Литейное производство – отрасль металлургии

3D-технологии для литейного производства: как создать форму для отливки за неделю

Современное литейное производство — сложный технологический метод, при нем заготовки металлических деталей получают с помощью заливания расплавленного металлического сплава в специально подготовленную литейную форму; внутри нее находится полость необходимой конфигурации. После затвердения полученную заготовку извлекают и обрабатывают до нужного состояния. Современная литейная промышленность ставит перед специалистами задачу, при которой получаются максимально соответствующие форме заготовки, требующие минимальных затрат для их доработки.

Далее приведено описание самых известных видов литья в современной промышленности.

Сущность и основы

На литейных предприятиях продукция получается в результате плавления исходного материала, последующей его заливки в форму, а затем затвердевания. Литейные цеха производят изделия широкого ассортимента: от компонентов двигателей до разнообразной тары пищевой промышленности. Литьём получают всю продукцию из чугуна, до половины алюминиевых деталей, до 20 % стальных изделий и т.д.

В основе всех литейных технологий лежит понятие жидкотекучести, когда материал, нагретый до температуры, превышающей температуру его плавления, превращается в высоковязкую жидкость. При этом должен соблюдаться эффект неразрывности её течения в необходимом направлении. Это даёт возможность формовать, в процессе затвердевания расплава, нужные заготовки.

Все литейные металлы обладают сложной структурой, поэтому на жидкотекучесть, оказывают влияние:

Читайте также: Как покрасить молотковой краской в домашних условиях: выбор растворителя

1. Вязкость.
2. Поверхностное натяжение.
3. Характер поверхностной оксидной пленки.
4. Наличие, содержание и состав включений.
5. Способ затвердевания.
6. Химический состав основного материала.
7. Физико-механические характеристики, прежде всего, удельный вес и температура плавления.

Жидкотекучесть устанавливается по результатам химических анализов и технологических проб применительно к конкретному материалу отливки.

Если ранее процесс течения жидкого металла был плохо управляемым, что приводило к различным дефектам литья – неравномерности структуры конечной продукции и пористости, то теперь ситуация изменилась. Чтобы производить отливки с оптимальным качеством и минимизировать издержки производства, освоены процессы компьютерного моделирования, в результате которых можно прогнозировать скорость потока и наличие различных охлаждающих эффектов. Именно они становятся причиной пористости литого продукта.

3-D моделирование позволяет регулировать:

• Вязкость расплава;
• Интенсивность охлаждения;
• Степень пористости.

Разрабатываемая технологом с учётом перечисленных факторов пространственная модель отливки позволяет ещё на стадии проектирования технологии оптимизировать дизайн детали (обеспечивая её оптимальную конфигурацию), конструировать литейную оснастку, а также создавать наилучшую последовательность выполняемых операций.

Технология производства литейных форм методом послойной 3D-печати

24 Октября 2019

Денис Бычковский, к. ф.-м. н., генеральный директор ООО «Аддитивные технологии» Александр Неткачев, технический директор ООО «Аддитивные технологии»

Отечественное литейное производство является основной базой машиностроительного комплекса. Перспективы литейной отрасли определяются темпами развития машиностроения, потребностью в литых заготовках, динамикой их выпуска, уровнем развития литейных технологий и конкурентоспособностью отечественных предприятий

По данным последних лет, в России действует около 1250 предприятий, изготавливающих отливки, оборудование и сопутствующие материалы.

Однако уровень автоматизации литейного производства в нашей стране крайне низок — 78% отливок выпускаются на механизированных линиях и машинах, а также вручную.

В связи с этим разработка автоматизированных методов создания литейных форм становится одним из приоритетных направлений развития отрасли.

Проблема и решение

В транспортном машиностроении сегодня широко используются высокотехнологичные двигатели внутреннего сгорания. В их конструкцию входят сложные по форме и зачастую крупногабаритные блоки цилиндров и головки блоков цилиндров, которые изготавливаются российскими предприятиями по традиционным технологиям литья.

Первая из них — литье в одноразовые формы, сделанные вручную с помощью физических мастер-моделей. Для этого требуется длинная технологическая цепочка изготовления мастер-модели, подготовки смеси, формовка и сушка частей формы, места для хранения моделей и так далее.

Другая технология — литье в кокиль (металлическую форму) — очень затратна по времени (от 6 месяцев до 1–2 лет), трудоемка и экономически невыгодна, а кроме того, данный способ сопряжен с высоким риском брака при изготовлении кокиля. Оба подхода имеют технологические ограничения на сложность внутренней конфигурации отливки.

Применяя перечисленные технологии, невозможно или крайне затруднительно выполнить сложные каналы охлаждения, оптимизировать конструкцию и снизить припуск на последующую обработку.

Все это значительно ограничивает потенциал разработки новой продукции и осложняет выпуск новых моделей, увеличивает сроки выхода новинок на рынок и стоимость запуска в производство, что, в свою очередь, негативно сказывается на конкурентоспособности конечной продукции. Проблемы с невозможностью реализации наилучших расчетных конфигураций конструкции традиционными методами ведут к снижению эксплуатационных характеристик продукции.

В последнее время для преодоления технологических ограничений и ускорения сроков проектирования и производства мировые лидеры машиностроения активно внедряют аддитивные технологии.

Читайте также: Правила применения кислоты для снятия ржавчины с металла, как разводить

Создание литейных форм методами послойного синтеза позволяет обойти технологические ограничения традиционных способов и сократить производственную цепочку, отказавшись от таких операций, как изготовление мастер-модели из металла или композитных материалов, изготовление литниковой системы и прибылей, формовка частей формы (установка мастер-модели и литниковой системы в опоку и засыпка смесью). Это приводит к сокращению времени производства и снижению на порядок стоимости формы.

Для примера рассмотрим изготовление литейного стержня для формирования внутренних каналов охлаждения двигателя различными методами (рис. 1). Как видно из приведенного примера, стоимость изготовления формы с использованием разрабатываемой технологии на три порядка меньше, чем по любой другой технологии.

Подобный экономический эффект достигается за счет того, что 3D-принтер создает литейную форму сразу по цифровой модели. Такая модель разбивается на слои и передается в 3D-принтер, в котором отвердитель наносится согласно цифровой модели литейной формы на предварительно подготовленный слой песчаной смеси.

В результате в зоне построения создается отвержденная часть песчаной смеси, точно повторяющая цифровую модель.

Изделие Объем стержня Материал Линейные размеры стержня

Рис. 1. Сравнение методов изготовления литейного стержня

Технология SLA и SLS 3D-печать Станок с ЧПУ Песчано-полимерная 3D-печать

Рис. 2. Напечатанная форма для отливки блока головки цилиндров в сборе с литейными стержнями

Технологии печати, применяемые для производства литейных форм

Для производства литейных форм методом послойной печати предназначены технологии струйной печати и спекания плакированного песка.

Технология литейного производства чёрных и цветных металлов

Литейные свойства материалов учитывают не только жидкотекучесть, но и уменьшение объёма, которое происходит в процессе охлаждения отливки. Такое явление называют усадкой; она составляет 1…3 % от первоначальных размеров. Поскольку все металлы анизотропны, то различают линейную и объёмную усадку, которые определяют итоговый баланс металла. Первый параметр важен для отливок с увеличенным соотношением длины к ширине, а второй – для отливок сложной формы.

В процессе охлаждения металла в его структуре наблюдается ликвация – неоднородность зёрен, что обуславливается различными свойствами составляющих. Формируются также примеси и неметаллические включения. Ликвация негативно влияет на свойства конечной продукции, поэтому неоднородность структуры стараются уменьшать всеми приемлемыми способами. В частности, действующий ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» ограничивает содержание фосфора, серы (а также их соединений – сульфидов и фосфидов), ряд газов – водород, кислород, а также количество шлаков, не выведенных из металла.

В зависимости от литейных свойств металлов принимается решение о выборе целесообразной технологии получения отливок. Различают свободное литьё в формы (песчаные или металлические), литьё под давлением, литьё выжиманием, центробежное литьё, а также комбинированные способы, например, жидкую штамповку.

Центробежное литье

Центробежное литье — это процесс, позволяющий получать высокопрочные отливки. Такую технологию выбирают для таких изделий, как корпуса компрессоров реактивных двигателей, гидравлических компенсационных колец, многих изделий оборонного назначения.

Читайте также: Автоматическая установка для сварки и наплавки кольцевых и продольных швов HWR LEADER, HST Creative (Чехия)

Этапы процесса центробежного литья начинаются с заливки расплавленного металла в предварительно нагретую головку. Пресс-форма может быть ориентирована либо по вертикальной, либо по горизонтальной оси в зависимости от конфигурации детали.

При вращении формы во время заливки расплавленного металла центробежная сила распределяет расплавленный металл в форме под давлением, в 100 раз превышающим силу тяжести. Комбинация этого давления, контролируемого затвердевания и вторичного рафинирования позволяет получать изделия высочайшего качества.

Когда пресс-форма начинает заполняться, более плотный расплавленный металл прижимается к стенке. Направленное отверждение прочного металла происходит от периферии пресс-формы к каналу, в то время как менее плотный материал, включая примеси, перемещается к внутреннему диаметру.

