Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования
Показана планировка проекта цеха литья по газифицируемым моделям для получения 1500 т отливок в год как пример реконструкции части действующего цеха. Реконструированные участки позволяют выпускать около 23,5 т отливок на одного работающего в год при съеме не менее 2,5 т отливок в год с 1 м2 площади....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49879 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования / К.Х. Бердыев, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 4. — С. 8-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49879 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бердыев, К.Х. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. 2013-09-29T14:00:29Z 2013-09-29T14:00:29Z 2010 Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования / К.Х. Бердыев, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 4. — С. 8-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49879 621.744.072.2 Показана планировка проекта цеха литья по газифицируемым моделям для получения 1500 т отливок в год как пример реконструкции части действующего цеха. Реконструированные участки позволяют выпускать около 23,5 т отливок на одного работающего в год при съеме не менее 2,5 т отливок в год с 1 м2 площади. Отличие от традиционных литейных цехов состоит в отсутствии смесеприготовительного и стержневого участков, а также установке на открытом воздухе, у внешней стены цеха линии охлаждения оборотного песка. Показано планування проекту цеху лиття за моделями, що газифікуються для отримання 1500 т литва на рік як приклад реконструкції частини діючого цеху. Реконструйовані дільниці дозволяють випускати близько 23,5 т виливків на одного працюючого в рік при зніманні не менше 2,5 т виливків на рік з 1 м2 площі. Відмінність від традиційних ливарних цехів полягає у відсутності дільниць виготовлення сумішей і стрижнів, а також встановленні на відкритому повітрі, біля зовнішньої стіни цеху лініі охолодження оборотного піску. Shown planning project workshop on Lost Foam Casting process to produce 1500 tons of castings per year as an example of reconstruction of the existing foundry. The shop allows you to produce about 23.5 tons of castings per 1 worker per year, with the renting of not less than 2,5 tons of castings per year from 1 m2 area. Unlike traditional foundries is the absence of Mixture and rod sections, and line cooling circulating sand installed in the open air at the outer wall of the shop. Статья написана по опыту работы ряда отделов ФТИМС НАН Украины под руководством профессора О.И. Шинского. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования Структура цеху лиття за моделями, що газифікуються та особливості його проектування Structure of the foundry on Lost Foam Casting process and features of its design Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| spellingShingle |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования Бердыев, К.Х. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. |
| title_short |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| title_full |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| title_fullStr |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| title_full_unstemmed |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| title_sort |
структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования |
| author |
Бердыев, К.Х. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. |
| author_facet |
Бердыев, К.Х. Дорошенко, В.С. Шинский, И.О. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Структура цеху лиття за моделями, що газифікуються та особливості його проектування Structure of the foundry on Lost Foam Casting process and features of its design |
| description |
Показана планировка проекта цеха литья по газифицируемым моделям для получения 1500 т отливок в год как пример реконструкции части действующего цеха. Реконструированные участки позволяют выпускать около 23,5 т отливок на одного работающего в год при съеме не менее 2,5 т отливок в год с 1 м2 площади. Отличие от традиционных литейных цехов состоит в отсутствии смесеприготовительного и стержневого участков, а также установке на открытом воздухе, у внешней стены цеха линии охлаждения оборотного песка.
Показано планування проекту цеху лиття за моделями, що газифікуються для отримання 1500 т литва на рік як приклад реконструкції частини діючого цеху. Реконструйовані дільниці дозволяють випускати близько 23,5 т виливків на одного працюючого в рік при зніманні не менше 2,5 т виливків на рік з 1 м2 площі. Відмінність від традиційних ливарних цехів полягає у відсутності дільниць виготовлення сумішей і стрижнів, а також встановленні на відкритому повітрі, біля зовнішньої стіни цеху лініі охолодження оборотного піску.
Shown planning project workshop on Lost Foam Casting process to produce 1500 tons of castings per year as an example of reconstruction of the existing foundry. The shop allows you to produce about 23.5 tons of castings per 1 worker per year, with the renting of not less than 2,5 tons of castings per year from 1 m2 area. Unlike traditional foundries is the absence of Mixture and rod sections, and line cooling circulating sand installed in the open air at the outer wall of the shop.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49879 |
| citation_txt |
Структура цеха литья по газифицируемым моделям и особенности его проектирования / К.Х. Бердыев, В.С. Дорошенко, И.О. Шинский // Металл и литье Украины. — 2010. — № 4. — С. 8-16. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT berdyevkh strukturacehalitʹâpogazificiruemymmodelâmiosobennostiegoproektirovaniâ AT dorošenkovs strukturacehalitʹâpogazificiruemymmodelâmiosobennostiegoproektirovaniâ AT šinskiiio strukturacehalitʹâpogazificiruemymmodelâmiosobennostiegoproektirovaniâ AT berdyevkh strukturacehulittâzamodelâmiŝogazifíkuûtʹsâtaosoblivostíiogoproektuvannâ AT dorošenkovs strukturacehulittâzamodelâmiŝogazifíkuûtʹsâtaosoblivostíiogoproektuvannâ AT šinskiiio strukturacehulittâzamodelâmiŝogazifíkuûtʹsâtaosoblivostíiogoproektuvannâ AT berdyevkh structureofthefoundryonlostfoamcastingprocessandfeaturesofitsdesign AT dorošenkovs structureofthefoundryonlostfoamcastingprocessandfeaturesofitsdesign AT šinskiiio structureofthefoundryonlostfoamcastingprocessandfeaturesofitsdesign |
| first_indexed |
2025-11-26T02:44:56Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:44:56Z |
| _version_ |
1850608860987916288 |
| fulltext |
� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
black metallurgy, technological structure, base industries, gross domestic product, production
and consumption of steel, base mashinostroenie, fuel and energy complex, state administra-
tion, technological development
Keywords
Yefimenko G., Samaraj V., Neshadim V., Cimbal M., Klimenko V., Pawlishin T.
