Проект цеха литья по выплавляемым моделям производительностью 120 тонн в год

Назначение и характеристика проектируемого цеха литья с блок-схемой технологического процесса. Производственная программа цеха. Основные режимы и фонды времени работы оборудования и рабочих. Разработка технологии получения отливки детали "Матрица".

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.10.2016
Размер файла 2,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

SiO2 = 1822 %

HCl = 0,180,24 %

Вязкость 9,511,5 сантистоксов.

Вязкость гидролизата проверяется перед выдачей для работы.

3.2.1.2 Подготовка дистенсилиманита

Полученный дистенсилиманит прокаливается в камерных печах с электрообогревом при 9501000 С в течение 3-х часов. Высота насыпанного слоя в противне 120130 мм. Прокаленный дистенсилиманитовый концентрат просеивается через сито. Режим прокаливания записывается на диаграмму. Контроль дистенсилиманита производится на содержание несвязанного железа. Допускается содержание от 0,09 до 1,0 %.

3.2.2 Приготовление керамической суспензии

Суспензия для оболочковых форм это взвесь твердых различной величины окатанных частиц огнеупорной основы в жидкости.

Керамическая суспензия готовится на основе гидролизата или силлиманита. В ёмкость для суспензии, тщательно очищенную, от остатков старой краски вливают через сито (80 - 90%) расчётного количества гидролизата. Устанавливают винт краскомешалки над ёмкостью, опустив на нужную высоту, и включают её.

Совком небольшими порциями засыпают силлиманит. Для суспензии на первый слой ориентировочное соотношение материалов: 3,5 кг силлиманита на 1 литр гидролизата. Для упрощения доводки суспензии по вязкости, рекомендуется готовить её с вязкостью на верхнем пределе по таблице 3.4

Таблица 3.4 - Вязкость

Вязкость, с

1 слой

Последующие слои

Закрепление

45 - 55

25 - 30

15 - 20

После введения последней порции силлиманита, суспензию перемешивают не менее 2 часов.

Отключают краскомешалку и выдерживают суспензию 2 - 3 минуты для удаления пузырьков воздуха.

Замеряют вязкость суспензии вискозиметром. Вискозиметр, находящийся в работе, должен иметь индивидуальный номе, выбитый на бирке и свидетельство поверки с указанием поправочного коэффициента и даты запуска в работу.

Закрывают пальцем сопло вискозиметра. Заливают черпаком через сито в резервуар готовую суспензию в уровень с краями вискозиметра. Открывают отверстие, одновременно включая секундомер.

Вязкость определяется временем истечения суспензии в секундах, умноженным на поправочный коэффициент. Результаты должны соответствовать данным таблицы 4.2, если особо не оговорены в технологическом процессе на деталь. После каждого замера вязкости вискозиметр и сито промыть синтезспиртом в таре. При необходимости произвести корректировку вязкости путем добавления в неё гидролизата небольшими порциями через сито с последующим перемешиванием не менее 20 минут. Запрещается при доводке вязкости добавлять в суспензию силлиманит.

Выдержка суспензии после окончания перемешивания:

для 1 и 2 слоёв 8 часов, но не более 24 часов;

для 3 слоя и далее - 2 часа, но не более 5 суток.

3.2.3 Обезжиривание модельных блоков

Для обезжиривания модельных блоков, с целью удаления поверхностных загрязнений и более прочного загрязнения первого слоя огнеупорного керамического покрытия, использовать промывочный раствор состава:

фракция головная этилового спирта - 70%,

спирт этиловый синтетический (синтезспирт) - 30%

Модельный блок окунают в ёмкость с промывочным раствором, выдерживают 5 - 10 секунд, поворачивая его, с целью промывки всей поверхности модельного блока.

Температура раствора 20 - 26С, её определяют термометром. Крепость должна быть 90 - 96%, определяют спиртометром. Далее достают модельный блок и дают стечь промывочному раствору.

Блоки, не помещающиеся в ёмкость, разрешается протирать марлей, смоченной в промывочном растворе. Следующий процесс - сушка блоков на воздухе до полного испарения промывочного раствора с поверхности. При необходимости модельные блоки обдувают сжатым воздухом.

Остаток промывочного раствора очищают от загрязнения (процеживают), сливают в ёмкость с плотной крышкой и хранят до очередного набора блоков.

3.2.4 Нанесение керамического покрытия

Обезжиривание модели и литниковой системы производят примерно не ранее чем за 1,5 2 часа до покраски. После покраски каждого слоя снимают торцовую часть чаши и торцы промывников щеткой или ножом в автоматическом режиме, с выдержкой на воздухе. Далее на модель наносят суспензию, погружая в содержащую ее емкость, затем окунают в установку с псевдокипящим слоем электрокорунда (снизу в емкость с обсыпкой подается сжатый воздух через пористую перегородку):

1-й слой Nо 20;

последующие Nо 63; 50.

При этом зерна электрокорунда прилипают к суспензии. Операции повторяют до образования оболочки заданной толщины.

После нанесения каждого слоя керамическое покрытие счищается с поверхности литниковой чаши и технологических знаков для возможности удаления модельной массы.

Начиная с первого слоя, производят выдержку блоков 20 минут, сушку в камере УВС-3, проходящую в газообразном аммиаке. Выдержка после аммиака 20 минут. После 9-10 слоя производят армирование чаши нихромовой проволокой 0,9 1,5мм, путём обматывания по окружности, расстояние между витками 25 30мм. Последний слой оболочки наносят без последующей обсыпки зернистым материалом. Такой прием несколько повышает общую прочность оболочки и предотвращает осыпание поверхностных зерен при выплавлении модели. Сушка закрепленной керамики не менее 3-х часов на воздухе. Всего 15 слоев плюс один слой на закрепление.

Затем производят контроль качества облицовки на отсутствие трещин, отслоения, плохой присыпки и других дефектов. Данные по облицовке и замечания качеству покраски заносятся в журнал.