После затвердевания отливки деталь удаляют из пресс-формы, а остаточные загрязнения, сохранившиеся на поверхности отливки, подвергаются механической обработке – зачистке.

Вариантом технологии является центробежное литье в вакууме. Оно используется, когда точность детали и контроль воздействия атмосферы имеют решающее значение, поскольку некоторые сплавы, в том числе никель-кобальтовые сплавы, реактивны по отношению к кислороду.

Важно: центробежное литьё в вакууме обеспечивает очень высокую надежность изделий, часто используемых в аэрокосмической и военной промышленности.

Литьё под давлением

Литье под давлением используется для производства отливок ответственного назначения. Процесс требует использования специального оборудования, где металл плавится, а затем поступает в форму, где охлаждается и затвердевает.

Литье под давлением используется для изготовления тонкостенных деталей с большим количеством рёбер и поднутрений. Такие отливки применяют в бытовой технике, электроинструментах, деталях автомобилей и пр. Формы для литья под давлением не ограничиваются по сечению.

1. Возможность получения деталей со сложными формами и небольших размеров.
2. Высокое качество поверхности.
3. Повышенная (в сравнении с обычными литейными технологиями) точность.
4. Стабильность характеристик металла отливки.
5. Высокая производительность.

1. Высокая стоимость оборудования и оснастки.
2. Сравнительно небольшая стойкость инструмента.
3. Повышенный уровень первоначальных финансовых затрат.

Литьё под давлением оправдывает себя при значительных программах выпуска продукции, либо при повышенных требованиях к качеству готовых отливок (в частности, для исключения последующей механической доработки).

Технологический цикл для литья под давлением очень короткий, обычно от 2 секунд до 2 минут, он состоит из следующих четырех этапов:

• Зажима частей пресс-формы, при этом одна половина закрепляется на оборудовании, а вторая получает возможность скольжения по направляющим;
• Подачи расплава в закрытый объём пресс-формы. Объём впрыска определяется объёмом металла (с учётом его усадки), давлением и мощностью подачи;
• Охлаждения расплава в процессе контакта металла со стенками пресс-формы. В некоторых случаях усадку учитывают поджатием подвижной половины пресс-формы к поверхности затвердевающей детали;
• Удаление сформированной отливки из оснастки, время которого рассчитывается, исходя из термодинамических свойств материала и максимальной толщины стенки детали.

После цикла литья под давлением обычно требуется некоторая пост-обработка. Так, при охлаждении часть материала, находящегося в каналах формы, затвердевает. Этот избыточный металл должен быть обрезан с помощью резаков. При необходимости его можно добавлять в расплав, используя для литья следующей партии продукции.

Непрерывное литье

Процесс, который позволяет позволяет металлам и сплавам растягиваться, формироваться и затвердевать без необходимости прерывания заливки. При этом сокращаются отходы, повышается выход готовой продукции, улучшается экономическая эффективность производства.

Методом непрерывного литья под давлением изготавливаются аккумуляторные решётки. Использование системы роликов и форм с водяным охлаждением снижает вероятность попадания примесей и обеспечивает лучшее соотношение толщины.

Литьё выжиманием

Технология используется в случае, когда требуется постоянная компенсация усадки материала, и применяется для литья крупных отливок с тонкими стенками. Для этого подвижная полуформа получает принудительное перемещение по направлению к поверхности расплава – вращением, винтовым или плоско-параллельным движением. Последовательность переходов такова. Металл заливают в нижнюю часть формы, далее перемещают подвижную её часть до контакта с расплавом, при этом излишек сливается в приёмный ковш установки. Поскольку между ним и основным металлом поддерживается постоянный тепловой контакт, то потери тепла минимальны, и физико-механические параметры материала равномерны во всех сечениях. Возрастает и коэффициент заполнения формы. После затвердевания подвижная полуформа перемещается в исходное положение, а готовая отливка выталкивается из полости.

1. Повышенная структурная однородность отливки.
2. Высокая равномерность физико-механических характеристик материала.
3. Высокая производительность процесса.

В основном литьё выжиманием используется для получения продукции из алюминиевых литейных сплавов.

Оборудование и формы

В качестве плавильного оборудования в литейных производствах предусматриваются дуговые или индукционные электропечи. Вид оборудования определяется металлами, с которыми работает литейный цех/участок: электродуговые печи идеально подходят для работы со сталью или чугуном, в то время как литейный цех, специализирующийся на меди, с большей вероятностью использует индукционную печь. Печи могут варьироваться в размерах: от небольшого настольного оборудования до тех, что весят несколько тонн.

Современные литейные производства механизированы. Механизации подвергаются практически все операции цикла: от производства стержней до собственно литья. Формовочные машины применяют при серийном производстве отливок. Ручная формовка распространена лишь в малых ремонтных производствах.

В состав основного оборудования включают:

• Плавильные печи;
• Заливочные ковши;
• Загрузочно-транспортное оборудование — погрузчики, краны, конвейеры и пр.
• Средства управления и автоматики.

Электродуговая печь работает по принципу периодического плавления. Металл расплавляется путем подачи электрической энергии внутрь печи через графитовые электроды. Дополнительная химическая энергия подается кислородно-топливными горелками. Кислород вводят для удаления примесей и другого растворённого газа. Когда металл расплавляется, шлак образуется и плавает к верхней части расплава; шлак, который часто содержит нежелательные примеси, удаляется перед выводом.

Индукционная печь передает электрическую энергию методом индукции, когда высоковольтный электрический источник индуцирует низкое напряжение при большом токе во вторичной катушке. Индукционные печи способны работать при минимальной потере сырья, однако больше используются при производстве отливок из цветных металлов и сплавов.

Все литейное оборудование специально разрабатывается для надежной работы при повышенных температурах. Доминирующими тенденциями при производстве данной техники являются масштабность, автоматизация, оперативная отделка отливок, повышенные безопасность и эффективность.

Читайте также: Сферы применения и характеристики сплава алюминия и меди

Какие смазочные материалы применяются? Выбор зависит от марки материала и метода литья. Исходный концентрат в жидком виде должен быть водорастворимым, а в твёрдом виде используются термостойкие пасты.

Современные литейные технологии

Современное литейное производство — сложный технологический метод, при нем заготовки металлических деталей получают с помощью заливания расплавленного металлического сплава в специально подготовленную литейную форму; внутри нее находится полость необходимой конфигурации. После затвердения полученную заготовку извлекают и обрабатывают до нужного состояния. Современная литейная промышленность ставит перед специалистами задачу, при которой получаются максимально соответствующие форме заготовки, требующие минимальных затрат для их доработки.
Далее приведено описание самых известных видов литья в современной промышленности.

Литьё в песчаные формы

Это самый малозатратный, при этом весьма грубый метод литья. Благодаря своей дешевизне, способ является наиболее массовым.

Сначала изготавливается литейная модель. Ранее использовали для этих целей дерево, но сегодня гораздо проще выполнить модель с помощью современного 3D-принтера из недорогих полимерных материалов.

Изготовление песчаных форм

Подготовленная модель устанавливается на своеобразной подмодельной плите, сверху на модель надевается ящик без дна (опока). Промежуток между моделью и ближайшими стенками опоки забивается песком или заранее заготовленной смесью песка со специальным связующего.

Для сложных вещей используют две полуформы (2 опоки), плоскость их соприкосновения — это место разъема. Модель извлекают, полученные полуформы соединяют и затем производят отливку. Для заливки металла непосредственно в песко-формовочной смеси делают литники — специальные отверстия.

По окончании застывания заготовку извлекают, удаляют облой, литники и обрабатывают поверхность до стандартного качества.

В настоящее время литьё в разовые песчаные формы позволило применять вакуумируемые формы, приготовленные из сухого специального песка без применения связующего.

Технология непрерывного литья

При изготовлении отливок непрерывным литьем расплавленное сырье из металлоприемника через графитовый пустотелый полустержень поступает в кристаллизатор с обязательным водным охлаждением, при затвердевании вытягивается специальным устройством. Такие заготовки позднее обрезают по необходимым размерам.

Используют непрерывное литье с целью получения полуфабрикатовиз чугуна, цветных, драг. металлов. Заготовки не могут иметь посторонних включений, пористости, раковин благодаря созданию узконаправленного потока затвердевания металла. Эта особенность делает данный способ непревзойдённым для изготовления качественной проволоки.

Литье по газифицируемым выжигаемым моделям

При методе литья по газифицируемым моделям стала существовать возможность не удалять одноразовую модель из отливочной созданной формы перед заливкой. Либо такие исходники удаляются при помощи выжигания, растворения и др.

Благодаря дешевизне пенополистирола этот способ часто применяется для изготовления отливок разного художественного назначения.

Его хорошо использовать для единичных экземпляров элементарных отливок, например накладок с несложным орнаментом, фирменных досок и др.

При изготовлении модели гранулы пенополистирола обязательно подвспенивают для активного роста. Далее укладывают сырье в пеноформы и вторично нагревают.