About urgent tasks of development of black metallurgy as main base
industry of economy of Ukraine. Report 2
The analysis of position of black metallurgy in Ukraine is resulted and the ways of exit from a crisis are offered.
Summary
Поступила 19.11.09
УДК 621.744.072.2
К. Х. Бердыев, В. С. Дорошенко, И. О. Шинский *
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
Структура цеха литья по газифицируемым моделям
и особенности его проектирования
Показана планировка проекта цеха литья по газифицируемым моделям для получения 1500 т отливок в год как
пример реконструкции части действующего цеха. Реконструированные участки позволяют выпускать около
23,5 т отливок на одного работающего в год при съеме не менее 2,5 т отливок в год с 1 м2 площади. Отличие
от традиционных литейных цехов состоит в отсутствии смесеприготовительного и стержневого участков, а
также установке на открытом воздухе, у внешней стены цеха линии охлаждения оборотного песка.
С
труктурные изменения литейного производства,
отмеченные в современной технической перио-
дике, характеризуются следующими тенден-
циями [1]. Многие литейные заводы в Европе
закрываются, в Англии их уже единицы, в Германии
количество чугуно- и сталелитейных заводов в 1991-
2006 гг. уменьшилось с 492 до 266 (почти в 2 раза)
при спаде численности рабочих мест на 30-40 %. Ли-
тейное производство, как экологически вредное, пе-
реносится в Турцию, Украину, Россию. Отслеживая
эти процессы, в 2009-2010 гг. IFC (Международная
финансовая корпорация, член Группы Всемирного
Банка) при информационной поддержке Российской
ассоциации литейщиков [2] финансирует проект «По-
вышение ресурсоэффективности машиностроения и
литейного производства в России», в рамках кото-
рого IFC предполагает инвестировать 250 млн. дол.
США в проекты модернизации российских промыш-
ленных предприятий. Отвечая на вопрос, как Украи-
не достойно реагировать на существующие вызовы
в этой сфере, обратимся к одному из ресурсосбере-
Ключевые слова: проект цеха, литье по газифицируемым моделям, проектирование, планировка, съем,
ФТИМС
гающих литейных процессов, в котором отечествен-
ные литейщики обладают приоритетами в виде бо-
лее 100 патентов, а также выпускают полный ком-
плекс оборудования для цехов производительно-
стью 100-5000 т отливок в год.
В последние годы в США, Китае, европейских
странах интенсивно внедряется литье по газифици-
руемым моделям (ЛГМ) как наиболее недорогой и
мало загрязняющий окружающую среду способ по-
лучения точных отливок. Дженерал Моторс, Форд,
БМВ, Фольксваген, Пежо-Ситроен, Рено, Фиат и ряд
других фирм автостроения в 1980-1990 гг. полно-
стью перешли на изготовление отливок блоков ци-
линдров, головок блока, коленвалов и ряда других
деталей наиболее массовых двигателей методом
ЛГМ [3]. Необходимо отметить, что США и СССР
являются пионерами и основными патентодержате-
лями по ЛГМ. К сожалению, в России, Украине и дру-
гих странах СНГ эта технология внедряется слабо.
Сдерживающими факторами освоения этого про-
грессивного способа (кроме традиционных эконо-
* По опыту работы ряда отделов ФТИМС НАН Украины под руководством профессора О. И. Шинского
� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010� �МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
мических трудностей внедрения новых разработок,
включая отсутствие налоговых льгот при вложении
денег в высокотехнологичные «ноу-хау»), по мнению
авторов, служат устарелые стереотипы мышления
литейщиков. Разрозненная техническая информа-
ция о структуре производства (участка, цеха) ЛГМ
не дает достаточных оснований промышленникам
на существующих технологически устаревших пред-
приятиях переходить на новый, неизвестный им
производственный процесс. Опыт внедрения этого
процесса в Польше, Румынии, Вьетнаме и на не-
скольких украинских предприятиях показывает, что
благодаря преимуществам ЛГМ инвестиции в него
быстро окупаются (за 2-3 года). Цель этой статьи
– дать представление о современном цехе, выпус-
кающем отливки по ЛГМ процессу, его минимально
необходимом технологическом оборудовании и его
отличиях от цехов других способов литья.
Пределы развеса отливок при ЛГМ впечатляющие,
специалистами ФТИМС НАН Украины отработаны
технологии получения отливок массой от 100 г до 5 т
и более из различных металлов – чугуна, стали, алю-
миниевых, медных и специальных сплавов. Литейный
цех, работающий по ЛГМ процессу, отличается от
цехов литья в песчаные формы со связующим струк-
турой, технологическим процессом и оборудовани-
ем, материальным и энергетическим обеспечением,
специализацией и количеством персонала. Отличия
ЛГМ от других методов литья не касаются процес-
са получения жидкого металла, плавильное отделе-
ние с шихтовым хозяйством не требует изменения.