3.2.5 Сушка блоков

Во время сушки протекают процессы собственно сушки, диффузии, гидролитической поликонденсации, коагуляции, усадки образования капилляров. Необходимо выбирать оптимальный температурный режим сушки. Чем скорее происходит испарение, тем качественнее получившаяся оболочка. Высокая температура сушки приводит к появлению трещин в оболочке вследствие термического расширения моделей. Понижение температуры сушки замедляет испарение растворителя, снижает прочность оболочки и вызывает брак по трещинам. Кроме того, это вызывает усадку моделей, что приводит к короблению оболочки, отслаиванию ее от моделей и тоже к браку.

Сушка блоков проходит в вакуумно-аммиачной установке УВС-3М или 12Г-101. Способ основан на известном явлении - снижении температуры испарения жидкостей с понижением давления.

Установка вакуумно-аммиачной сушки керамических блоков во взрывобезопасном исполнении состоит из следующих основных узлов: щит управления, кран подачи сжатого воздуха, кран стравливания конденсата, корпус установки, контролируемый манометр, рабочий манометр, диафрагма, клапан воздушный, тележка-стол, привод тележки, аммиачные клапаны, аммиачный баллон, вакуумный затвор, слив воды охлаждения насоса, вакуумный насос, уровнемер масла, рубильник. Режим работы автоматический, поддерживание заданного давления внутри камеры и запись технологического цикла осуществляется при помощи прибора КСД-2 и моновакууметра.

Режим сушки: с закрытием двери камеры начинается цикл: открывается вакуумный затвор - происходит набор вакуума в течение 7-10 минут. При достижении вакуума (0,97-0,96) закрывается вакуумный затвор, открывается клапан впуска аммиака. При сбросе вакуума (за счет подачи аммиака) до - (0,92 - 0,90) закрывается затвор подачи аммиака, происходит выдержка в среде аммиака 2,5 - 3 минуты. Открывается затвор вакуумного насоса - производится набор вакуума до величины (0,97 - 0,96). Открывается задвижка подачи воздуха (воздушный клапан) - происходит продувка камеры. Падение вакуума в диапазоне - (0,47 - 0,39) производится в течение 3 - 5 минут. Закрывается затвор вакуумного насоса - сброс вакуума до нуля. Открывается дверь камеры - цикл окончен. Блоки достают из камеры и проверяют на просушенность. Для проверки просушенности используют свидетель - оболочку на типичной модели, которую сушат вместе со всей партией. Его опускают в связующий раствор и, если нет набухания и отслаивания оболочки, на него наносят очередной слой.

Готовность оболочек к формированию на нем очередного слоя оценивают

с водно-спиртовыми и водными суспензиями по содержанию в процентах остаточной влаги методом взвешивания. Предварительно экспериментально устанавливают допустимую наибольшую влажность, например 1,3 - 1,5.

3.2.6 Удаление модельной массы

Существует 3 метода удаления модельной массы из оболочки: выплавление, растворение, выжигание. Восковые модели выплавляют, солевыерастворяют, пенополистироловыевыжигают. В данном случае используется выплавление, так как для изготовления модели используется модельная масса ЗГВ101, относящаяся к классу восковых. В литейных цехах применяют следующие способы выплавления модельного состава: горячей водой, горячим воздухом, нагретым модельным составом и др. При выплавлении модели в оболочке могут возникнуть трещины, если блок нагревать медленно, так как модель, прогреваясь на всю толщину, расширяется, давит на оболочку изнутри и разрывает ее. При быстром нагреве модель оплавляется с поверхности, жидкий модельный состав вытекает через зазор между моделью и оболочкой или оболочка впитывает его.

Для данной технологии применяем метод выплавления в горячей воде.

В начале производят зачистку чаши и торцов промывников ножом, удаляют заглушку чаши. Затем проводят вымочку в следующей последовательности.

1. Устанавливают блоки в корзину и опускают в ванну замочки. Температура воды должна быть не более 30С. Выдерживают в течении 30.50 минут без последующей выдержки на воздухе.

2. Затем переставляют корзину с блоками в ванну вымочки с горячей водой и выдерживают в течение 1.3 часов (в зависимости от габаритов и массоемкости блоков) до полного удаления модельной массы. Температура воды должна быть е ниже 97С.

3. По окончании вымочки поднимают корзину с оболочками, выдерживают до полного вытекания из оболочки воды. Визуально проверяют на полноту удаления (через промывники) модельной массы. Если масса удалена не полностью, вымочку повторяют. Во время вымочки поддерживают уровень воды в ванне таким образом, чтобы модельная масса перетекала в отстойник.

Выплавление в горячей воде имеет ряд достоинств. Основное достоинство - снижение потерь модельной массы при вытапливании. Кроме того, в результате пропитывания водой теплопроводность оболочки возрастает, и уменьшается вероятность растрескивания оболочки при вытапливании модельной массы.

Удаление модельной массы из блоков производить в ванне вымочки, модели ПБ2953, характеристика которого дана в таблице 3.5 После удаления модельной массы, чаши блоков заклеить бумагой.

Таблица 3.5 - Техническая характеристика ПБ2953:

Параметры

Наибольшие размеры обрабатываемых блоков, мм

диаметр

длина

750

500

Наибольшая производительность, блоков/час

10

Рабочая температура выплавляющей среды, ?С

не более 100

Рабочий объем ванны, м3

1,5

Расход воды, м3

0,2

Установленная мощность, кВт

45

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота

1900

1800

1200

Масса, кг

1300

Расчет потребного количества оборудования производится по формуле:

где Q - годовой объем работ выполняемых на данном виде оборудования, шт.;

Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Вр - расчетная производительность (на 10 % меньше паспортной);

RH - коэффициент неравномерности;

для серийного производства:

RH = 1 - 1,2;

Рр = 6136 ·1/3700 ·10 =0,6;

Интенсивность использования оборудования, относительно действительного фонда времени регламентируется коэффициентом загрузки Rз, он должен быть в пределах (0,8 - 0,85).

где Рпр - принятое количество оборудования;

= 0,6/1 =0,6.