При этом начинается реактивный процесс расширения и спекания помещенных гранул, в результате возникшего давления пенополистирол заполняет все пустоты внутри формы.

Соединение различных элементов производят простейшим склеиванием, применяя составы, не влияющие агрессивно на химические особенности исходника и полностью выгорающие при нагревании.

Формование газифицируемых моделей необходимо производить в песчано-глинистые, самотвердеющие, жидкостекольные смеси. Большим преимуществом этого прогрессивного метода становится возможность простого формования в песок при отсутствии связующего. При этом песок в формовке не может смешаться с заменяющим модель металлом.

Способ литья в оболочковые формы

Оболочковый способ литья — это технология получения металлических отливок в формах, выполненных по модельной горячей оснастке из специально смешанных песчано-смоляных составов. Такие формы обладают прочностью, податливостью, газопроницаемостью, негигроскопичностью.

Оболочковые формы обладают следующими свойствами: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью.

Процесс оболочкового литья начинается с покрытия термореактивной смолой заранее подогретой площадки, на которой установлена обезжиренная металлическая модель. При нагревании первоначальный состав плавится, образуется полутвердая оболочка.

С целью удаления избыточной массы смолы форму с модельной плитой переворачивают, позже дополнительно нагревают. После отвердевания оболочку — полуформу удаляют с матрицы, соединяют методом склеивания или же скрепления с другой половиной.

Затем помещают готовую оболочковую форму в ранее изготовленную опоку и далее заполняют её плотно формовочной смесью. После заливки такая форма разрушается.

Литье под давлением

При изготовлении полуфабриката литьем под давлением пользуются только металлическими формами, но при этом заливку горячего расплава в подготовленную пресс-форму производят под давлением.

Этот способ является довольно высокопроизводительным, обеспечивая при том высокое качество структуры поверхности. Данным методом обычно льют цветные металлы. Диапазон размеров отливок очень разный — от одного г. до нескольких, а порой и десятков кг. Применяют этот вид литья в основном для различного массового производства пустотелых изделий чаще всего простой конфигурации.

Центробежное литье

Центробежный способ предполагает формирование отливок под резким воздействием возникших сил внутри раскручивающейся формы, свободным методом залитой расплавом. Так производят полуфабрикат из черных и сплавов многих цветных металлов. Сейчас разработаны специализированные установки для бережного центробежного литья драгоценных металлов.

Главным и основным преимуществом представленного способа является непревзойденно высокая, при анализировании с другими видами, плотность получаемой кристаллической структуры используемого металла. Эта особенность придает прекрасные механические свойства требуемым заготовкам.

Данный вид литья возможно производить на машинах с различными осями вращения — вертикальной или же горизонтальной. Для него применяются песчаные, металлические, также оболочковые или формы (опоки) по восковым моделям.

Кокильное литье

Литьем в кокиль принято считать получение заготовки путем заливки расплава в многоразовый металлический кокиль. При этом происходит довольно скорый отвод тепла через высокотеплопроводный материал формы, поэтому поверхность отливки, ее механические особенности получаются значительно более высокого уровня, чем у абсолютного большинства других способов.

Интереснейшей особенностью представленного метода является уникальная возможность множественного использования изготовленной однократно металлической формы.

Ее значительная прочность может позволить очень точно копировать конфигурацию поверхности, получая одновременно высочайшее качество металла.

Благодаря большой теплопроводности кокиля изделие быстро затвердевает, соответственно увеличивается скорость изготовления полуфабриката.

Метод литья по выплавляемым моделям

Сегодня в художественной промышленности популярнейшим методом становится литьё по выплавляемым моделям.

Современная технология представляет собой предварительное изготовление высокоточного образца из любого легкоплавкого материала, зачастую воска. Такую модель заливают специальной смесью — формомассой.

После затвердевания из неё вытапливают восковые заготовки, получая литейную форму. В полученные полости необходимо залить расплав. Застывая, он образует заготовки будущих изделий.

Подробное описание литья по выплавляемым моделям наши читатели могут найти в разделе «Технологические процессы на ВЮЗ «Русское серебро». Мы применяем именно этот вид.

Сейчас техника литья смогла не только не потерять главенствующей роли в ювелирной промышленности, а напротив, открылись её новые удивительные возможности.

Эта тенденция стала необходимейшим связующим звеном между уникальным искусством художника-ювелира и современным ювелирным производством.

Основной инструмент в литейном производстве

Литейная оснастка – это модели (шаблоны), опоки и формы. Что такое опока? Это полость, куда заливается расплавленный металл. Шаблон представляет собой реплику объекта, подлежащего литью, и используется для формирования отливки. Модели могут быть изготовлены из древесины, металла или пластмассы. Основными этапами получения оснастки являются:

• Получение полости;
• Размерная обработка элементов;
• Разработка и установка механизмов зажима.

Формы разрабатывают с учётом усадки металла, для чего предусматривают компенсаторы. Стенки форм имеют конические участки для облегчения выталкивания из них готового изделия. Полые отливки создаются с использованием стержня — дополнительного объёма песка или металла, который образует внутренние отверстия и проходы в отливке. Каждый стержень помещают в форму до заливки. Для облегчения выемки застывшей отливки из формы используют противопригарные покрытия.

Существует два различных типа литейных форм: одно- и многоразовые.

Читайте также: Свойства и применение термостойкой краски по металлу

Изготовление модельной оснастки многоразового применения обычно производится из металла, одноразового – из песка. Для облегчения складирования и применения всегда выполняется маркировка кокилей.

После того, как подготовка формовочных песков завершена, песок размещается вокруг модели. Затем образец удаляют, стержни устанавливают на место, после чего производят заливку расплава. Конструктивные особенности инструментов для литья оптимизируются для различных металлов и уровней сложности полости.

Стоимость некоторых видов литейного оборудования и оснастки представлена в таблице:

Кокильное литье

Все виды литья в кокиль — это группа методов, особенно подходящих для получения отливок из цветных сплавов — алюминия, магния и латуни. Перед отливкой функциональные поверхности форм обрабатываются специальным каолином или аналогичным покрытием, которое позволит эффективно разделить поверхности. Формы, которые не могут быть извлечены из изложницы, часто изготавливаются с применением, песчаных стержней. После литья стержни уничтожаются.

По сравнению с литьём в песчаные формы, затвердевание кристаллизатора происходит быстрее за счет лучшей теплопроводности. Образуется отливка с относительно мелкой и плотной структурой материала, которая, в то же время, имеет лучшие механические свойства по сравнению с отливкой из того же материала, но отлитой в песчаную форму.

Преимущества кокильного литья:

• вследствие более быстрого затвердевания кокильное литье обладает лучшими механическими свойствами и относительно мелкой и плотной структурой материала;
• небольшая пористость поверхности;
• высокая точность размеров и уменьшенные показатели шероховатости поверхности;
• уменьшение коэффициента потерь металла.

Литье в кокиль представляет собой хороший выбор для производства отливок среднего размера для серий от 1000 до 10000 штук при минимальной производственной партии в 100 штук.

Процесс применяется для изготовления отливок средних по размерам корпусов приборов, крышек приводов, стоек, вставок латунных или стальных уплотнителей (гайки, корпуса подшипников, штифты и т. д.).

Дефекты литейных сплавов

Перед тем, как производственный цикл выпуска отливок заканчивается, физические свойства и структурная целостность конечного продукта подлежат проверке. Методы испытаний могут быть разрушающими и неразрушающими. Выбор метода обнаружения дефектов зависит от технологического назначения детали. Для некоторых чисто эстетических продуктов требуется только краткий визуальный осмотр для определения точности размеров, наличия трещин и оценки качества отделки. Для литья, имеющего индустриальное применение, в ходе испытаний устанавливаются все физико-механические свойства металла (пластичность, прочность на растяжение, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость и т.д.).

Наиболее распространёнными дефектами литья являются:

1. Усадочные дефекты. Когда металл затвердевает после заливки в формы или отливки, он должен сжиматься. Когда металла недостаточно, усадка из чугуна приведет к образованию отверстий или пустот в отливке. В зависимости от его причины существует много типов усадки. При осевой усадке материал по центру получает больше времени для затвердевания по сравнению с металлом по периферии, что приводит к образованию полости. Это может быть вызвано температурой, при которой заливается расплавленный металл, скоростью заливки, качеством исходного сырья.
2. Дисперсная усадка. Размерное изменение элементов сплава может привести к такому типу усадки, где полости образуются перпендикулярно литейной поверхности. К этому типу дефектов может привести высокое содержание азота или низкое содержание углерода.
3. Иногда все литейные изделия могут иметь одинаковый тип дефектов по размерам. Причина – разная скорость отвердевания различных частей отливки.
4. Швы или шрамы. Это металлургический дефект, который характеризуется наличием углублений на поверхности отливки. Дефект вероятен, когда в процессе плавки графит перемещается в усадочные полости.
5. Шлаковые включения. Они представляют собой мелкие пятна, обнаруженные на поверхности литейных изделий. Такие включения вызываются загрязнениями исходного металла карбидами, кальцитами, оксидами и сульфидами.
6. Незаполнение отдельных участков. Вызывается наличием газа в отдельных частях пресс-формы, пониженной текучестью материала. Потребуется увеличить температуру его нагрева и/или вести плавку в вакууме.