Определение необходимой массы жидкого металла
производится по давно применяемой методике с
учетом того, что допуски на последующую механиче-
скую обработку элементов отливки (отверстий, па-
зов, наружных и внутренних размеров) составляют
0,2-0,5 мм и зависят, в основном, от способа получе-
ния пенополистироловой (ППС) модели.
Коренное отличие – в модельном и формовочном
отделениях и отсутствии стержневого и смесеприго-
товительного отделений. Из-за того, что единствен-
ным формовочным материалом является природный
кварцевый песок, выбивное отделение намного про-
ще и имеет меньше технологического оборудова-
ния. Указанные отличия облегчают механизацию и
автоматизацию всего литейного процесса. В отделе
формообразования ФТИМС НАН Украины проведен
комплекс работ и имеется разработанная техноло-
гическая и конструкторская документация практи-
чески по всем операциям ЛГМ с целью их полной
или частичной автоматизации.
Формовочный песок постоянно находится в много-
кратном обороте и его потери, в среднем, составляют
3-5 % на одну заливку, отсутствие в нем связующего
позволяет восстановить его для повторного исполь-
зования без большого количества технологического
оборудования и, соответственно, площадей. Выбив-
ка отливки также не представляет трудности, так как
сухой несвязанный формовочный песок легко высы-
пается из контейнерной формы, а очистка отливки не
требует трудоемких операций, как при литье в пес-
чано-глинистые формы, не говоря уже о ХТС, ЖСС
или по выплавляемым моделям. Формовочные, за-
ливочные, выбивные площадки значительно чище.
Пыль, образующаяся при выбивке и других опера-
циях, легко удаляется местными вытяжными зонда-
ми с рабочих мест. Это способствует повышению
культуры производства.
Термообрубное отделение ничем не отличается
и для реконструируемых цехов можно использовать
действующее. Для вновь создаваемого литейного
цеха перечень и количество оборудования зависят
от объема производства отливок и легко компо-
нуются из стандартных единиц.
При литье стали следует учитывать, что в про-
цессе замещения жидким металлом пенопластовой
модели комплекс газов деструкции с общей форму-
лой СnН2n+2 частично, на глубину 0,05-0,15 мм от по-
верхности отливки, повышает количество углерода,
то есть науглероживает ее. Поэтому для отливок из
стали 20 и с более низким содержанием углерода
подбором состава шихты учитывают возможное по-
вышение количества углерода в стальной отливке
до 0,1-0,2 %, а также применяют ряд отработанных
технологических методов, которые без труда позво-
ляют лить заготовки из нержавеющей стали типовых
марок.
Контроль качества отливок и их ремонт при пере-
ходе на ЛГМ намного упрощается. Как отмечалось
выше, точность размеров и качество поверхности
во много раз выше, чем при литье традиционными
способами в формы, полученные в парных опоках.
Повышение точности размеров и чистоты отлив-
ки экономит жидкий металл. Это достигается путем
получения более точной (с учетом усадки металла)
одноразовой модели в качественных металлических
пресс-формах, соблюдения технологических опе-
раций при отсутствии снижающих точность отливки
сборки формы и протяжки модели при формовке. Пе-
нополистироловая модель дает точное воспроизве-
дение отливки, позволяет проверить предъявляемые
к детали требования по ее размерам и геометрии и
без затрат средств до запуска детали в производ-
ство ввести необходимые конструкторские коррек-
тивы. Особенно такое преимущество ЛГМ прояв-
ляется при получении деталей с криволинейными
поверхностями, свойственными лопаткам турбин,
деталям насосов, коронкам зубьев и др. Еще одним
преимуществом является возможность изготовления
сложной и/или крупной пенопластовой модели по-
элементно несложной сборкой в цельную модель.
Гибкость техпроцесса также характеризуется воз-
можностью выбора из четырех широко применяемых
способов получения пенополистироловых моделей:
вырезанием горячей струной из блочного полисти-
рола; фрезерованием на трехкоординатном станке с
ЧПУ по чертежу детали; выпеканием в автоклавах с
камерой объемом от 100 до 1000 л; изготовлением
на полуавтоматах методом теплового удара. Гото-
вые модели собирают в модельные блоки с элемен-
тами литниково-питающей системы (ЛПС), сборку
осуществляют тепловым способом или склеиванием.
При малых размерах модели собирают в куст на од-
ном стояке. Сборный блок/куст окрашивают и сушат.
10 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’201010 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
Высушенными их можно хранить очень долго, они не
теряют своих размеров и свойств.
Схема технологических операций получения мо-
делей наиболее распространенным для серийного
производства автоклавным способом показана на
рис. 1, а внешний вид участка на – рис. 2. Под каж-
дую технологическую операцию выделяют отдель-
ные рабочие площадки, которые в сумме состав-
ляют модельный участок. При больших объемах по-
лучения отливок выгодно использование полуавто-
матов. Они требуют обеспечения паром с давлением
1,4-1,6 атм и температурой примерно 150 °С, сжатым
воздухом Р ≤ 10 атм, вакуумом 1-3 м вод. ст., водой с
t ≤ 30 °С, электропитанием. Стоимость устанавлива-
емых на них пресс-форм по сложности и стоимости
на порядок выше, чем пресс-фор-
мы для автоклавов. Специалисты
ФТИМС разработали весь комп-
лекс оборудования для получения
моделей таким способом, что его
можно наблюдать на действу-
ющем участке литейного цеха ин-
ститута.
