловленные случайным включением механизмов машин, что может происходить при неисправности блокировки и предохранительных устройств.

Правила безопасного проведения работ

Здесь приведены отдельные, характерные для стерженщиков правила техники безопасности и требования технологических инструкций:

- нельзя использовать стержневые ящики без приспособлений для закрепления их на столах стержневых машин;

- стержневые ящики, необходимо укладывать устойчиво в штабеля высотой не более 1,5 м на твердой и резной площадке в стороне от проходов и проездов;

- кантовка (переворот) крупных стержневых ящиков, должна производиться не вручную, а только с помощью специальных устройств -- кантователей;

- удаление из стержневого ящика пыли и остатков сухой смеси должно производиться щетками или пылесосами, очистка ящиков струей сжатого воздуха категорически запрещается;

- окраску стержней нужно производить кистью в помещении, оборудованном вытяжной вентиляцией;

- основным мероприятием по предупреждению травматизма в стержневых отделениях является снабжение рабочих средствами индивидуальной защиты.

3.5 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В ПЛАВИЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

Мероприятия по оздоровлению условий труда

Создание здоровых условий труда в плавильных отделениях обеспечивается устройством вентиляции и проведением комплекса следующих мероприятий.

На колошниковых (площадках, изолированных от других участков плавильного отделения) оборудуют общеобменную вентиляцию в виде вытяжки через открывающиеся окна, у загрузочных окон плавильных печей устраивают установки воздушного душирования и индивидуальные вытяжные зонты. Установки воздушного душирования устанавливают также на участках обслуживания печей, т. е. у желобов выдачи расплава и шлака, на участках металлургической обработки расплава. Участки сушки и подогрева разливочных ковшей снабжают системой общеобменной вентиляции, а также зонтами с механической вытяжкой теплого воздуха и газов.

Правила безопасного проведения работ

Безопасность труда в плавильных отделениях обеспечивается правильной эксплуатацией плавильных печей и подъемно-транспортного оборудования, точным соблюдением технологических режимов шихтовки, подготовки печей к работе и плавки шихты. Нарушение этих условий может привести к серьезным авариям, взрыву и выводу из строя оборудования, стать причиной очень серьезных травм работающих рядом людей. Учитывая это, в плавильных отделениях литейных цехов проводят следующий комплекс мероприятий:

- чтобы обеспечить оптимальный режим плавки, плавильные установки оборудуют центральными пультами, имеющими аппаратуру контроля и корректирования параметров плавильных процессов;

- процессы шихтовки и загрузки шихты в плавильные печи выполняются специальными автоматически действующими механизмами;

- при ремонте плавильных печей температура в рабочем пространстве печи не должна превышать 50°С, для освещения используют только низковольтные (12 В) переносные лампы с бронированным проводом и защитной сеткой, после каждого ремонта тщательно контролируют качество его выполнения и полноту просушки футеровки рабочего пространства и желобов плавильных печей;

- процессы металлургической обработки литейных расплавов должны осуществляться в точном соответствии с требованиями особой производственной инструкции;

- безопасность выдачи расплава из плавильных печей достигается тщательной подготовкой и просушкой футеровки желобов плавильных печей и разливочных ковшей;

- особое внимание обращают на состояние полов участков разливки и подготовку инструментов, так как ожоги рабочих чаще всего происходят искрами и брызгами расплава, образующимися при соприкосновении расплава с влагой пола, с влажным или ржавым инструментом;

- основным мероприятием по предупреждению травматизма в плавильных отделениях является снабжение рабочих специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты.

Для обеспечения безопасности труда рабочие плавильных отделений должны соблюдать следующие основные правила по обслуживанию плавильных печей.

Процессы плавки следует вести в строгом соответствии с производственной инструкцией, следить по показаниям приборов за ходом плавки, за своевременной загрузкой шихтовых и вспомогательных материалов и т. д. О всех нарушениях режима плавки срочно сообщать мастеру.

Особая осторожность и соблюдение правил техники безопасности требуются при выпуске расплавленного металла из печей; при выполнении этой операции необходимо очистить площадку перед желобом от посторонних предметов, удалить от желоба посторонних людей, убедиться в готовности ковшей к приемке расплава, установить ковш точно под желоб так, чтобы струя расплава не лилась мимо ковша или на его борт.

Заполнять ковш расплавленным металлом следует не более чем на 7/8 его высоты и так, чтобы уровень расплава в нем был ниже высоты кромки ковша не менее чем на 100 мм.