Отливка по выплавляемым моделям

Литьё по выплавляемым моделям позволяет производить точные компоненты, сводя к минимуму отходы материалов, уменьшая энергоёмкость производства и снижая затраты на последующую обработку готовых отливок, причём любой степени сложности.

В технологии литья по выплавляемым моделям используется оболочка из керамики, гипса или пластика, которая формируется вокруг восковой формы. Затем эта форма плавится и удаляется в печи, а металл заливается в оболочку для создания отливки.

Процесс литья по выплавляемым моделям происходит в несколько этапов:

• Создание исходного образца, в котором отражается конфигурация готовой детали, с поправкой на тепловую усадку заготовки;
• Изготовление восковых образцов и создание деревянной модели. Она собирается таким образом, чтобы обеспечить доставку расплава ко всем труднодоступным частям отливки;
• Создание оболочки пресс-формы, когда вся восковая модель окунается в керамическую суспензию, покрывается песчаной оболочкой и отправляется на сушку. Эти циклы повторяются до тех пор, пока не будет создана оболочка желаемой толщины, которая устанавливается по размерам и конфигурации готовой отливки. После высыхания керамической оболочки она становится достаточно прочной, чтобы удерживать расплавленный металл во время литья.
• Удаление воска, для чего вся сборка помещается в паровой автоклав, чтобы растопить практически весь воск (остатки, пропитанные керамическим составом, сжигаются в печи). Тогда же удаляются и литники;
• Расплавление и литьё. Форму предварительно нагревают до определенной температуры и заполняют расплавленным металлом, создавая металлическую отливку. С помощью процесса литья по выплавляемым моделям можно получить готовый продукт из любого сплава. В зависимости от его химического состава можно применить плавку на воздухе или в вакууме. Вакуумная плавка используется тогда, когда в сплаве присутствуют реактивные элементы.
• Заключительные операции. После того, как отливка окончательно остынет, оболочка кристаллизатора отделяется от отливки путем вытеснения. При этом отрезаются остатки каналов, литников, а, при необходимости, выполняется пескоструйная обработка, шлифовка и механическая доводка отливки до размерам, обусловленным чертежом изделия.

Технология включает стадию неразрушающего контроля, для чего используется флуоресцентный, магнитопорошковый, рентгенографический или другие методы проверки качества.

• Широкий диапазон массы получаемых отливок – от мелких до 300…350 кг.
• Универсальность и сложность формы, включая и такие, которые нельзя получить металлорежущей обработкой на станках.
• Минимизация последующей механической доводки.
• Высокая точность и низкая шероховатость готовой поверхности.

Литьё по выплавляемым моделям — хорошая альтернатива сварке, поскольку многие компоненты можно объединить в одну отливку сложной формы.

Поскольку инструмент довольно сложен в изготовлении, то данная технология полностью окупает себя в условиях серийного и массового производства.

Подбор специалистов

Эта профессия предполагает производство чугунных, стальных или цветных металлических деталей различными процессами литья, а также периодическое проведение испытаний материалов с целью обеспечения качества. Специалист современного литейного цеха – обрубщик, плавильщик, формовщик — должен знать различные типы пресс-форм и материалов, обработку литейных инструментов, химические процессы, происходящие во время литья.

Профессиональная подготовка включает в себя:

• Теоретическое профессиональное обучение;
• Практику в компании непосредственно на рабочих местах;
• Стажировку или прохождение курсов переподготовки.

Последний этап предназначается для специалистов литейного производства, желающих повысить свою квалификацию. Среди них могут быть операторы производства, инженеры, менеджеры, металлурги, персонал подразделений, обеспечивающих качество, специалисты по охране труда.

В обязательную программу подготовки или переподготовки входят:

1. Основы металлургических процессов (материалы, термодинамика).
2. Виды оборудования.
3. Вторичные металлургические процессы (заливка, перемешивание металла, охлаждение).
4. Пресс-формы, их проектирование и обслуживание.
5. Дефекты литья.
6. Моделирование литейных процессов.

Откуда идут поставки сырья и оборудования

В качестве основных химических компонентов применяются ферросплавы, соли щелочных металлов, борная кислота, бентонит и др. Основные поставщики и условия поставки представлены в таблице:

Используется отечественное сырьё, а также поставляемое из Китая, Швеции, Украины.

Литейное производство – отрасль металлургии

Литейное производство– отрасль машиностроения, технологическими про­цессами которой получают литые заго­товки (отливки) для деталей машин. Характерной особенностью ли­тейного производства является универ­сальность – возможность получения са­мых разнообразных по массе, конфигура­ции, механическим и эксплуатационным свойствам фасонных заготовок (отливок) из чугуна, стали и сплавов цветных ме­таллов. Литейное производство – один из на­иболее распространенных методов фор­мообразования заготовок. По сравнению с другими методами получения заготовок литье позволяет изготовлять отливки практически не ограниченных габаритных размеров и массы из всех сплавов, в том числе из сплавов, не поддающихся пла­стической деформации и трудно обраба­тываемых резанием.

Литая заготовка (отливка) получается путем заливки расплавленного металла во внутреннюю полость литейной формы, которая по конфигурации соответствует изготовляемой детали. При охлаждении зали­тый металл затвердевает и в твердом со­стоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. В про­цессе кристаллизации формируются ме­ханические и эксплуатационные свойства литых заготовок, определяемые макро- и микроструктурами сплава, его плотно­стью, наличием и расположением в нем неметаллических включений, развитием в отливке внутренних напряжений.

Производство отливок – сложный многостадийный процесс с многократным перемещением большого количества различных материалов, смесей, стержней, форм, модельно-опочной оснастки, отливок, отходов.

Технологический процесс изготовления отливок включает: изготовление моделей и стержневых ящиков; подготовку формовочных материалов и приготовление формовочных смесей; изготовление форм и стержней и их сборку; подготовку шихтовых материалов; получение жидкого металла и заливку его в формы; выбивку, обрубку и очистку отливок; термическую обработку литья (в некоторых случаях); контроль качества отливок; исправление брака и окраску.

При изготовлении отливок роль основного инструмента выполняет ли­тейная форма. Литейные формы изготавливают из различных материалов и в зависимости от свойств последних подразделяются на две группы: разовые и многократные.

Разовые формы используют для получения одной отливки, для их изготовления применяют песчано-глинистые, песчано-масляные, термореактивные и другие формовочные смеси. Многократные (постоянные) формы выдерживают многократное заполнение металлом. Эти формы изготавливают из чугуна, стали и цветных металлов и сплавов. Постоянные формы применяют при специальных способах литья – кокильном, центробежном, под давлением и др.

Изготовление литейной формы тем или иным способом называется формовкой. Для осуществления процесса формовки необходима литейная технологическая оснастка

: модели, стержневые ящики, модельная плита, опока и другие приспособления.

Рис. 3.1. Отливка с литниковой системой и стержнем: Рис. 3.2. Опока

1 – отливка; 2 – стержень; 3 – прибыль;

4 – литниковая система

Литейная форма заливается металлом через каналы, называемые литниковой системой. Заполнение формы металлом может быть свободным (под действием силы тяжести металла) или принудительным (под действием центробежных сил, вакуума или внешнего давления). Металл, заполнив внутреннюю полость формы, кристаллизуется в ней и образует литую заготовку. Затвердевание в значительной степени зависит от условий теплообмена между металлом и формой. В разовых формах кристаллизация и охлаждение протекают в естественных условиях медленно, в результате чего структура отливок становится неравномерной. Наиболее плотный и качественный металл с наилучшими механическими свойствами расположен вблизи от поверхности отливки. В центральных районах структура крупнозернистая, механические свойства пониженные. Повышенная скорость охлаждения способствует улучшению качества отливки, структура получается более мелкозернистой, что существенно повышает механические свойства отливки.

Наружные очертания отливки образуются стенками полости формы, а внутренние полости, отверстия и сложные поверхности – с помощью вставок в литейные формы, называемые стержнями. Стержни устанавливают внутри формы в процессе сборки перед заполнением металлом, а после кристаллизации металла извлекают из формы.

Процесс извлечения отливки из формы и стержня из отливки называется выбивкой. После выбивки отливки подвергаются очистке от остатков формовочной и стержневой смеси, от них отделяется литниковая система, зачищаются все неровности и шероховатости. Эти процессы называются очисткой и зачисткой.

Читайте также: Глава 10 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ

Литое изделие может быть заготовкой с последующей механической обработкой перед сборкой или деталью, поступающей на сборку без предварительной механической обработки.

Литье в разовые песчаные формы.В песчаных формах производят около 80 % всего объема выпуска отливок. Способ позволяет получать отливки самой разнообразной конфигурации и размеров, из различных литейных сплавов, в условиях как единичного, так и массового производства. Материалами отливок являются чугуны, углеродистые и легированные стали, медные, алюминиевые, магниевые сплавы. Литниковая форма в большинстве случаев состоит из двух полуформ: верхней и нижней, которые получают уплотнением формовочной смеси вокруг модели в специальных металлических рамках – опоках. Наличие двух полуформ необходимо для извлечения деревянной или металлической литейной модели из формы. Последовательность операций изготовления формы по двухсто­ронней разъемной модели методом ручной формовкипоказана на рис. 3.3.