Т.о. необходимое количество бойлерклавов равно 1.

3.2.7 Прокаливание оболочковых форм

При прокаливании оболочек решаются три задачи:

1. Удаление газотворных составляющих.

2. Повышиние прочности.

3. Нагрев оболочки для лучшего заполнения полостей металлическим расплавом.

Прокаливают оболочки в окислительной среде нагревом до 8001100 С с последующей выдержкой. При этом протекают процессы:

нагрев оболочки;

удаление из нее газотворных составляющих, источником которых является влага;

удаление остатков модельного состава и продуктов деструкции связующего;

гидролитическая поликонденсация связующего;

образование кристаллических структур связующего;

термическое расширение оболочки и полиморфные превращения;

образование капиллярных каналов.

Оболочковые формы заливают горячими и поэтому нельзя отрывать прокаливание их от заливки. Температура формы должна быть при заливке сплавов на основе никеля 900.1100 С. Состав газов в печи должен быть окислительным, чтобы выгорели все остатки модельного состава и продукты деструкции связующего, включая углерод.

Для прокаливания оболочковых форм выбираем газовые печи, так как в электрических печах теневые части форм непосредственно не получают теплоту, в результате чего создается температурный градиент в различных частях оболочки и замедляется процесс прогрева. Также в этих печах трудно поддерживать избыток кислорода, необходимый для окисления продуктов деструкции остатков модельного состава, связующего и углерода.

Подготовленную оболочку устанавливают на поддон прокалочной печи КЭСмвп-3000N, далее устанавливают индексы приборов на температуру 950С, учитывая поправку. Режим прокалки составляет (95050) С. Загрузку форм производят при любой температуре в интервале от комнатной до 950С. При прокалке необходимо прямой набор температуры. Выдержка оболочки при температуре 950С должна быть не менее 8 часов.

3.2.7.1 Загрузка и выгрузка оболочек

Загрузка оболочек в прокалочную печь осуществляется механически. Формы ставят на поддон с формами в печь и проталкивают весь узел поддонов. Внутри печи поддоны перемещаются по водоохлаждаемым рельсам, вне печи на тележке.

Разгрузочный толкатель предназначен для извлечения из печи очередного поддона и продвижение его на тележку. При нажатии кнопки управления поднимается выходная дверь печи, приводится в действие механизм разгрузки, который захватами цепляет один поддон с формами и вытаскивает его из печи на тележку.

3.2.8 Регенерация керамического покрытия

Крошку, полученную после предварительной очистки отливок (вибрацией), особенно из дорогостоящих материалов (корунда, циркона и др.) можно использовать повторно [3]. Предварительно эту крошки размалывают в шаровой мельнице, после чего регенерируемый материал отправляется на химическую очистку. В бак емкостью 1750л загружается электрокорунд и щелочь. После чего смесь подогревается до температуры кипения. Кипение поддерживается в течение 4-х часов. После этого электрокорунд промывается 3 раза. Каждая операция длится 45 минут. Далее идет сушка и разделение по фракциям. Сушка ведется воздухом, подаваемым под давлением.

3.2.9 Формовка оболочек в опоку

Формовку оболочки производят в соответствии с эскизом, выполняя следующие переходы:

свободную опоку ставят на поворотный стол,

из другой опоки со смесью дроби 1,55мм, установленной с помощью кран-балки и палки в кантователь насыпают слой дроби, в зависимости от высоты блока;

заформованную оболочку проинжектировать и закрыть металлической крышкой. Перед загрузкой опоки под заливку крышку с формы снимают. Заформованные оболочки хранят не более 16 часов. При хранении более 16 часов оболочки расформовывают и подсушивают при температуре не более 3С.

Прокалку блоков производить в электропечи КЭСовп-3000N.

Таблица 3.6 - Рабочие режимы для прокалки оболочек

Температура загрузки форм на прокалку

не более 900єС

Температура прокалки

1050±20єС;

Длительность прокалки

не менее 8 часов

3.3 Обоснование выбора сплава для заданной отливки

3.3.1 Общие подходы к выбору сплава

Отливки по выплавляемым моделям изготовляют практически из всех литейных сплавов: углеродистых и легированных сталей, коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, чугуна, цветных сплавов и др.

При проектировании литых деталей учитывают условия их работы, в связи с чем некоторые свойства металла отливок приобретают первостепенное значение. Рамка, в первую очередь должна обладать высокой жаропрочностью при рабочих температурах и напряжениях, иметь возможно меньший коэффициент линейного расширения.

При выборе литейного сплава необходимо четко сформулировать требования к материалу отливок. Исходя из требований, определяют основу сплава, например никель. Далее уточняют марку сплава, свойства которого наиболее близки к требуемым, причем учитывают технологичность этого сплава в специфических условиях изготовления отливок по выплавляемым моделям, например сплав ЖС6У.

Для окончательного решения целесообразно отлить пробные детали и образцы для проверки всех положительных и вредных для качества отливки свойств выбранного сплава.

Жаропрочные стали и сплавы отличаются свойством противостоять пластической деформации под воздействием напряжений при повышенных температурах.

На жаропрочность большое влияние оказывает природа твердого раствора сплава, ее температура плавления и тип кристаллической решетки. Чем выше температура плавления основы, тем выше жаропрочность сплава. Сплавы с гранецентрированной решеткой имеют большую жаропрочность, чем сплавы с объемно - центрированной решеткой. Кроме типа кристаллической решетки на выбор основы сплава влияют полиморфные превращения. Они сопровождаются активными диффузионными процессами, которые приводят к резкому снижению жаропрочности.

Повышению жаропрочных и других свойств сплавов способствует также легирование. Наибольший эффект достигается при одновременном легировании многими элементами.

Свойства жаропрочных сплавов зависят от чистоты шихтовых материалов, применяемых при плавке. Сера из шихты, при повышенном ее содержании, вступая в соединение с никелем, образует легкоплавкую эвтектику, которая располагается по границам зерен, в результате чего снижается жаропрочность сплава.