При отсутствии справочных
материалов и методик проектиро-
вания отделений цехов ЛГМ про-
цесса в технической литературе
оптимальное планирование таких
цехов пока не стало предметом
конкуренции примеров удачно-
го внедрения этой технологии по
сравнению с другими литейными процессами. Про-
ектирование цеховой планировки и всего техноло-
гического цикла как единого целого осуществляется
для каждого случая, исходя из требований заказчика
с учетом наработанного (часто уникального) опыта
внедрения разновидностей этого способа литья в
различных странах. Используя универсальность и
гибкость процесса ЛГМ, были спроектированы учас-
тки и цеха для единичного и серийного производств
отливок, для ремонтных предприятий, количество и
номенклатура оборудования которых резко отлича-
ются как для изготовления моделей, так и формовоч-
но-заливочных операций.
Количество используемых материалов, среди ко-
торых преобладает кварцевый песок, их хранение,
подготовка, подача на формовку, зависит от объемов
производства отливок, что соответственно по-требу-
ет различные площади для их размещения – от не-
скольких десятков до сотен квадратных метров. Обо-
рудование оборотного охлаждения и очистки песка
часто поднимают до уровня второго-третьего эта-
жей для сокращения занимаемой площади первого
этажа цеха. В процессе проектирования, в соответ-
ствии с заданной программой объема производства,
маркой металла, размерами отливки (чертежей де-
талей), производятся анализ и расчет необходимого
количества материалов – песка и полистирола, от
которых зависят как размещение технологического
оборудования, так и их количество.
Если к заявке приложены планы помещений, то
конструкторами выполняется несколько проектных
предложений. После обсуждения с заказчиком при-
нимается окончательное решение. При отсутствии
помещений производятся подготовка и составление
технического задания для проектировщиков зданий и
сооружений с указанием потребности в электроэнер-
гии, воде, вентиляции. Технологическая подготовка
производства включает проектирование пресс-форм
по конструкторской документации или образцам
деталей, что также выполняется специалистами
ФТИМС НАН Украины.
Необходимые производственные площади также
зависят от количества смен. При составлении номи-
нального фонда времени по операциям изготовления
моделей учитывается то, что модель представля-
ет собой твердое тело из полистирола, которое не-
5
. 2. . 3.
« »
( . . )
, .
,
- .
,
( 0,05 ) ,
– +35-40 .
,
,
. , 80-90 ,
: , ,
.
, ,
, .
, 1:4 1:10 ,
, . ,
. ,
( )
, , , .
,
-
.
, -
,
, , ,
, , , , ,
.
- ( ), ( )
( ) . 4.
Рис. 2. Вид модельного участка
3
; ;
100 1000 ;
. -
( ), .
. / .
, .
. 1., – . 2.
,
.
. 1,4-1,6 . 150
, 10 ., 1-3 . ., t 30 , .
- , -
.
, .
. 1.
.
( )
. ,
, ,
,
- .
, ,
, , , ,
–
.
- .
, , ,
( ),
( -
, )
-
( )
Рис. 1. Последовательность технологических операций получения модели автоклавным
способом
10 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’201010 11МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
сложно отремонтировать, что уменьшает уровень
брака и в целом требует меньше времени на изго-
товление моделей. Потребность в ремонте и об-
служивании всего технологического оборудования
сокращается из-за отсутствия стержневого и смесе-
приготовительного хозяйств и меньшего количества
применяемых формовочных материалов, что также
сокращает структуру подъемно-транспортных меха-
низмов и машин.
Расчет технологического процесса плавки при
проектировании плавильного отделения и комплек-
тация его оборудованием аналогичны другим спо-
собам литья – в песчано-глинистые формы, ХТС и
ЖСС процессам, ВПФ, ЛВМ и другим, однако об-
щая потребность в жидком металле снижается при
ЛГМ на 8-14 %. Например, масса отливки блока ци-
линдров двигателя МеМЗ на а/м «Сэнс» с объемом
1300 см3 при литье в ПГФ равна 35 кг, а полученная
по ЛГМ процессу – 28 кг, то есть легче на 7 кг из-за
повышенной точности размеров отливки и меньших
припусков на механическую обработку. Для улучше-
ния маневренности и экономичности производства
обычно используют индукционные тигельные печи
с «обвязкой» их замкнутой системой водоохлажде-
ния, что экономит воду и снижает затраты на охра-
ну труда и защиту окружающей среды. Плавильное
отделение при ЛГМ также должно быть отделено от
площадки формовки.
Процесс заливки несколько отличается от залив-
ки при других видах литья. Различие состоит в том,
что пенополистироловая модель, температура плав-
ления которой находится в пределах 80-120 °С, под
действием тепла жидкого металла переходит в газо-
образное состояние в объеме, превышающем объем
модели в сотни раз. Образовавшиеся газы в процессе
заливки высасываются из песчаной формы (контей-
нерной опоки) вакуумным насосом. Приемлемыми
являются водокольцевые вакуумные насосы как
наиболее безопасные и производительные. Мощ-
ность насоса зависит от программы выпуска отли-
вок. Откаченные газы состава СnН2n+2 разлагаются в
процессе деструкции в стоящей за насосом установ-
ке дожигания в слое катализатора, превращаются в
двуокись углерода, пары воды, свободные молекулы
азота и других газов и выпускаются в атмосферу.