Модельную плиту 2 с моделями низа 3 и верха 4 (рис. 3.3, а

) устанавли­вают на одну из опок 1 и накрывают другой опокой 5. Мо­дель низа припыливают разделительным слоем 6 или опрыскивают через пульверизатор керосином или разведенным мазутом (рис. 3.3,
б
). Затем в опоку 5 (рис. 3.3,
в
) слоями засыпает­ся и утрамбовывается пневматическими или ручными трамбовками 8 формовочная смесь 7. Верхний слой смеси срезают до верхнего уров­ня опоки. С помощью средств механизации поворачивают всю сис­тему в сборе на 180°. На штырь шлакоуловителя устанавливают стояк с литниковой чашей 9 (рис. 3.3,
г
). Затем поднимают полуфор­му верха (рис. 3.3,
д
), удаляют из опок модель с модельной плитой и элементы модели литниковой системы. При необходи­мости исправляют дефекты полуформы и присту­пают к сборке формы. В процессе сборки в полуформу низа устанав­ливают отдельно изготовленный и высушенный стержень 10 (рис. 3.3,
е
), после чего ее закрывают полуформой верха, скрепляют опоки (или форму нагружают грузом) и заливают расплавленным металлом. После за­твердевания металла и охлаждения отливки до определенной для ка­ждого сплава температуры форма разрушается, отливка подается на обрубку и очистку, а опоки – на повторный цикл формовки.

Рис. 3.3. Технология изготовления форм вручную:

– установка опок;
б
– нанесение разделительного покрытия;
в
– набивка полуформы низа;
г
– набивка полуформы верха;
д
– удаление модели; ;
е
– сборка формы

Машинная формовка. Машины позволяют механизировать следующие операции: установку опок на машину, засыпку формовочной смеси в опоку, уплотнение формовочной смеси, удаление моделей из формы, транспортирование и сборку форм. При машинной формовке большое значение приобретает модельная оснастка. Обычно машинную формовку выполняют по металлическим моделям, установленным на модельные плиты. Разработаны различные типы модельной оснастки, позволяющей универсальную модельную плиту быстро укреплять на машине. Применяются следующие основные типы формовочных машин: прессовые, встряхивающие, пескометные.

Стержни изготовляют ручными и машинными способами. При ручном способе стержни изготовляют в стержневом ящике или с помощью шаблонов, при машинном – только в стержневых машинах.

Специальные методы литья в разовые формы. К этим методам относятся: литье в оболочковые формы; литье по выплав­ляемым, газифицируемым, выжигаемым моделям.

Литье в оболочковые формы. При данном методе литья формы изготавливаются по горячим металлическим моделям. Формовочные смеси для оболочек содержит огнеупорный материал (например, кварцевого песка) и органические связующие – термореактивные смолы (например, пульвербакелит).

Оболочковая форма состоит из двух полуформ с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема и стержней. После затвердевания отливки оболочковая форма легко разрушается. Способы изготовления оболочковых форм и стержней мно­гообразны. Один из них – свободная засыпка смеси на поверхность мо­дели или в полость стержневого ящика.

Для изготовления оболочковых форм в производстве используют различные типы машин, основное назначение которых формирование и съем оболочек. Процесс легко поддается механизации и автоматизации.

Технология литья этим способом включает: 1) операции приго­товления песчано-смоляной смеси; 2) получения по модельной оснастке оболочковых полуформ; 3) сборки форм и их за­ливки.

Читайте также: Нержавеющая профильная хромированная труба. Хромированная нержавеющая сталь

Оболочковые полуформы получают на модельных плитах, нагретых до 200…250° С. Толщина оболочковой полуформы зависит от времени выдержки смеси на модели. В течение 15…20 с образуется оболочковая полуформа толщиной 2…8 мм. Литейную форму получают сборкой (например, склеиванием) полученных полуформ. Процесс изготовления полуформ, их сборка и заливка

показаны на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Литье в оболочковые формы:

– деталь;
б
– нагревание модели;
в
– установка модели на ящике со смесью;
г
– выдержка смеси на модели;
д
– удаление непрогретой смеси;
е
– удаление корковой формы;
ж
– сборка и заливка формы

Разъемная модель 1 вместе с модельной плитой 2 нагрева­ются в печи до 200…250 °С и устанавливаются на поворотный бун­кер 3 со смесью песка и пульвербакелита 4. Затем бункер поворачива­ется на 180° и выдерживается в течение 15…25 с в таком положении. За это время прогревается слой смеси толщиной 6…10 мм и после по­ворота бункера в исходное положение на модели остается слой песка 5, скрепленный расплавленной смолой. Модельную плиту вместе с моделью и полутвердой оболочкой помещают в печь, где она при температуре 300.. 350 °С затвердевает в течение 50…60 с. С помощью выталкивателей оболочку снимают с модели, в нее уста­навливают оболочковый или обычный стержень 6, скрепляют струб­цинами или склеивают со второй оболочковой полуформой. Соб­ранную форму устанавливают в опоки 7 и в зазор между формой и опокой засыпают песок или чугунную дробь 8. Применение опорного слоя позволяет увеличить жесткость формы, что особенно важно при изготовлении крупных отливок. Оболочковые стержни изготавливают аналогичным способом.

Так как отвердение смеси происходит на модели, а для приготовления смеси используют мелкий песок, литье в оболочковые формы повышает точность отливок и снижает шероховатость их по­верхности. Часть поверхностей заготовок не требует механической обработки. Наиболее рационально применение литья в оболочковые формы при массовом и крупносерийном производствах.

Литьем по выплавляемым моделям изготавливают отливки в массовом производстве, когда необходимо получить сложные заготовки или готовые детали с большим числом мелких отверстий, пазов, каналов или детали из труднодеформируемых сплавов с высокой температурой плавления. Среди методов литья метод литья по выплавляемым моделям является самым длительным и трудоемким технологическим процессом. Экономичность достигается правильно выбранной номенклатурой выплавляемых деталей, у которых шероховатость поверхности и точность размеров могут быть обеспечены в литом состоянии и требуется механическая обработка только отдельных поверхностей.

Изготовление отливок в многократных формах.В большинстве случаев многократные формы изготовляют из металла. Это кокили, пресс-формы для литья под давлением, кристаллизаторы для непрерывного литья, изложницы для центробежного литья. Они имеют точные размеры, низкую шероховатость ра­бочих поверхностей; обладают высокой теплопроводностью, но отличаются от разовых песчаных форм сложностью конструк­ции.

Экономическая эффективность способов литья в металличе­ские формы зависит от стойкости форм, которая оценивается числом заливок их металлом от начала работы до износа. Для сохранения рабочих поверхностей металлических форм на них наносят термостойкие и теплоизоляционные покрытия. Толщи­на слоя поверхностного покрытия регулирует интенсивность те­пло-обмена между отливкой и формой. Стойкость металлической формы тем выше, чем больше толщина покрытия и меньше ко­эффициент теплопроводности этого покрытия, чем ниже темпе­ратура заливки и выше начальная температура формы. Постоян­ство температуры формы снижает интенсивность термических ударов при заполнении ее жидким металлом и сохраняет посто­янство

геометрических размеров отливок, а также их точность.

Литье в кокиль получило широкое распро­странение для изготовления отливок из черных и цветных сплавов.

Кокиль– это металлическая разъемная или неразъемная, многократно используемая литейная форма, изготовляемая из чугуна, стали, алюминиевых сплавов или меди. Он служит для образования наружных очерта­ний отливки, внутренние полости и отверстия образуются с по­мощью стержней. Металлическая форма обладает повышенной теплопроводностью, что влияет на процесс формирования от­ливки. В кокилях получают точные отливки (12…14 квалитета точности) с параметром шероховатости = 40…10 мкм.

Экономическая целесообразность литья в металлические формы во многом зависит от стойкости форм, их долговечности и стоимости. Рациональная область использования – массовое и крупносерийное производство отливок ответственного назначения из чугуна и стали массой до 200 кг.

В литейных цехах применяют автоматизированные линии, оснащенные карусельными кокильными машинами (это поворотная машина, на которой расположено восемь кокилей). Поворот карусели совершается периодически гидроприводом. Вода для охлаждения кокилей подводится через центральную колонку, а затем по трубопроводам к кокилям.

На кокильных машинах производят следующие технологические операции: нанесение покрытий; установку стрежней; сборку кокиля; заливку металла в кокиль; разборку кокиля; выталкивание готовой отливки; съем и передачу отливки на транспортное устройство.

Литье в облицованные кокили

. Облицованный кокиль– это металлическая форма с термо­изоляционной облицовкой на основе термореактивных смол (оболочковые смолы), изготавливаемая путем надува термореак­тивной смеси в зазор, образованный предварительно нагретым кокилем и моделью.