Еще в большей степени снижаются жаропрочные свойства сплавов при загрязнении их легкоплавкими примесями (висмут, свинец, сурьма и др.).

Для создания жаропрочных материалов для штамповой оснастки большую роль играет выбор основы сплава. Отечественная промышленность, в основном, использует сплавы на основе вольфрама, железа, кобальта, молибдена, никеля, ниобия, хрома.

Сплавы на основе молибдена, вольфрама и ниобия обладают высокими жаропрочными характеристиками. Однако, все тугоплавкие металлы и сплавы на их основе имеют серьезный недостаток - низкую стойкость против окисления в атмосфере воздуха при температуре > 600 С, поэтому они требуют обязательной защиты покрытиями или инертной средой. Реализация этих требований в производственных условиях - технически сложная задача.

Штамповые стали и сплавы на основе железа успешно работают до 700 C и не годятся для деформирования титановых и жаропрочных сплавов.

Хром является хорошей основой для создания жаропрочных сплавов благодаря высокой жаростойкости. Хромовые сплавы могут конкурировать со сплавами на никелевой основе по жаропрочности при высоких температурах. Однако высокие свойства хромовых сплавов трудно реализовать из-за низкотемпературной хрупкости хрома и его сплавов. Таким образом, хром как основа штампового материала не приемлем.

Сплавы на основе кобальта: обладают высоким сопротивлением термоусталости при многократных теплосменах; до 1150 С по жаропрочным свойствам уступают никелевым, а при температурах > 1150 С незначительно их превосходят. Однако, превышение абсолютных значений предела 100-часовой длительной прочности при 1200 С настолько малы, что применение сплавов на основе кобальта в качестве штампового материала для рабочих температур 1150С и более (например для штамповки в условиях сверхпластичности) не представляется возможным. Кроме того, необходимо принять во внимание высокую стоимость и дефицитность кобальта и его сплавов по сравнению с никелевыми.

Матрица из никелевого материала обладает рядом преимуществ: не имеет полиморфных превращений, Т.о. сохраняет ГЦК решетку до температуры плавления; является основой, для которой можно использовать большое количество легирующих элементов. В качестве штамповых материалов для изотермической штамповки до 1000 С в отечественной практике наиболее приемлемыми оказались сплавы типа ЖС-6К и ЖС-6У, обладающие наиболее высоким пределом текучести и жаропрочностью при температурах изотермической штамповки.

Для изготовления штампа матрица используется сплав на никелевой основе ЖС6-У, т.к. он обладает более высокой жаропрочностью, чем ЖС6-К.

Химический состав сплава приведен в таблице 3.7.

Таблица 3.7 Состав сплава ЖС6У

Показатель

Хим. состав по ТУ

Требуемый хим. состав

Содержание элемента в возврате

Угар элемента

Содержание элементов, %

Ni

остальное

остальное

остальное

C

0,130, 20

0,17

0,13

23

Cr

8,08,5

8,4

8,2

2,4

Al

5,16,0

5,6

5,2

8

Mo

1,22,4

1,8

1,8

Ti

2,02,9

2,5

2,1

16

Co

9,010,5

9,7

9,7

Nb

0,81,2

1

1

W

9,511,0

10,4

9,8

5,8

B

0,035

0,035

0,03

14

Zr

0,04

0,04

0,04

Ce

0,02

0,02

0,02

Mn

0,4

0,4

0,4

Si

0,4

0,4

0,4

Fe

0,1

0,1

0,1

S

0,01

0,01

0,01

P

0,05

0,05

0,05

V

0,01

0,01

0,01

3.3.2 Механические и литейные свойства сплава

Механические свойства сплава приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Механические свойства сплава

Температура испытаний, С

800

Временное сопротивление разрыву, МПа

950

100-ч длительная прочность, МПа

320

Относительное удлинение, %

1,7

Относительное сужение, %

6

Литейные и специальные свойства сплава приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Литейные и специальные свойства

Температура заливки, С

1580.1650 (в вакууме)

Линейная свободная усадка, %

2,3

Специальные свойства

Жаростойкость до 1100 С,

жаропрочность до 1000 С

3.4 Плавка и заливка сплава

Плавка металла и заливка форм являются важнейшей частью технологического процесса производства отливок, определяющей конечное качество литых деталей. Плавка металлов и сплавов характеризуется сложными физико-химическими процессами, протекающими при высоких температурах. Процесс плавки состоит из физических преобразований исходных материалов и химических реакций, в которых участвуют составляющие сплава и флюсы, а также печные газы и футеровка печей.

Жаропрочные сплавы на основе никеля выплавляют в индукционных вакуумных печах, так как содержащиеся в сплаве Al и Ti легко окисляются на воздухе и образуют плотные окисные плены, которые попадая в отливку нарушают сплошность материала и снижают прочность деталей. Вакуум благоприятствует любой химической реакции, в ходе которой из нелетучих веществ образуются газы или летучие вещества, в результате чего понижается температура и становится возможным протекание данной реакции. На основании этих фактов плавку и заливку металла проводят на вакуумной установке ВИАМ - 24.

Технические характеристики индукционной вакуумной плавильной печи ВИАМ-24 приведены в таблице 3.10

Таблица 3.10 - Технические характеристики печи ВИАМ-24

Номинальная емкость тигля (по стали), т

0,04

Установленная мощность, кВА

250

Частота контура/питающей сети, Гц

2400/50

Максимальная температура расплава в тигле, С

1650

Предельное разрежение в холодной печи, Па

(1.5) *10-2

Производительность, т/ч

0,04

Удельный расход электроэнергии, кВч/т

3100

Габаритные размеры форм, м:

ширина Х длина Х высота

6,0 Х 7,5 Х 4,0

Масса электропечи, т

17

После расплавления металл подогревают до температуры (1560+20) С, затем охлаждают до температуры заливки. Температура металла при заливке должна быть (151010) С.

Заливку проводят непрерывной струей (в промежуточной чаше должен стоять металл). Прибыль залитой формы сверху накрывают листовым асбестом.