Уровень вредности этих газов в рабочей зоне цеха
ниже ПДК в десятки раз. Частицы песка, увлекаемые
откачиваемыми газами, осаждаются в осадителях.
Формовочно-заливочное и выбивное отделения
при ЛГМ процессе совсем не соответствуют усто-
явшимся представлениям для цехов традиционной
формовки, так как единственным формовочным
материалом является природный кварцевый обес-
пыленный сухой песок зернистости К02, карьер-
ный, реже речной. Литейные контейнеры по конст-
рукции также не похожи на рамочные опоки. Предель-
но упрощенный процесс формовки состоит в том, что
собранные и покрашенные кусты моделей или бло-
ков (один или несколько) устанавливают на песча-
ную «постель» (рис. 3) в контейнере и засыпают пес-
ком. После этого заполнение песком всех объемов
модели (каналов, выемок, отверстий и других), а
также его уплотнение осуществляются вибрацией
в течение 1-2 мин.
Разработанные о ФТИМС НАН Украины конструк-
ции вибростолов могут придать движение песка в
контейнере не только в вертикальной плоскости, но
и горизонтальной. Также существует конструкция
стола с роликами, которая позволяет встраивать
его в замкнутую непрерывную транспортную систе-
му формовочно-заливочного отделения. Основными
критериями годности песка для формовки являются
невысокая запыленность, содержание пылевидной
составляющей (размер зерен ≤ 0,05 мм) не выше
определенного процента в общем объеме, а также
и его температура – не выше +(35-40) °С. Применя-
емый первичный и использованный песок проходит
стадию очистки от включений и обеспыливается
в виброситах разработки ФТИМС, конструкция ко-
торых простая, и их изготовление не представляет
сложности для работников средней квалификации.
С целью охлаждения песка, температура которого
может достигать 80-90 °С, после высыпания из фор-
мы используют холодильники различных конструк-
ций и принципов охлаждения: в псевдоожиженном
слое, встречным увлажненным воздухом, контактом
в теплообменнике с водяной «рубашкой».
Указанное технологическое оборудование формо-
вочного отделения при ЛГМ процессе подтверждает
его несхожесть с технологическим оборудованием
для изготовления, упрочнения, заливки, остывания
и выбивки форм при других видах литья. Расчет его
потребного количества для подготовки песка произ-
водится из соотношения объема заливаемой отливки
к объему песка в контейнере литейной формы, кото-
рое составляет от 1:4 до 1:10 и зависит от размеров,
толщины стенок, конфигурации отливки. Существуют
контейнеры стандартного ряда и специальные, для
единичной крупной отливки. Стандартные контейне-
ры имеют донную разгрузку, что позволяет монтиро-
вать разгрузочное (выбивное) оборудование в еди-
ную транспортную систему для формовки, заливки,
охлаждения, выбивки. 5
. 2. . 3.
« »
( . . )
, .
,
- .
,
( 0,05 ) ,
– +35-40 .
,
,
. , 80-90 ,
: , ,
.
, ,
, .
, 1:4 1:10 ,
, . ,
. ,
( )
, , , .
,
-
.
, -
,
, , ,
, , , , ,
.
- ( ), ( )
( ) . 4.
Рис. 3. Расположение моделей на песчаной «постели» при
формовке в контейнерной опоке (фото Н. В. Бабича)
12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’201012 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
Отсутствие формовочного стержневого плаца и
возможность объединения технологического обору-
дования в один формовочно-заливочный конвейер
позволяют резко сократить необходимые площади
при одинаковом объеме производства. Конструкто-
рами института разработаны и внедрены для транс-
портирования конвейеры, ковши-рольганги с привод-
ными и неприводными роликами, поворотные столы
с ручными и механизированными приводами, моно-
рельсовые системы различной грузоподъемности и
конфигурации, элеваторы, пылеосадители, циклоны,
магнитные сепараторы, бункера, силосы и другие,
что позволяет полностью укомплектовать участок
ЛГМ этим отечественным оборудованием. Общие
виды формовочно-заливочного отделения (а), под-
готовки песка (б) и операции заливки форм метал-
лом (в) показаны на рис. 4.
Пыль, возникающая в месте подачи песка на
формовку и при выгрузке формы, легко удалить
местными вытяжками. Перемещение песка по тех-
нологическому циклу обычно осуществляют пнев-
мотранспортом всасывающего или нагнетающего
типов. Преимущества и недостатки обоих типов из-
вестны. По опыту их разработки и применения для
ЛГМ процесса можно сказать, что всасывающий
тип предпочтительнее, а при небольших объемах
используемого песка выгодно использование пнев-
монасосов с объемом рабочей камеры до 0,5 м3.
Отделение от отливок элементов литниково-пита-
тающих систем в термообрубном отделении при ЛГМ
процессе осуществляют так же, как при других видах
литья. Компоновка и состав применяемого обору-
дования проще, так как отсутствует необходимость
удаления стержней из отливок, а слой краски толщи-
ной 0,5-1,0 мм, наносимый на пенополистироловую
модель, с отливки отделяется легко. Операции по
контролю очистки, ремонту, термообработке отливок
производятся известными способами.