3.6 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА В ОТДЕЛЕНИЯХ ЗАЛИВКИ ФОРМ

Мероприятия по оздоровлению условий труда

Для оздоровления воздушной среды рабочих зон участки заливки литейных форм оснащают приточной вентиляцией, осуществляемой методом душирования рабочих мест, а также местной вытяжной вентиляцией для снижения до допустимых норм избыточной теплоты и концентрации оксида углерода. Эта задача решается оснащением заливочной ветви литейных конвейеров перекрывающим стальным зонтом-кожухом или наклонной боковой панелью, снабженных вентиляционной системой.

Правила безопасного проведения работ

Безопасность труда на участках заливки обеспечивается соблюдением специальных требований к конструкции разливочных ковшей и к выполнению технологических операций.

Разливочные ковши и их элементы (траверсы, серьги, цапфы и др.) должны оставаться достаточно прочными и надежными при работе в условиях воздействия лучистой теплоты.

Качество выполнения футеровки и сушки разливочных ковшей должно удовлетворять требованиям безопасности при работе в условиях взаимодействия с литейным расплавом.

Ковши, перемещаемые грузоподъемными кранами должны иметь поворотные механизмы с червячной самотормозящей передачей и ограничители поворота, защищенные кожухами от брызг расплава и шлака.

При транспортировании ковшей с расплавом необходимо строго соблюдать установленные скорости их перемещения, а также специальные нормы и правила эксплуатации подъемно-транспортного оборудования, работающего в особо трудных условиях воздействия лучистой теплоты. Захватные устройства ковшей должны иметь огнестойкие защитные экраны.

Заливку форм на литейном конвейере следует производить только с помощью подвесных ковшей, перемещаемых мостовым краном, управляемым из кабины.

Для обеспечения безопасности труда рабочие участков заливки форм должны соблюдать следующие основные правила:

- каждый раз перед заливкой расплава необходимо проверять исправность и прочность всех металлических частей литейных ковшей и носилок, а также качество просушки их футеровки;

- при наполнении ковшей расплавом заливщику рекомендуется поддерживать ковш так, чтобы струя расплава имела наименьшую высоту и по возможности падала вначале на стенку ковша;

- нельзя превышать допустимую скорость перемещения ковша;

- необходимо следить за надежностью закрепления ковша защелкой, предотвращающей его опрокидывание.

3.7 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА НА ВЫБИВНЫХ УЧАСТКАХ

Мероприятия по оздоровлению условий труда

Создание здоровых условий труда при выбивке форм и стержней обеспечивается выполнением операций на специально выделенных участках цеха или в изолированных помещениях, оснащенных приточно-вытяжной механической вентиляцией, а также системой устройств для отсоса газа, пыли из укрытий выбивного оборудования и охладительных туннелей для приема выбитых из форм отливок.

В литейных цехах осуществляется также ряд других мероприятий, к которым относятся:

- автоматизация процессов выбивки форм и стержней, исключающая ручной труд и необходимость присутствия людей в рабочих зонах оборудования, туннелях и других местах участка;

- включение выбивных решеток с накатным кожухом блокируется с его закрытием (при открытом кожухе выбивная решетка не работает). Для снижения шума внутренние поверхности кожухов облицовывают звукопоглощающими материалами;

- участки выбивки оснащаются механизмами для установки и удаления опок и отливок, механизмы выбивных решеток должны быть закрыты кожухами, а дебалансы надежно закреплены на валу электродвигателя;

- для снижения вредного действия шума необходимо применять наушники.

Правила безопасного проведения работ

Для предотвращения травм выбивщики обязаны соблюдать следующие основные правила безопасности:

- систематически перед рабочей сменой проверять на холостом ходу исправность основных механизмов выбивного оборудования и вспомогательных средств;

- не находиться самому и не допускать присутствия других людей на полотне работающей выбивной решетки;

- запрещается влезать в бункера и тоннели, находящиеся под выбивными решетками, без специального разрешения мастера, при необходимости ремонта или очистки от смеси спуск рабочего в бункер разрешается только в присутствии наблюдателя, снабженного страховочной веревкой;

- конвейеры с остывающими отливками должны быть изолированы от рабочих помещений или располагаться в туннелях;

3.8 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА О ОБРУБНЫХ ОТДЕЛЕНИЯХ

Мероприятия по созданию здоровых и безопасных условий труда

Создание здоровых условий труда обеспечивается в обрубных отделениях приточно-вытяжной механической вентиляцией и естественной аэрацией, осуществляемой через фрамуги и оконные проемы здания. К мероприятиям по созданию здоровых и безопасных условий труда в обрубных отделениях также относятся:

- механизация и автоматизация всех производственных процессов;

- складирование отливок на участках, оборудованных отсасывающими устройствами;

- оборудование для зачистки отливок должно быть снабжено стеклянными откидными экранами, которые блокируются с электродвигателем, что исключает работу станка при отсутствии защиты рабочего от воздействия искр и частиц металла;

- для защиты от воздействия шума необходимо применять наушники.