Примечания:

в журнале плавки необходимо сделать запись, где указывают все параметры заливки, полный номер штампа, роспись плавильщика

на термограмме указывают номер штампа, порядковый номер штампа, роспись плавильщика, дату;

при дефиците свежего материала допускается 100% возврата.

Расчет потребного количества оборудования производится по формуле:

где Q - годовой объем работ выполняемых на данном виде оборудования, шт.;

Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

Вр - расчетная производительность (на 10 % меньше паспортной);

RH - коэффициент неравномерности;

RH = 1 - 1,2;

Рр =246246.1056/ (3254*100) =0,76;

Интенсивность использования оборудования, относительно действительного фонда времени регламентируется коэффициентом загрузки Rз, он должен быть в пределах (0,8 - 0,85):

где Рпр - принятое количество оборудования;

Rз = 0,76/1 = 0,76.

Т.о. необходимое количество печей 1 штук.

3.5 Охлаждение

После снятия вакуума залитую оболочку выдерживают в нагревательной печи в течение 3-х минут (до затвердевания). Затем залитый блок помещают в термостат, где он находится в течение 20 минут. Дальнейшее охлаждение идет на воздухе естественным путем, которое происходит медленно.

Постепенное медленное охлаждение повышает механические свойства получаемых отливок, уменьшает внутренние напряжения, которые могут вызвать образование трещин, ведет к более высокому качеству отливок.

Несмотря на практически одинаковую плотность отливок и более измельченную кристаллическую структуру, механические свойства отливок с крупнокристаллической структурой, охлаждаемые с малой скоростью, выше, чем при быстром охлаждении. Это объясняется тем, что основное влияние на механические свойства металла оказывают не плотность, степень раздробленности и число пор, а размер пор и их форма, которая приближается к сферической и уменьшает отрицательное влияние на механические свойства.

3.6 Очистка отливки от керамики

3.6.1 Выбивка форм и отбивка керамики

Выбивка форм.

После заливки, формы, охлаждённые естественным путём, выбивают. Выдержка между заливкой формы и выбивкой должна быть не менее 12 часов (если нет особых указаний в подетальной технологии). Из формы совком убирают верхний слой опорного наполнителя, затем вытаскивают залитый блок и перемещают его на выбивную решётку.

Отбивка керамики.

Отбивку керамики производят с помощью пневматического молотка на выбивной решётке. Удары производят только по элементам литниковой системы, не допуская, ударов молота по опоке, во избежание её механических повреждений.

Сбор электрокорундовой крошки производят в специальной таре, установленной в приямке, под выбивной решёткой. По мере наполнения тары, производят выгрузку крошки и отправку её на участок регенерации.

3.6.2 Отрезка литниковой системы

Отрезку литниковой системы производят на отрезном станке РС - 131 или 12РС - 258 армированными кругами на бакелитовой основе. Причём присутствие керамики в местах резки не допускается.

При помощи станка 12РС - 258 проводят отрезку и зачистку питателей и прибылей на крупногабаритных заготовках, закрепленных на план - шайбе, вращающейся вокруг горизонтальной оси. Отрезка производится дисковым абразивным кругом, подача которого осуществляется вручную. После отрезки производится зачистка мест среза другим абразивным кругом, установленным на шлифовальной головке.

3.6.3 Обдувка отливки электрокорундом

Для полного удаления остатков керамики и окалины отливку обдувают электрокорундом до получения матовой поверхности. Процесс проводят в пескоструйной камере Г - 251.

Последовательность процесса.

Загружают в бункер электрокорунд марки 12АРК - 12АРБ, зернистость 32П, 32Н, 40П, 40Н в соответствии с требованиями.

При помощи кран - балки поднимают деталь в камеру и закрепляют её на планшайбе. Закрывают дверцы камеры и открывают вентиль подачи сжатого воздуха на сопло. За равномерной очисткой детали наблюдают через смотровое окно. В случае необходимости деталь поворачивают через отверстие в камере. Необходимо следить, чтобы электрокорунд был сухой и не допускать обдувку мокрых деталей. По мере израсходования электрокорунда, добавляют свежий электрокорунд до указанной нормы.

По окончании работы закрывают вентиль подачи сжатого воздуха на сопло, открывают дверцу камеры и снимают деталь при помощи кран - балки. Затем отключают вытяжку, вентиляцию (пылесборник вентиляционной системы очищают не реже 1 раза в месяц). Далее проверяют отливку внешним осмотром. Для проверки качества отливки подготавливают образцы на химический анализ. Химический анализ проверяется от каждой плавки.

3.7 Разделка и заварка дефектов зачистка

После внешнего осмотра отливки, при обнаружении дефектов проводят мероприятия по их устранению. После отделения отливок от литниковой системы на них остаются приливы (выступы) от питателей, прибылей и выпоров. Их удаляют на наждачных станках вручную или на обрубных прессах и шлифовальных установках. Очистку отливок от электрокорунда проводят обдувкой с помощью сжатого воздуха. Проводят очистку до получения матовой поверхности (до удаления керамики и окалины). Не допускается обдувка мокрых деталей и электрокорунд должен быть сухой.

Допускается зачистка любых поверхностных дефектов (кроме трещин) на отливках как до так и после механической обработки, если при этом размеры отливки не выходят за пределы допусков. Допускается исправление дефектов на отливках штампов в любом месте, кроме мест, оговоренных чертежом, путем заварки с разделкой дефектного места до чистого металла.

3.8 Контроль качества отливок

3.8.1 Контроль химического состава сплава

Химический состав сплава контролируем лабораторным анализом. Состав сплава определяем методами химического и спектрального анализов.

Химический анализ позволяет выделить в чистом виде или в виде соединений отдельные элементы сплава и определить их процентное содержание. При содержание определяемого элемента в сплаве больше 1%, этот метод достаточно точен, но длителен (до нескольких часов).

Спектральный анализ основан на рассмотрении спектра излучений при воздействии дугового разряда на поверхность анализируемого сплава. По сравнению с химическим анализом он имеет следующие преимущества: быстрота анализа, высокая точность определения большинства элементов, универсальность.