После определения расхода материалов, исходя
из программы работы предприятия, рассчитываются
складские помещения, их благоустройство, состав
оборудования и механизмов. При расчете складов
для хранения песка необходимо учитывать, что от-
сев после каждой заливки не превышает 5 %, то есть
песок находится в производственном процессе мно-
гократно. Разработано и внедрено в производство
оборудование по регенерации песка, но, учитывая
стоимость энергоносителей и зарплату работников,
выгодно восполнять потери свежим песком, а отсев
использовать для других целей. Пылевидную состав-
ляющую, удаленную с формовочного песка, обычно
используют для приготовления краски, изготовления
литейных чаш.
Существенное преимущество рассматриваемого
техпроцесса состоит в том, что с целью экономии
отапливаемых производственных площадей все
оборудование по технологическому процессу под-
готовки формовочного песка (хранение, очистка,
охлаждение, подача) в большинстве случаев обуст-
раивается на улице, у внешней стены цеха. Малое
количество видов оборудования и его несложность
позволяют автоматизировать или механизировать
процессы формовки и оборота песка.
Самым большим отличием цеха ЛГМ от других
является модельное отделение. Качество модели
служит определяющим фактором качества отливки,
точности размеров, шероховатости поверхности, вы-
хода годного (может достичь 95-98 %). Методы по-
лучения пенополистироловых моделей приведены
в начале статьи. Основным критерием при выборе
модельного оборудования является серийность от-
ливок. Наличие оборудования для вырезки горячей
проволокой предпочтительнее, так как элементы
литниково-питающей системы изготавливают из
блочного полистирола. Единичные отливки любых
габаритов и конфигураций также выгоднее изго-
тавливать поэлементно из блочного полистирола
и склеивать в целую модель. Таким методом на
опытном производстве ФТИМС изготавливают кор-
пуса крупногабаритных насосов, станины, элементы
литников установок непрерывного литья, различ-
ные балки и корпусные детали. Разумеется, что при
этом повторяемость размеров и чистота поверх-
ности разовых отливок несравнимы с отливками,
полученными из моделей, сформированных в пресс-
формах и спеченных в автоклавах. Для предприятий
Рис. 4. Фото участков: формовочно-заливочного (а); подготовки песка (б); операции заливки форм (в)
6
. 4. : - ( ); ( );
( )
,
.
.
.
, ,
0,5 3.
-
, .
,
, 0,5-1,0 ,
, . , ,
.
, ,
, , .
,
5 %, .
, ,
, ,
. ,
, , .
,
( , , , ),
, , .
.
.
, ,
, ( 95-98 %).
.
.
, -
.
.
, ,
а б в
12 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’201012 13МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
с выпуском большой номенклатуры отливок малой
серийности предпочтительнее изготавливать моде-
ли автоклавным способом, а с выпуском крупносе-
рийных отливок – на пресс-автоматах, хотя пресс-
формы для них стоят на порядок выше пресс-форм
для автоклавного спекания и стоимость автоматов
намного выше.
Получение модели методом спекания требует на-
личия подвспененного полистирола, который затем
задувается в пресс-формы задувным устройством
эжекторного типа. Подвспенивание гранул первично-
го полистирола диаметром 0,1-0,3 мм до диаметра
1,0-2,5 мм производят в подвспенивателях конструк-
ции ФТИМС или на полуавтоматах. Последующие
выдержка и просушка производятся в бункерах.
Оборудование для сушки, стабилизации, хранения,
подачи на рабочие места подвспененного полисти-
рола несложно в изготовлении. Его конструкторская
документация, откорректированная по опыту изго-
товления и эксплуатации на литейных предприятиях
в различных странах, имеется в институте и вместе с
документацией на весь литейный участок прилагает-
ся к поставляемому заказчику оборудованию.
Все технологическое оборудование для произ-
водства пенополистироловых моделей можно раз-
мещать на разных производственных площадках
(комнатах), разделив на отдельные технологиче-
ские операции, но связав их транспортно-складски-
ми. Для экономии площади цеха модельные участки
также можно располагать на втором этаже здания,
откуда несложно подавать легковесные модели на
формовку, что упрощает использование имеющихся
производственных площадей существующих литей-
ных цехов для ЛГМ без строительства новых цехов
и участков.
На рис. 5 приведен план размещения технологи-
ческого оборудования модельного и формовочно-за-
ливочного участков (в таблице указаны его обозначе-
ния и характеристики) для получения 1500 т отливок
в год как пример реконструкции части действующего
литейного цеха с целью выпуска на этих участках, в
основном, деталей центробежных насосов для хими-
ческой промышленности, а также выполнения еди-
ничных заказов на литье из черных и специальных
сплавов. Общая площадь цеха, занятая для изго-
товления моделей и отливок, составляет 510-550 м2, 8
. 5. : ( I –
; II – ; III – );
- (IV – ; V –
,
; VI – ; VII – -
; VIII – ; IX –
).
: .