Центробежное литье – это способ получения литых загото­вок при заливке металла во вращающиеся литейные формы, установленные на литейные центробежные машины с горизонтальной, вертикальной и наклонной осью вращения. Как заливка расплавленного металла, так и формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, которые отбрасывают заливаемый металл к стенкам формы, где он и затвердевает в виде пустотелой отливки. Для центробежного литья используют различные литейные формы: металлические (изложницы), песчаные, комбинированные (песчано-металлические), керамические, оболочковые и др.

Для центробежного литья применяют специальные машины. Они бывают шпиндельные и роликовые. Для литья коротких втулок, гильз, колец используют шпиндельные машины с горизонтальной осью вращения, для литья чугунных труб – роликовые машины с горизонтальной осью, а для изготовления фасонных отливок – машины с вертикальной осью вращения.

Преимущества метода являются относительно высокая плотность отливок вследствие малого количества межкристаллических пустот; получения отливок внутренних полостей трубных заготовок без применения стержней; большая экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы; возможность получения двухслойных заготовок, что достигается поочередной заливкой в форму различных сплавов (сталь и чугун, чугун и бронза). Наиболее рационально использовать этот метод для получения отливки, имеющие форму тела вращения (труб, гильз, втулок, колец и т. д.).

Непрерывное литье– это способ получения отливок большой протяженности постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи рас­плавленного металла в водоохлаждаемую форму – кристаллизатор, дальнейшем затвердевании металла и вытягивании из него сформированной части отливки. В зависимости от направления вытягивания различают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье. Непрерывное литьепредназначено для получения заготовок из черных и цветных сплавов разнообразного профиля.

Установ­ки для непрерывного литья бывают вертикального и горизон­тального типа. Расплав заливают в металлоприемник, откуда он поступает в водоохлаждаемый кристаллизаторс графитовой вставкой. Применение графита обусловлено тем, что он обладает высокой теплопроводностью и термостойкостью, достаточной прочно­стью при высоких температурах и низким коэффициентом теп­лового расширения, он плохо смачивается расплавленным ме­таллом и не требует смазки. Кристаллизатор изготовляют легкоотьемным от металлоприемника, что делает возможным быструю переналадку установки на любой профиль. Из кристаллизатора заготовканепрерывно вытягивается тянущим устройством,

а кристаллизатор посто­янно заполняется жидким металлом. Таким образом, процесс литья может протекать непрерывно.

Читайте также: Технические характеристики электродов согласно ГОСТ 9466-75

Литье под давлением. Суть процесса машинного литья в металлическую форму (пресс-форму) под давлением заключается в том, что литейная форма заполняется расплавов под действием внешних сил, значительно превышающих силы гравитации, а затвердевание отливки протекает под избыточным давлением. Расплавленный металл заполняет пресс-форму под давлением поршня до 350 МПа за доли секунды (от 0,01 до 0,6 с) при скорости 120 м/с. Вследствие гидравлического удара поверхностный слой (толщиной около 0,2 мм) отливок получается плотным, без газовой пористости, пузырьки газа остаются во внутренних сечениях отливки. Металл быстро затвердевает, образуется отливка, которая после раскрытия пресс-формы удаляется выталкивателем.

Литье под давлением используют в основном для получения отливок из цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавах в условиях крупносерийного и массового производства. Реже этим способом литья изготавливают отливки из стали, титана или сплавов на основе олова и свинца.

Положение о литейном цехе

1.1 Полное наименование — Литейный цех; краткое наименование — цех №1.

1.2 Литейный цех является самостоятельным структурным подразделением предприятия ЗАО «Компания», который подчиняется начальнику службы управления производством- заместителю директора литейного завода (далее-заместителю директора литейного завода).

1.3. Начальник литейного цеха подчиняется непосредственно заместителю директора литейного завода.

1.4. Назначение на должность начальника литейного цеха и освобождение от нее производится приказом генерального директора предприятия по представлению заместителя директора литейного завода.

1.5. В своей работе цех руководствуется следующими документами:

-Трудовой кодекс РФ;-приказами, распоряжениями и указаниями генерального директора предприятия;-действующими нормативными и конструкторско-технологическими документами предприятия;— Политикой предприятия в области качества;— документацией системы менеджмента качества;— правилами внутреннего трудового распорядка;-документами по охране труда, действующими нормативными, методическими и иными документами предприятия,регламентирующими различные аспекты деятельности цеха;

-должностными инструкциями, рабочими инструкциями, настоящим положением.

В процессе производственной деятельности цех сотрудничает со смежными подразделениями:-получает от цеха №2 расплавленный металл на литейные конвейера и авто-матические линии;-передает готовые отливки в цех №3 для очистки и сдачи на склады;-передает цеху №4 возврат производства (литники, слитки, отработанную смесь);-подает заявки отделу кадров на прием работников, обучение и повышение квалификации;-направляет в ПЭО предложения по системе оплаты труда и премирования;-подает заявки цехам №5 и №6 на ремонт и техническое обслуживание оборудования;-получает технологические предписания и реализует предложения металлургического отдела по внедрению новых изделий;

— получает из модельного цеха оснастку, передает им алюминиевые заготовки.

2 Цели

2.1.Литейный цех предназначен для изготовления отливок из различных марок чугуна, стали и алюминия.

2.2.Основные стадии технологического процесса:

— подготовка формовочных материалов;— приготовление формовочной и стержневой смеси;— транспортировка смеси по лентам к бункерам;— изготовление земляных стержней;— сушка стержней;— покраска стержней;— изготовление стержней по Gold Box процессу;— транспортировка стержней;— изготовление форм на литейном конвейере, на автоматических линиях, научастке плацевой машинной и ручной формовки;— простановка стержней и сборка форм;— приготовление расплава алюминия в тигельной печи;— транспортировка расплавленного металла на кранах от плавильных печей;— заливка готовых форм;— крисстализация и охлаждение отливок;— выбивка отливок из формы на выбивных установках;— выбивка отливок вручную (ручной плац);— переноска вручную и штабелевка горячих отливок (ручной плац);— подвеска горячих отливок на подвесной конвейер (автоматическую формовочную линию);— погрузка выбитых отливок краном на транспортировку в цех №3 для очистки— уборка просыпей горелой смеси из под выбивных решеток;— уборка просыпей горелой смеси на лентах горелой земли;— очистка элеваторов, миксера, охладителя от налипшей смеси;

— соблюдение режимов формовки и выбивки на автоматическую формовочную линию.

3 Внутренняя структура

3.1Структуру и штатную численность цеха утверждает генеральный директор предприятия.

3.2 Цех имеет участки:

— землеприготовительный комплекс ;— землеприготовительный участок плаца;— формовочные: автоматическая формовочная линия;— участок плацевой машинной и ручной формовки;— стержневой участок ручной формовки;— стержневой участок машинной формовки;

— уборщики литейного цеха (в тоннелях)

4 Функции и задачи цеха

4.1 Организация ритмичной и бесперебойной работы цеха по выпуску продукции.

4.2.Основные стадии технологического процесса:

— подготовка формовочных материалов;— приготовление формовочной и стержневой смеси;— транспортировка смеси по лентам к бункерам;— изготовление земляных стержней;— сушка стержней;— покраска стержней;— изготовление стержней по Gold Box процессу;— транспортировка стержней;— изготовление форм на литейном конвейере, на автоматических линиях,на участке плацевой ручной формовки;— простановка стержней и сборка форм;— приготовление расплава алюминия в тигельной печи;— транспортировка расплавленного металла на кранах от плавильной печи— заливка готовых форм;— крисстализация и охлаждение отливок;— выбивка отливок из формы на выбивных установках;— выбивка отливок вручную (ручной плац);— переноска вручную и штабелевка горячих отливок (ручной плац);— подвеска горячих отливок на подвесной конвейер (автоматическую формовочную линию);— погрузка выбитых отливок краном на транспортировку в цех №75 дляочистки;— уборка просыпей горелой смеси из под выбивных решеток;— уборка просыпей горелой смеси на лентах горелой земли;— очистка элеваторов, миксера, охладителя от налипшей смеси;

— соблюдение режимов формовки и выбивки на автоматической формовочной линии.

4.3 Ведение оперативного учета выполнения графика производства.

4.4 Выполнение номенклатурного плана.

4.5 Совместно со службой подготовки производства осуществлять работы по изготовлению и выпуску новых изделий.

4.6 Повышение производительности труда.

4.7 Соблюдение норм расходов основных и вспомогательных материалов.

4.8 Снижение затрат по использованию основных и оборотных средств.

4.9 Анализ выполнения плана производства в объеме и номенклатуре.

4.10 Осуществление контроля за своевременным обеспечением цеха материалами.

4.11 Выполнение мероприятий по снижению выпуска несоответствующей продукции, улучшению качества продукции.

4.12 Поддержание в рабочем состоянии оборудования цеха, своевременная организация технических осмотров и ремонта оборудования.

4.13 Обеспечение внедрения передового опыта, способствующего улучшению технологии, организации производства и росту производительности труда.

5 Права

Цех в лице начальника цеха имеет право:

5.1 Запрашивать и получать от руководителей и специалистов структурных подразделений необходимую информацию для функционирования цеха.