При литье по выплавляемым моделям пробу на химический и спектральный анализ выполняют в виде прилитого к блоку образца, с которого берут стружку для химического анализа, а оставшуюся часть образца используют для спектрального анализа.

Контроль сплава производится на следующие элементы: C, Cr, Al, Ti, Co, Nb, W, Fe, B.

Контроль качества отливок

При производстве отливки "Матрица" на производстве встречаются следующие виды браков: засор и усадочная раковина, вследствие больших габаритов отливки.

Засор возникает при попадании формовочных материалов в полость формы через трещины в оболочке, смывании струёй металла керамических заусенцев в оболочке формы, загрязнённости модельного состава, осыпании футеровочного материала печи и ковша. Из-за большого количества причин, вызывающих засор, его достаточно трудно предупредить на всех стадиях технологического процесса.

Усадочная раковина может возникать из-за не соблюдения технологии, в частности температуры заливки, а также причина может быть в уменьшении навески.

В производстве данной детали допускаются:

дефекты в пределах припуска на механическую обработку;

чистые, единичные раковины (засоры, шлаковые включения и др. дефекты) диаметром не более 4 мм, глубиной не более 2 мм, расположенные друг от друга на расстоянии не менее 10 мм.

групповые раковины диаметром не более 2,5 мм., с отдельными раковинами диаметром до 3 мм и глубиной не более 1,5 мм с количеством раковин в группе не более 5 штук на площади 1 см2. Расстояние между группами должно быть не менее 15 мм.

На рабочей поверхности гравюры, на базовых и опорных поверхностях штампа наличие литейных дефектов не допускается.

4. Организация ремонтной службы оборудования и оснастки

Выбор ремонтного оборудования

Производственное оборудование представляет собой наиболее важную часть основных фондов предприятия. В процессе эксплуатации машин происходит потеря их работоспособности главным образом из-за износа и разрушения отдельных деталей или поверхностных слоев, что приводит и к потере точности и уменьшению его мощности и производительности. Восстановление этих важнейших показателей эксплуатационных характеристик осуществляется путем ремонта.

В предприятии необходимо иметь строгий план-график ремонта оборудования для своевременного и организованного проведения ремонтных работ, составленный на основе ремонтного цикла и межремонтного периода оборудования.

Ремонтный цикл равен:

(4.1.1)

где

А - норматив отработанных часов в течение ремонтного цикла, для литейного оборудования А= 12500 ч;

- коэффициент, учитывающий тип производства, при серийном производстве равен 1,1 - 1,3.

Тр = 12500?1,3 = 16250 ч.

Межремонтный и межосмотровый периоды рассчитываются на основе известной структуры ремонтного цикла, которая имеет вид:

для всех типов оборудования, кроме печей:

К-0-0-0-М1-0-0-0-М2-0-0-0-С1-0-0-0-М3-0-0-0-М4-0-0-0-С2-0-0-0-К;

для печей:

K-0-M1-O-M2-0-C1-0-M3-0-M4-O-C2-0-M5-0-M6-O-K.

Межремонтный цикл равен:

(4.1.2)

где , nм - количество средних и малых ремонтов.

Межосмотровый цикл:

(4.1.3)

где nо - количество осмотров.

Для технологического оборудования:

дней;

дня;

Для печей:

дней;

дня.

Определяя дату любого ремонта путем прибавления к дате предыдущего ремонта длительности межремонтного периода, составляем план-график ремонта оборудования.

Расчет персонала ремонтного отделения

На основе годового плана - графика ремонта определяется численность ремонтного персонала по профессиям:

(4.2.1)

где Qр - суммарная величина общая трудоемкости ремонтных работ в расчетном периоде, ч;

Фэ - эффективный фонд времени одного ремонтного рабочего;

Фэ = 1461 ч.

Общая годовая трудоемкость вычисляется по формуле:

(4.2.2)

где Nk, Nc, Nм, Nо - количество ремонтных единиц, подлежащих за год капитальному, среднему, малому ремонтам и осмотру;

R - ремонтная сложность оборудования;

tk, tc, tм, tо - норма времени соответственно капитального, среднего малого ремонтов и осмотра по профессиям, см. таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Нормы времени в часах на одну ремонтную единицу

Вид оборудования

Вид работ

Технический уход

Ремонт

промыв.

провер.

осмотр перед кап. ремонт.

осмотр

мелкий

средний

капитал.

Технологическое и подъемно-транспортное

слесарные станочные прочие

всего

0,35

0,35

0,4

1

0,1

1,1

0,75 0,1

0,85

4,0

2,0

0,1

6,1

16,0

7,0

0,5

23,5

23,0

10,0

2,0

35,0

Потребное количество дежурного ремонтного персонала определяется по формуле:

(4.2.3)

где k - число смен;

Нобс - норма обслуживания для дежурного персонала, по таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Норма обслуживания дежурного персонала

Профессия

Норма обслуживания,

рем. единиц

Слесарь

150

Наладчик оборудования

135

Численность ремонтного персонала по цеху приведена в таблице 4.2.3.

Разряд ремонтных рабочих определяется средней ремонтной сложностью установленного оборудования.

Таблица 4.3 - Численность ремонтного персонала по цеху

Профессия

Разряд

Списочная числ.

По сменам

1

2

Слесарь

5

4

2

2

Наладчик

5

4

2

2

По числу ремонтного персонала определяется потребное количество станков и верстаков для ремонта оборудования.

5. Расчет площадей цеха

Расчет площадей ведется по формуле [7]:

(5.1)

где j = 1 l - количество применяемого оборудования;

Sj - площадь, занимаемая единицей оборудования j-го вида;

k дon j - коэффициент, учитывающий площадь, добавляемую по всему периметру зоны (с учетом проходов, проездов и т.д.);

Pnp j - принятое количество оборудования j-го вида.

Наиболее точно площади производственных помещений получаются компоновочно.