/ , / ,
/ , 1500 /
- ,
-
L: 1600x1200x1500 1
. L : 750x1200x1200 2
L : 600x800x500 3-5
-0,5 Q = 500 , N = 580 2
Рис. 5. Планировка цеха: модельный участок ( I – площадка единичных моделей и сборки модельных блоков; II – площадка подго-
товки полистирола; III – площадка изготовления моделей); формовчно-заливочный участок (IV – отделение обрубки и очистки отливок;
V – электрощитовое отделение с пультом управления плавильными печами ИСТ, тиристорными преобразователями и конденсаторными
батареями; VI – плавильная площадка; VII – формовочно-заливочная площадка с ПТМ; VIII – отделение водоподготовки охлаждения
печей ИСТ; IX – отделение пескоподготовки)
Примечание: обозначения см. в таблице
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
Перечень технологического оборудования и комплектующих изделий для производства отливок из серо-
го/высокопрочного чугуна, углеродистой/легированной стали, бронзы/латуни, алюминиевых сплавов по
газифицируемым моделям в объеме 1500 т/год
Наименование оборудования Краткая техническая характеристика Количество, шт
Формовочно-заливочный участок
Установка дробеметной очистки НхВхL: 1600x1200x1500 1
Верстак с ручным эл. инструментом ВхLхН: 750x1200x1200 2
Тара для отливок ВхLхН: 600x800x500 3-5
Печь ИСТ-0,5 Q = 500кг, N = 580 кВт 2
Поворотное устройство ВхLхН: 750x1200x1200 4
Рольганг L = 200мм LхВхН: 2000x800x450 2
Вибростол 2-координатный АхВхН: 1100x900x450, Nэл. = 2 кВт 1
Рольганг L = 3150 LхВхН: 3150x800x450 6
Холодильник песка ХП-3,5 Q = 5,0 т/ч 1
Вентилятор ВЦ-3 N = 3,5 кВт, Р = 0,03-0,05 атм 1
Циклон ЦАГИ N2 с гермет. бункером Ǿ х Н: Ǿ470 х 1400 мм 1
Силос V = 8 м3, Ǿ х Н: Ǿ2000х4000 мм 2
Вакуумный насос ВВН-12 N = 18 кВт, М = 800 кг 1
Стенд разгрузки 910 х 800, Q = 800 кг 1
Стенд заливки метана 4-постовой НхLхВ: 1000x4100x200 1
Вакуумный насос ВВН-6 N = 10 кВт, М = 620 кг 1
Установка каталитич. дожига УКДГ Nэ. = 8-20 кВт, Nу. = 1 кВт 1
Вакуумный аккумулятор Ǿ х Н: Ǿ950х2000 мм 1
Осадитель пыли Ǿ х Н: Ǿ450х1300 мм 1
Вибросито N = 2,2 кВт, М = 450 кг 1
Контейнер литейный АхВхН: 600x600x600, М = 110 кг 8
Контейнер литейный АхВхН: 800x800x800, М = 180 кг 6
Модельный участок
Стол рабочий 680х1100 мм 3
Плита электрическая N = 2,0 кВт 3
Стол порезки ППС N = 1,0 кВт 1
Тара для деталей 500х600 1
Тележка 1
Тара для блочного ППС 1000х1500х2000 1
Стол рабочий 6800х1000 мм 2
Тара для противопригарной краски V = 15 л 1
Устройство приготовления краски V = 15 л, N = 1,0 кВт 1
Бункер вылеживания АхВхН: 1200x1200x2500 2
Устройство подсушки N = 2,0 кВт, Т = 45-60 ˚С 2
Тара для переноски ППС 400х400х500 мм 2-3
Шкаф сушильный СШ-2 850х1200х2400, N = 2 кВт 2
Тара для исходного ППС АхВхН: 800x1200x1200 1-2
Ванна подвспенивания N = 8,7 кВт 2
Автоклав ГП-100 N =16 кВт 2
Автоклав ГП-400 N = 28 кВт 2
Компрессор Q = 400 л/ч, Р = 10 атм 1
Ванна охлаждения 800х1100х1000 мм 2
Ванна охлаждения 650х800х1000 мм 2
Стол сборки пресс-форм 720х1200х1100 мм 4
Устройство задувное М = 0,3 кг 4
Тара для вспененного ППС V = 0,3 м3 1-2
Стеллаж 650х1500х1800 мм 4
Стеллаж 850х1500х2100 мм 4
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
в т. ч.: плавильное отделение с шихтовой площадкой
– 100 м2; обрубочно-очистное отделение – 40-45 м2;
формовочно-заливочное отделение – 110-120 м2; пе-
скоподготовительное отделение – ≈30 м2; модельное
отделение – 150-160 м2.
Объем сухого песка, первоначально загружаемо-
го в силосы, – 18 м3. Сменная потребность песка для
получения 2,8 т годных отливок – около 4 м3. После
извлечения отливок и высыпания песка из форм его
очищают при безвозвратных потерях в виде пыле-
видной составляющей 45-60 кг на 1 т отливок или в
смену 126-168 кг (0,08-0,11 м3). Общая потеря формо-
вочного материала, отсеянная на сите и осажденная
пылеулавливателями, составляет 3-5 % от сменной
потребности. При выполнении 6-ти заливок в смену и
потерях 4-5 % от объема планируемого в смену пес-
ка общий отсев составляет менее 0,7 м3, из них 0,6 м3
можно регенерировать и использовать повторно.
Плановое количество работников для основной и
вспомогательной служб (ИТР и рабочих) составляет
64 чел. и дает выпуск около 23,5 т отливок на одного
работающего в год. Съем с 1 м2 площади составляет
не менее 2,5 т отливок в год и зависит, в основном,
от степени механизации, применяемого подъемно-
транспортного оборудования и схемы пескооборота.
Хотя производство моделей и является определя-
ющим, качество и выход годных отливок не явля-
ются критическими параметрами для определения
цеховых площадей, так как его можно разместить
на разрозненных площадях, включая второй и выше
этажи.