5.2 Участвовать в подготовке проектов приказов, инструкций, указаний и других документов, связанных с функционированием цеха.

5.3 Визировать документы в пределах своей компетенции. Для осуществления бесперебойного и качественного выполнения работ, производить перемещение работников внутри цеха, с оформлением соответствующих документов и в порядке, предусмотренном ТК РФ.

5.4 Требовать от непосредственного руководителя оказания содействия в решении производственных вопросов касающихся деятельности цеха.

5.5 Издавать приказы и распоряжения по цеху административного и организационного содержания.

6 Основные взаимосвязи литейного цеха с другими структурными подразделениями предприятии

6.1 Цех взаимодействует с подразделениями предприятия:

Читайте также: Крыша из оцинкованного железа: технология работ

6.1.1 С отделом материально-технического снабжения и комплектации по вопросам: получения:лимитных карт на получение материалов, сведений о наличии материалов на складе;

представления: заявок на приобретение основных материалов, инструмента, спец.одежды и т.д.

6.1.2 С планово-экономическим отделом по вопросам:

получения:утвержденных положений об оплате труда и премировании, утвержденного штатного расписания;

представления: проектов штатного расписания, рабочих документов на оплату труда.

6.2.3 С производственно-экономической службой по вопросам:

получения: плана производства, дополнения и изменения к плану производства;

— представления:отчета о выполнении суточного задания и номенклатурного плана, сведения о простоях оборудования.

6.2.4 Со службой подготовки производства по вопросам:

— получения: технологических инструкций, предписаний, нормативных документов по расходу основных и вспомогательных материалов, чертежей; расплавленного металла; завозки материалов на участки;

— представления: заявок на изготовление модельной оснастки, быстроизнашивающихся запчастей; скрапа, литников, слитков, отходов производства; готовых отливок и литников.

6.2.5 С цехами по вопросам:

получения: запасных частей, отремонтированного оборудования;

представления: заявок на ремонт оборудования, изготовления запасных частей.

6.2.6 С отделом кадров по вопросам:

получения: приказов, распоряжений по предприятию;

— представления: заявок на прием работников, графиков отпусков.

7 Ответственность

Начальник цеха несет ответственность:

7.1. За ненадлежащее исполнение или невыполнение своих должностных обязанностей, за причинение материального ущерба в пределах, определенных действующим законодательством.

7.2 За несвоевременное предоставление отчетных документов.

8 Заключение

8.1 Настоящее положение разработано в соответствии с:

— требованиями СТП СМК;— существующей на предприятии организационной структурой;

— штатным расписанием цеха.

8. 2 В настоящее Положение имеет право вносить предложения об его изменении директор по производству, начальник цеха, начальник отдела кадров.

8.3 Сроком введения в действие настоящего Положения считать дату утверждения Положения генеральным директором предприятия.

8.4 Срок действия настоящего Положения — 5 лет.

Начальник цеха В.В. Литейников

Начальник отдела кадров И.И. Иванов

Начальник отдела менеджмента качества В.В. Васильев

Начальник юридического отдела С.С. Сергеев

Выпускаемые ЛМЗ изделия

Конечно же, подобные предприятия являются важнейшей частью народного хозяйства. Выпускают литейные заводы России огромное количество самых разных изделий. Изготавливаются в цехах таких предприятий, к примеру, отливки, чушки, слитки. Производятся на предприятиях этой отрасли промышленности и готовые изделия. Это могут быть, например, колосниковые решетки, канализационные люки, колокола и т. д.

Поставляют чугунно-литейные заводы России производимую продукцию, как уже упоминалось, в основном на предприятия отрасли машиностроения. До 50% выпускаемой такими заводами техники приходится именно на литые заготовки. Могут быть партнерами ЛМЗ, конечно же, и компании других специализаций.

КУЛЗ

Это предприятие было основано в Каменск-Уральском во время войны — в 1942 г. В то время сюда был эвакуирован Балашихинский литейный завод. Позднее мощности этого предприятия возвратили на место. В Каменск-Уральске же начало работать собственное литейное производство.

Во времена СССР продукция КУЛЗ была ориентирована в основном на оборонно-промышленный комплекс страны. В 90-е годы, во времена конверсии, предприятие перепрофилировалось на выпуск товаров народного потребления.

Сегодня КУЛЗ занимается производством фасонно-литейных заготовок, предназначенных как для военной техники, так и для гражданской. В общей сложности предприятие выпускает 150 наименований продукции. Завод поставляет на рынок тормозные системы и колеса для авиационной техники, радиодетали, заготовки из биометалла и металлокерамики и т. д. Головной офис КУЛЗ находится по следующему адресу: г. Каменск-Уральский, ул. Рябова, 6.

Таганрогский литейный завод

Главный офис этого предприятия можно найти по такому адресу: Таганрог, Северная площадь, 3. Основан ТЛМЗ был совсем недавно — в 2015 году. Однако на сегодняшний день его мощности составляют уже около 13 тыс. тонн чугунного литья в год. Возможным это стало благодаря использованию новейшего оборудования и инновационных технологий. В настоящее время Таганрогский ЛМЗ является самым современным предприятием литейной отрасли в стране.

Строился ТЛМЗ всего несколько месяцев. В общей сложности за это время было потрачено около 500 млн рублей. Комплектующие для основной линии производства предприятия приобрели у датских компаний. Печи на заводе установлены турецкие. Все остальное оборудование произведено в Германии. Сегодня 90% продукции Таганрогского завода поставляется на отечественный рынок.

Литье латуни. Литые латунные круги. отливки, чушки

Для фасонного литья применяют сложнолегирован-ные медноцинковые сплавы; простые латуни используют сравнительно редко. Эти латуни имеют недостаточную пластичность при высоких температурах, поэтому склонны к образованию трещин при затрудненной усадке. Латунь склонна к поглощению водорода и образованию газовой пористости. Алюминиевая латунь обладает коррозионной стойкостью в морской воде, поэтому она широко применяется в судостроении, а также в машиностроении при изготовлении тяжелонагруженных деталей. Марганцевую латунь применяют для изготовления жаростойких и коррозионностойких отливок. Легирование этой латуни оловом улучшает коррозионную стойкость в морской воде. Свинцовая латунь используется как антифрикционный материал; свинец улучшает обрабатываемость латуни резанием. Латуни обладают лучшими, чем бронзы, литейными свойствами; они мало подвержены газовой пористости, так как дегазируются парами цинка в процессе плавки. Особенности плавки и литья медных сплавов. Для плавки медных сплавов используют отражательные, дуговые и индукционные печи, футерованные шамотом, динасом или кварцем. При плавке в дуговых печах необходимо учитывать возможность местных перегревов расплава, приводящих к загрязнению расплава окислами и потерям на испарение легколетучих компонентов. С этой точки зрения, такие печи малопригодны для плавки латуней и алюминиевых бронз. При плавке на воздухе медь интенсивно растворяет кислород. Последующее легирование алюминием, марганцем, оловом, цинком и другими компонентами, имеющими большие отрицательные значения изобарного потенциала образования окисла, по сравнению с Cu20 сопровождается раскислением меди и образованием твердых, жидких или газообразных окислов этих элементов. Находясь в дисперсном состоянии, твердые окислы очень медленно выделяются из расплавов и в тех случаях, когда не применяется рафинирование, большая часть их попадает в отливку. Одновременно идет и насыщение водородом. Взаимодействие с газами протекает тем интенсивнее, чем выше температура перегрева расплава. Загрязнению твердыми окислами и насыщению водородом наиболее подвержены алюминиевые и кремниевые бронзы и латуни. Перегрев их выше 1100-1200 °С недопустим. Перед разливкой медные сплавы иногда рафинируют хлористым марганцем (0,03 — 0,1 %) или продувкой азота (0,25-0,5 м3 а 1 щ расплава). Для нейтрализации вредного влияния примесей висмута, сурьмы, мышьяка и свинца медь и двойные латуни обрабатывают присадками кальция (до 0,2%), церия (до 0,3%) или циркония (0,4%) — Измельчение зерна отливок из оловянных и алюминиевых бронз достигается введением ванадия, титана, бора или циркония (0,15-0,2%). Технология изготовления фасонных отливок во многом определяется величиной интервала кристаллизации сплавов и склонностью к окислению в процессе заполнения литейных форм. Для сплавов с узким интервалом кристаллизации (латунь Л68, высокопрочные латуни, алюминиевые бронзы) характерно образование сосредоточенных усадочных раковин и почти полное отсутствие пористости. Изготовление отливок из таких сплавов требует установки массивных прибылей в тепловых узлах. Сплавы с широким интервалом кристаллизации (оловянные бронзы, медноникелевые сплавы, кремнистые бронзы, латуни с низким содержанием цинка (20-30%) нейзильберы и др.) склонны к рассеянной усадочной пористости, компенсация которой в отливках с помощью прибылей малоэффективна. Отливки из сплавов с широким интервалом кристаллизации изготовляют с прибылями или без них.