Вспомогательную площадь для ремонта оборудования и оснастки рассчитываем на основе числа верстаков и станков и норме площадей для ремонтного персонала,

Нормы площадей для административно-бытовых и др. помещений приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Нормы площадей

Наименование площади

Норма, м2

Каб. начальника цеха

15 - 25

Каб. зам. начальника цеха

8 - 10

Технологическое бюро

25 - 45

ПДБ

14 - 18

Кладовая запчастей

0,1 - 0,12

Ремонтное хозяйство:

на станок

на верстак

на слесаря

для дежурного персонала

10

5

5 - 25

5

Площади контроля, на чел.

6

На общественное питание, на чел, по сп. числ.

0,78

6. Складское хозяйство

Задача складского хозяйства заключается в приеме, хранении, учете материалов и регулировании уровня их запаса, подготовка готовой продукции к отправке потребителю. На складах выполняется большой объем погрузочно-разгрузочных работ, перемещение материалов. Поэтому основным направлением в разработке складского хозяйства является комплексная механизация и автоматизация работ направленная на повышение производительности труда и ликвидацию тяжелых ручных операций, улучшение использования складских помещений и их сокращение.

6.1 Расчет складских площадей

По функциональному назначению склады подразделяют на заводские и цеховые. Устройство и оснащение складов зависит от ряда факторов. Определяющие из них - грузооборот, длительность хранения, формы и габариты изделий, требования к условиям хранения, вид применяемой нормы, вид используемого подвижного состава. Материалы и готовая продукция хранятся на специально оборудованных открытых площадках, в отапливаемых и не отапливаемых помещениях.

Складские площадки рассчитываются по всем складам и кладовым, которые создаются в цехе. Площадь зависит от способа хранения.

Для материалов, хранимых в закромах, и штабелях:

(6.1.1)

где

d - среднедневная потребность в материале, т;

t - периодичность поставок, дни;

fдоп - допустимая нагрузка, т/м2;

fдоп = 2,5 3,5 тс/м2

kf - коэффициент использования площади склада.

Для материалов хранимых на стеллажах:

(6.1.2)

где Vя - полезный объем ячейки стеллажа, м3;

- объемная масса материала, т/м3;

kзaп = 0,5 0,75 - коэффициент заполнения ячейки;

Scm - площадь, занимаемая одним стеллажом.

7. Организация грузопотоков в цехе

В проектируемом цехе литья по выплавляемым моделям производственные отделения расположены с учетом технологических операций изготовления отливок.

Шихта на склад доставляется автотранспортом. Затем шихта электрокарами подается в ячейки стеллажей склада.

Со склада взвешенная шихта в таре подается мостовым краном в плавильное отделение и загружается в печь.

Отливки после обрубки укладываются в тару и электрокарами подаются на участок обработки.

После обработки и линии контроля отливки электрокарами перевозятся на склад готовой продукции.

8. Строительная часть

Важнейшими проблемами строительного проектирования предприятий машиностроительной промышленности являются:

выбор места для строительства;

планировка;

определение строительного типа производственного здания с наибольшей степени обеспечивающего возможность оптимального протекания технологического процесса;

организация и застройка территории.

Основные направления в строительном проектировании литейных предприятий определяют следующие факторы:

удовлетворение требованиям технологии;

учет климатических условий района;

рациональная экономия затрат на строительство и эксплуатацию здания;

сокращение сроков проектирования и строительства;

экономное использование земель под строительство;

широкое применение каркасных зданий;

создание производственных и вспомогательных зданий (зданий административно-бытового назначения), отвечающих не только экономическим, но эстетическим требованиям.

8.1 Элементы конструкции зданий

При проектировании зданий следует ориентироваться на индустриализацию строительства:

унификацию;

типизацию;

стандартизацию элементов здания.

Выбор строительных конструкций зданий зависит от назначения литейного цеха, объема выпускаемой продукции, применяемого оборудования, механизации производства, нагрузок от механического и кранового оборудования, а также объема планируемого решения здания.

Несущий каркас состоит из колонн, установленных на фундаментах и связанных балками и фермами. Колонны и опирающиеся на них фермы образуют поперечные рамы, которые связаны в продольном направлении фундаментами и подкрановыми балками.

Шаг колонн наружной оси принимают равным 6 метров, внутренний - 12 метров. Колонны имеют сечение:

· наружный ряд - 0,4 0,6 м;

· центральные колонны - 0,8 0,6 м.

· высота колонн - 10,8 м.

Ширина пролетов и шаг принимаются кратными укрупненным модулям 60 М (6 м) и 30 М (3 м), высоту этажей производственных зданий кратной укрупненным модулям 12 м (1,2 м) и 6 м (0,6 м), зданий административно - бытового назначения кратной 3 м (0,3 м).

В качестве перекрытия здания используются сборные (составные) железобетонные стропильные фермы, длина пролетов 30 м. Стены несут функцию ограждающей конструкции. В качестве материала используется керамзит - бетонные панели размером 6х1,2 м. В основе кровельного материала используются рулоны многослойной кровли из водостойких материалов, которые укладываются на битумной постели на слой утеплителя. Отвод воды устраивается через воронки в кровле и через сливную канализацию.

На крыше здания устанавливаются светоаэрационные фонари. Для освещения рабочих мест в дневное время используются окна шириной 4 м.

Ввиду большой трудоемкости и стоимости изготовления полов лучше использовать полы, изготовленные индустриальным способом. В литейных цехах полы должны обладать высокой прочностью и стойкостью к износу и воздействию агрессивных сред, расплавленного металла и горячих изделий. Полы во всех отделениях спроектированного цеха, за исключением плавильного, изготовлены из железобетонных плит с цементным покрытием.

Участок пола в термообрубном отделении необходимо облицовывать стальными штампованными перфорированными плитами толщиной 15 мм. Это связано с тем, что полы в термообрубном отделении подвергаются значительным нагрузкам (как механическим, так и вибрационным).

Полы в плавильном отделении выполнены из жаростойкого бетона.

Полы проездов выполнены из стальных перфорированных плит толщиной 3 мм, так как они подвергаются значительным механическим и динамическим нагрузкам.