Анализ работы предприятий, где специалиста-
ми ФТИМС внедрен ЛГМ процесс, показывает, что
расход электроэнергии на 1 т отливок не превыша-
ет 2000 кВт, в т. ч. ≈ 35 % энергии идет на плавку
металла, 25-30 % – на получение моделей, остав-
шееся – на транспортные и другие технологические
операции. ЛГМ процесс, на первый взгляд кажущий-
ся простым, на самом деле требует тщательного со-
блюдения требований технологической инструкции
по всей технологической цепочке – от подготовки
материалов до получения отливки. Аналогично рос-
сийским публикациям [3], уверенно можно утверж-
дать: в цехах литья 15-ти наименований сложных
отливок автодеталей из стали и алюминиевых спла-
вов уровень брака литья не превышает 6 %. Такие
отливки относятся к высокотехнологической продук-
ции углубленной переработки, они вполне могут за-
местить материально- и энергосырьевую продукцию
низкого уровня переработки, которая сегодня преоб-
ладает в отечественном экспорте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Буданов Е. Н. Семь основных мифов и заблуждений относительно литейного производства // Литейн. пр-во. – 2009.
– № 8. – С. 3.
2. Новости из сайта РАЛ. http://www.ruscastings.ru от 22.09.2009.
3. Рыбаков С. А. Инновационные возможности литья по газифицируемым моделям, состояние и перспективы этого
метода в России // Литейщик России. – 2009. – № 4.– С. 44-45.
Бердиєв К. Х., Дорошенко В. С., Шинський І. О.
Структура цеху лиття за моделями, що газифікуються та особливості
його проектування
Показано планування проекту цеху лиття за моделями, що газифікуються для отримання 1500 т литва на рік як при-
клад реконструкції частини діючого цеху. Реконструйовані дільниці дозволяють випускати близько 23,5 т виливків на
одного працюючого в рік при зніманні не менше 2,5 т виливків на рік з 1 м2 площі. Відмінність від традиційних ливарних
цехів полягає у відсутності дільниць виготовлення сумішей і стрижнів, а також встановленні на відкритому повітрі,
біля зовнішньої стіни цеху лініі охолодження оборотного піску.
Анотація
проект цеху; лиття за моделями, що газифікуються; проектування; план цеху;
ФТІМС Ключові слова
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 4 ’2010
Berdiyev K., Doroshenko V., Shinsky I.
Structure of the foundry on Lost Foam Casting process and features of
its design
Shown planning project workshop on Lost Foam Casting process to produce 1500 tons of
castings per year as an example of reconstruction of the existing foundry. The shop allows you to produce about 23.5 tons of
castings per 1 worker per year, with the renting of not less than 2,5 tons of castings per year from 1 m2 area. Unlike traditional
foundries is the absence of Mixture and rod sections, and line cooling circulating sand installed in the open air at the outer wall of
the shop.
Summary
project workshop, Lost Foam Casting, gasified models, design, layout, PTIMA
Keywords
Поступила 30.12.09
УДК 669.13.017:539.2
А. И. Туяхов, В. Л. Жук, А. В. Костенко
Донецкий национальный технический университет, Донецк
Исследование внутренней структуры и твердости чугунных
мелющих тел эллипсоидной формы большого типоразмера
Приведены результаты исследования внутренней структуры и твердости чугунных мелющих тел эллипсоидной
формы большого типоразмера. Показано, что разработанная технология получения мелющих тел массой 5 кг
в открытых кокилях на конвейерно-кокильной машине удовлетворяет требованиям технологических условий.
Н
а Макеевском литейном заводе разработана тех-
нология литья чугунных мелющих тел эллипсо-
идной формы с диаметром основания 125 мм,
высотой 110 мм и массой около 5 кг. Такие ме-
лющие тела используются для измельчения твердых
крупных железорудных материалов на горно-обога-
тительных комбинатах.
По техническим условиям (ТУУ 27.7-26524137-
13744:2006) основными требованиями к мелющим
телам таких типоразмеров являются повышенная
поверхностная твердость (50-53 HRC) и ударостой-
кость.
При разработке технологии исследован процесс
затвердевания таких мелющих тел при разливке на
конвейерно-кокильной машине с использованием ма-
тематической модели охлаждения и кристаллизации
жидкого чугуна в кокиле. В результате исследования
определены оптимальные режимы охлаждения от-
Ключевые слова: мелющее тело, чугун, структура, исследование, твердость
ливок с целью получения внутренней структуры, со-
стоящей из метастабильного аустенита [1, 2].
Для изучения макро- и микроструктуры из отли-
той партии мелющих тел отобраны два изделия, от-
литые в соответствии с разработанной технологией.
Химический состав исследуемых образцов опреде-
ляли на квантометре «Спектролаб», средние значе-
ния содержания элементов приведены в таблице, из
которой видно, что химический состав соответствует
нелегированному чугуну.
Для изучения макроструктуры одно изделие бы-
ло разрушено на копре, второе разрезано по схеме,
показанной на рис. 1. Визуальное изучение фраг-
ментов образцов разрушенного тела показало, что
в нижней сферической части отливки имеется отбел
на глубину 15-20 мм, а ближе к основанию отливки
глубина отбеленного слоя возрастает до 25-30 мм.
Глубина переходной зоны составляет 15-20 мм.
Химический состав чугуна
Среднее значение содержания элементов, %
С Mn Si S P Cr Ni Cu Al Ti
3,30 0,51 0,92 0,190 0,188 0,07 0,05 0,04 0,003 0,011
|