Для предупреждения загорания и взрыва на участках грунтовки отливок должны соблюдаться следующие требования безопасности:

- на участках грунтовки отливок должны быть предусмотрены автоматические системы сигнализации и пожаротушения.

Правила безопасного проведения работ

Рабочие, занятые на очистке, зачистке, обрубке и других работах отделения, обязаны соблюдать следующие основные правила безопасности:

- перед началом работы следует убедиться в исправности инструментов, приспособлений, оборудования и защитных ограждений;

- нельзя обрубать отливки, имеющие температуру свыше 60 ^СС;

- основным мероприятием по предупреждению травматизма в обрубных отделениях является снабжение рабочих средствами индивидуальной защиты.

3.9 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ В ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХАХ

Мероприятия по обеспечению электробезопасности

Для создания производственных условий, при которых воздействие электрического тока полностью исключается, необходимо стремиться к тому, чтобы конструкция элементов электрооборудования, его устройство и монтаж в производственных помещениях, а также техническое состояние электрооборудования, устройств защитного заземления и зануления находились в полном соответствии со специальными требованиями правил, соблюдение которых строго обязательно для всех работающих.

Вопросы электробезопасности, регламентирующие в основном поведение рабочих перечислены ниже.

При вводном инструктаже все поступающие на промышленное предприятие рабочие должны быть ознакомлены с правилами электробезопасности, методами освобождения человека, попавшего под действие электрического тока, и способами оказания ему первой медицинской помощи. При этом должно быть обращено особое внимание на то, что при всех несчастных случаях необходимо немедленно обращаться в медпункт, даже при самых легких поражениях током.

Рабочему не разрешается приступать к работе, если замечены какие-либо неисправности в оборудовании, инструменте, электропроводке.

Применяемые для местного освещения переносные лампы должны питаться напряжением не выше 12 В, в некоторых случаях допускается применение для электроинструментов более высокого напряжения, но при этом такие инструменты должны иметь двойную изоляцию всех токоведущих частей.

Рабочий не должен прикасаться к токоведущим элементам электрооборудования и освещения и к электропроводке, не должен открывать дверей электрошкафов. Рабочему запрещается прикасаться к неизолированным или поврежденным проводам и электрическим устройствам, наступать на переносные электрические провода, лежащие на полу, самостоятельно производить ремонт неисправного электрооборудования и инструмента. Обо всех замеченных неисправностях рабочий должен немедленно извещать администрацию цеха и в первую очередь мастера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте разработана технология изготовления отливки «Кокиль» в разовую песчано-глинистую форму. Стержень и форма изготавливается из холоднотвердеющей смеси с применением alfa - set процесса, а качественные показатели плавки чугуна улучшены, благодаря применению дуплекс - процесса.

Данная технология позволяет заметно улучшить качество поверхности отливок, автоматизировать производство данной детали и строго соблюдать требования по химическому составу чугуна.

Технологические решения приняты с учетом мер по охране и защите окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология изготовления литейных форм: Учебное пособие к лабораторным и практическим занятиям / Кулаков Б.А., Швабауэр В.И., Клецкин Б.Э. и др. - Челябинск: ЮУрГУ, 1998. - 96с.

2. Теория литейных процессов: Учебное пособие / Л.Г. Знаменский, В.К. Дубровин, Б.А. Кулаков, В.И. Швецов. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 1999. - 163 с.

3. Технологические основы литейного производства: Учебное пособие для студентов заочного обучения по специальности 1104 - «Литейное производство». / В.И. Швабауэр, Б.А. Кулаков, В.К. Дубровин и др. - Челябинск. ЮУрГУ, 2001. - 106 с.

4. Кондрашов В.А., Швабауэр В.И. Технологическая оснастка литейного производства: Учебное пособие к курсовому проекту. - Челябинск: ЧГТУ, 1991. - 68 с.

5. Технология литейного производства: Учеб. / Под ред. Б.С. Чуркина. -Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 2000. - 662с.

6. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика. - М.: Высшая школа, 1983. - 207 с.

7. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / Под общ. ред. С.С. Жуковский. - М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

Размещено на Allbest.ru