В основных проездах цеха имеются тамбуры с воротами размером 4х3 м.

9. Организационно-экономическая часть

Задачей организационно-экономической части дипломного проекта является определение оптимального варианта спроектированного цеха с наименьшими затратами.

В организационно-экономической части рассматриваются вопросы управления и организации производственного процесса в цехе литья по выплавляемым моделям, определяются капитальные вложения, себестоимость продукции, рассматриваются основные технико-экономические показатели цеха.

На основе приведенных расчетов сравниваются основные технико-экономические показатели базового и спроектированного цехов, рассчитывается изменение затрат на выпуск одной тонны годного литья и за счет этого снижение себестоимости, в конечном итоге оценивается эффективность заложенных в проекте технологических решений.

9.1 Технический уровень производства

Уровень механизации труда в цехе характеризует коэффициент технического уровня производства, который определяется по формуле:

(9.1)

где Кi - коэффициенты характеризующие уровень прогрессивности технологических процессов, технической оснащенности и т.д.

i=1. n;

; (9.2)

где К1 - коэффициент, характеризующий прогрессивность техпроцессов;

; (9.3)

К2 - коэффициент, характеризующий производительность оборудования;

; (9.4)

К3 - коэффициент, характеризующий занятость основных рабочих механизированным трудом;

; (9.5)

К4 - коэффициент, характеризующий занятость вспомогательных рабочих механизированным трудом;

; (9.6)

К5 - коэффициент, характеризующий занятость транспортных рабочих механизированным трудом; К6 - КИМ; К6=0,424.

Коэффициент технического уровня производства для данного цеха равен:

Таблица 9.1 - Исходные данные для расчета технического уровня производства

Наименование показателя

Показатель

Количество техпроцессов, всего:

в т. ч. прогрессивных

6

6

Количество оборудования, всего:

в т. ч. высокопроизводительного

26

Количество основных рабочих, всего:

в т. ч. занятых механизированным трудом

32

Количество вспомогательных рабочих, всего:

в т. ч. занятых механизированным трудом

12

9

Количество транспортно-складских рабочих, всего:

в т. ч. занятых механизированным трудом

4

3

Коэффициент использования металла

0,424

9.2 Организация производства и управления

В основу организации управления положена линейно-функциональная система управления. В условиях линейно-функциональной системы управления руководители, используя право единоначалия, осуществляют управление производством, принимают решения, доводят их до конкретных исполнителей и контролируют выполнение решения в целях достижения конечного, положительного результата.

Во главе спроектированного цеха стоит начальник цеха. Он отвечает за внедрение новой техники, прогрессивной технологии, механизации и автоматизации производственных процессов. Начальник цеха занимается подбором, расстановкой и воспитанием кадров. В его обязанности также входит обеспечение правильности установления норм времени и норм выработки, соотношения между ростом производительности труда и средней заработной платы; организация подготовки и переподготовки, технического обучения и повышения квалификации работающих в цехе. Начальник цеха обеспечивает укрепление трудовой дисциплины и соблюдение правил внутреннего распорядка, следит за созданием надежных производственных, санитарно-гигиенических и культурно-бытовых условий, за соблюдением установленных норм и правил охраны труда и техники безопасности.

Для оперативного руководства отдельными участками цеха в помощь начальнику цеха назначены: заместитель начальника цеха по технической части и заместитель начальника цеха по производству. Они решают вопросы текущего планирования, своевременного запуска и выпуска отливок по заранее разработанному графику, организуют и контролируют работу всех производственных участков и отделений цеха, отвечают за своевременное обеспечение цеха инструментами и другой технической оснасткой.

Производственно-техническое бюро (ПДБ) устанавливает производственным участкам и группам оперативные плановые задания путем составления месячных, подекадных и сменно-суточных графиков, контролирует и регулирует ход их выполнения, организует обеспечение производства всеми необходимыми материалами и сырьём, подводит итоги работы участков и отделений цеха в целом.

Бюро труда и заработной платы (БТиЗ) выполняет работы по нормированию труда и организации заработной платы, устанавливает численность рабочих, вместе с экономистами цеха ведёт планирование, учет и анализ экономической деятельности цеха.

Технологическое бюро занимается разработкой и уточнением хода технологического процесса, осуществляет контроль за технологической дисциплиной, организует хранение и выдачу чертежей и технологической оснастки на рабочие места, внедряет в производство передовую технологию, средства механизации и автоматизации изготовления и обработки отливок, обеспечивает повышение производительности труда и эффективности производства.

Бюро технического контроля (БТК) подчиняется начальнику технического контроля предприятия. БТК цеха осуществляет контроль качества отливок по всем стадиям технологического процесса, производит клеймение принятой и забракованной продукции.

Сменный мастер является единоначальником и непосредственным организатором и руководителем производства на участке. Сменный мастер назначается директором предприятия по представлению начальника цеха.

Организационная структура управления представлена на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1 - Организационная структура управления литейного цеха литья по выплавляемым моделям

9.3 Расчет персонала цеха по категориям

Работники литейного цеха по характеру выполняемых функций подразделяются на следующие категории:

а) основные (производственные) рабочие;

б) вспомогательные рабочие;

в) руководители и специалисты;

г) служащие;

д) младший обслуживающий персонал (МОП).

К основным рабочим относятся все рабочие, выполняющие основные технологические операции по изготовлению отливок. Набор профессий и классификация основных производственных рабочих по отделениям цеха зависят от применяемого вида литья.

В дальнейшем расчете используются данные из таблиц фондов времени.

Таблица 9.2 - Фонды времени работы оборудования

Оборудование

Число смен

Номин. год. фонд,

ч

Действ. год. фонд,

ч.

Потери от

номин. фонда,

%

Оборудование для приготовления модельного состава, суспензии, изготовление моделей, удаление мод. состава, выбивка форм, обрубка и очистка отливок

1

1849

1812

2

Нанесение керамического покрытия, сушка, печи для прокаливания форм.

2

3698

3513

5

Печи плавильные для жаропрочных сплавов


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.