Крупнейшие литейные заводы России: ЧЛМЗ

Решение о строительстве Череповецкого предприятия было принято в 1950 году. С 1951 г. завод начал выпуск запасных частей для дорожно-строительных машин и тракторов. Все последующие годы, вплоть до перестройки, предприятие постоянно модернизировалось и расширялось. В 2000 г. руководством завода были выбраны следующие стратегические направления производства:

• выпуск печных роликов для металлургических комбинатов;
• производство печей для машиностроительных предприятий;
• насосное литье для химической промышленности;
• изготовление радиаторных нагревателей для печей.

На сегодняшний день ЧЛМЗ — один из основных российских производителей подобной продукции. Его партнерами являются не только машиностроительные предприятия, но и металлургические комбинаты, заводы легкой промышленности, ЖКХ. Офис этого предприятия находится по адресу: Череповец, ул. Стройиндустрии, 12.

Балезинский литейный завод

Это крупнейшее предприятие было основано в 1948 году. Первоначально оно называлось артелью «Литейщик». Специализировался завод в первые годы своего существования в основном на изготовлении посуды из алюминия. Через год на предприятии начали выпускать и чугунное литье. В Балезинский ЛМЗ артель была переименована в 1956 г. Сегодня этот завод выпускает около 400 наименований самой разной продукции. Основным направлением его деятельности является производство печного литья, посуды и хлебопекарных форм. Адрес предприятия: г. Балезин, ул. К.Маркса, 77.

Современные литейные технологии

Современное литейное производство — сложный технологический метод, при нем заготовки металлических деталей получают с помощью заливания расплавленного металлического сплава в специально подготовленную литейную форму; внутри нее находится полость необходимой конфигурации. После затвердения полученную заготовку извлекают и обрабатывают до нужного состояния. Современная литейная промышленность ставит перед специалистами задачу, при которой получаются максимально соответствующие форме заготовки, требующие минимальных затрат для их доработки.

Далее приведено описание самых известных видов литья в современной промышленности.

Литьё в песчаные формы

Это самый малозатратный, при этом весьма грубый метод литья. Благодаря своей дешевизне, способ является наиболее массовым.

Сначала изготавливается литейная модель. Ранее использовали для этих целей дерево, но сегодня гораздо проще выполнить модель с помощью современного 3D-принтера из недорогих полимерных материалов.

Изготовление песчаных форм

Подготовленная модель устанавливается на своеобразной подмодельной плите, сверху на модель надевается ящик без дна (опока). Промежуток между моделью и ближайшими стенками опоки забивается песком или заранее заготовленной смесью песка со специальным связующего. Для сложных вещей используют две полуформы (2 опоки), плоскость их соприкосновения — это место разъема. Модель извлекают, полученные полуформы соединяют и затем производят отливку. Для заливки металла непосредственно в песко-формовочной смеси делают литники — специальные отверстия. По окончании застывания заготовку извлекают, удаляют облой, литники и обрабатывают поверхность до стандартного качества.

В настоящее время литьё в разовые песчаные формы позволило применять вакуумируемые формы, приготовленные из сухого специального песка без применения связующего.

Технология непрерывного литья

При изготовлении отливок непрерывным литьем расплавленное сырье из металлоприемника через графитовый пустотелый полустержень поступает в кристаллизатор с обязательным водным охлаждением, при затвердевании вытягивается специальным устройством. Такие заготовки позднее обрезают по необходимым размерам.

Используют непрерывное литье с целью получения полуфабрикатовиз чугуна, цветных, драг. металлов. Заготовки не могут иметь посторонних включений, пористости, раковин благодаря созданию узконаправленного потока затвердевания металла. Эта особенность делает данный способ непревзойдённым для изготовления качественной проволоки.

Литье по газифицируемым выжигаемым моделям

При методе литья по газифицируемым моделям стала существовать возможность не удалять одноразовую модель из отливочной созданной формы перед заливкой. Либо такие исходники удаляются при помощи выжигания, растворения и др. Благодаря дешевизне пенополистирола этот способ часто применяется для изготовления отливок разного художественного назначения. Его хорошо использовать для единичных экземпляров элементарных отливок, например накладок с несложным орнаментом, фирменных досок и др.

При изготовлении модели гранулы пенополистирола обязательно подвспенивают для активного роста. Далее укладывают сырье в пеноформы и вторично нагревают. При этом начинается реактивный процесс расширения и спекания помещенных гранул, в результате возникшего давления пенополистирол заполняет все пустоты внутри формы. Соединение различных элементов производят простейшим склеиванием, применяя составы, не влияющие агрессивно на химические особенности исходника и полностью выгорающие при нагревании.

Формование газифицируемых моделей необходимо производить в песчано-глинистые, самотвердеющие, жидкостекольные смеси. Большим преимуществом этого прогрессивного метода становится возможность простого формования в песок при отсутствии связующего. При этом песок в формовке не может смешаться с заменяющим модель металлом.

Способ литья в оболочковые формы

Оболочковый способ литья — это технология получения металлических отливок в формах, выполненных по модельной горячей оснастке из специально смешанных песчано-смоляных составов. Такие формы обладают прочностью, податливостью, газопроницаемостью, негигроскопичностью.

Оболочковые формы обладают следующими свойствами: достаточной прочностью, газопроницаемостью, податливостью, негигроскопичностью.

Процесс оболочкового литья начинается с покрытия термореактивной смолой заранее подогретой площадки, на которой установлена обезжиренная металлическая модель. При нагревании первоначальный состав плавится, образуется полутвердая оболочка. С целью удаления избыточной массы смолы форму с модельной плитой переворачивают, позже дополнительно нагревают. После отвердевания оболочку — полуформу удаляют с матрицы, соединяют методом склеивания или же скрепления с другой половиной. Затем помещают готовую оболочковую форму в ранее изготовленную опоку и далее заполняют её плотно формовочной смесью. После заливки такая форма разрушается.

Литье под давлением

При изготовлении полуфабриката литьем под давлением пользуются только металлическими формами, но при этом заливку горячего расплава в подготовленную пресс-форму производят под давлением.

Этот способ является довольно высокопроизводительным, обеспечивая при том высокое качество структуры поверхности. Данным методом обычно льют цветные металлы. Диапазон размеров отливок очень разный — от одного г. до нескольких, а порой и десятков кг. Применяют этот вид литья в основном для различного массового производства пустотелых изделий чаще всего простой конфигурации.

Центробежное литье

Центробежный способ предполагает формирование отливок под резким воздействием возникших сил внутри раскручивающейся формы, свободным методом залитой расплавом. Так производят полуфабрикат из черных и сплавов многих цветных металлов. Сейчас разработаны специализированные установки для бережного центробежного литья драгоценных металлов.

Главным и основным преимуществом представленного способа является непревзойденно высокая, при анализировании с другими видами, плотность получаемой кристаллической структуры используемого металла. Эта особенность придает прекрасные механические свойства требуемым заготовкам.

Данный вид литья возможно производить на машинах с различными осями вращения — вертикальной или же горизонтальной. Для него применяются песчаные, металлические, также оболочковые или формы (опоки) по восковым моделям.

Кокильное литье

Литьем в кокиль принято считать получение заготовки путем заливки расплава в многоразовый металлический кокиль. При этом происходит довольно скорый отвод тепла через высокотеплопроводный материал формы, поэтому поверхность отливки, ее механические особенности получаются значительно более высокого уровня, чем у абсолютного большинства других способов.

Интереснейшей особенностью представленного метода является уникальная возможность множественного использования изготовленной однократно металлической формы. Ее значительная прочность может позволить очень точно копировать конфигурацию поверхности, получая одновременно высочайшее качество металла. Благодаря большой теплопроводности кокиля изделие быстро затвердевает, соответственно увеличивается скорость изготовления полуфабриката.

Метод литья по выплавляемым моделям

Сегодня в художественной промышленности популярнейшим методом становится литьё по выплавляемым моделям. Современная технология представляет собой предварительное изготовление высокоточного образца из любого легкоплавкого материала, зачастую воска. Такую модель заливают специальной смесью — формомассой. После затвердевания из неё вытапливают восковые заготовки, получая литейную форму. В полученные полости необходимо залить расплав. Застывая, он образует заготовки будущих изделий.

Подробное описание литья по выплавляемым моделям наши читатели могут найти в разделе «Технологические процессы на ВЮЗ «Русское серебро». Мы применяем именно этот вид. Сейчас техника литья смогла не только не потерять главенствующей роли в ювелирной промышленности, а напротив, открылись её новые удивительные возможности. Эта тенденция стала необходимейшим связующим звеном между уникальным искусством художника-ювелира и современным ювелирным производством.

Исключительные авторские права на информацию, размещенную на данном сайте, в том числе на фотографии и товарный знак, принадлежат ООО Волгореченский Ювелирный Завод «Русское серебро». Произвольное копирование и несанкционированное использование объектов интеллектуальной собственности категорически запрещено.

Источник https://miminonino.ru/metally-i-splavy/sovremennye-litejnye-tehnologii.html

Источник https://separett.su/stal-i-obrabotka/tehnologiya-litejnogo-proizvodstva.html

Источник https://russiansilver.ru/company/tekhnologii/sovremennye-liteynye-tekhnologii/