Литейное производство — черных и цветных металлов, сущность, оборудование, способы

Литейное производство: оборудование для литейной лаборатории и контроля литья металла

Литейное производство позволяет производить заготовки и детали различной конфигурации и массы. Получению готовых изделий предшествует множество операций, некоторые их которых происходят при высокой температуре, и предполагает работу с материалами в различных агрегатных состояниях: твердом, газообразном и жидком.

В литейном цехе используется разнообразное технологическое и транспортное оборудование, а получение качественных отливок невозможно без контроля различных параметров на всех этапах производства, поэтому оснащению лаборатории уделяется особое внимание. В арсенале этого подразделения предприятия должны быть приборы для проведения требуемых исследований, в том числе экспресс-анализа химического состава металлов и сплавов.

Технологический процесс литейного производства

Представление о технологии получения отливок дает возможность понять проблемы, которые стоят перед литейщиками. Контроль качества на каждом участке литейного цеха оказывает влияние на качество готовой продукции и производительность, поэтому снижение внимания на каким-либо этапе технологического процесса — недопустимая ошибка со стороны технологов.

Отдельные производственные процессы литейного производства представляют собой целостный технологический комплекс, который можно разбить на следующие основные этапы:

• Технологическая подготовка. Определяется способ получения отливки, разрабатывается ее чертеж, проектируется оснастка и технология.
• Изготовление формы. По чертежам осуществляется изготовление модели, стержней и оснастки, которые необходимы для формовки изделия. Процесс формовки происходит параллельно с плавкой сплава заданного химического состава и определенной температурой.
• Заливка и охлаждение. Литейные формы заливают расплавленным металлом с помощью ковша или литейной машины.
• Извлечение отливок и их обработка. После охлаждения отливки до определенной температуры ее удаляют из формы, а также извлекают стержни. Затем она подвергается обработке для придания товарного вида.

Что такое литье под давлением

При литье под давлением металлический сплав в жидком или твердожидком состоянии подается в камеру прессования специальной машины, откуда под давлением 20. . .250 МПа, создаваемым перемещающимся в этой камере поршнем, со скоростью от 1 до 60 м/с через тонкий (0,1. . . 0,3 мм) щелевой питатель заполняет полость подогретой и смазанной пресс- формы и затвердевает в ней При раскрытии пресс-формы отливка выталкивается.
Литьем под давлением можно получать сложные (например, корпус карбюратора автомобиля, блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания) тонкостенные (до 1 мм) отливки с мелкими (диаметром до 1 мм) длинными отверстиями, с готовой резьбой, надписями, рельефом, накаткой, с шероховатостью поверхности не хуже Ra = 2,5, с точностью размеров до 9-го квалитета, с припусками на обработку резанием 0,3. . . 0,5 мм из цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов в течение 0,08. . . 0,7 мин.

Читайте также: Воронение стали в домашних условиях

Впервые литье под давлением было применено Г. Бруссом в 7 г. при изготовлении литер для набора форм высокой печати в полиграфии. В 8 г. был получен первый патент на поршневую машину для заливки металла под давлением. В машиностроении литье под давлением начали применять с 1849 г. для производства мелких деталей из оловянно-свинцовых сплавов. Машина конструкции В. Стуржиса, используемая для этих целей, имела ручной поршневой привод, с помощью которого в камере прессования, расположенной внутри тигля с расплавленным металлом, создавалось давление 100. . .150 Па. В 60-х гг. XIX в. литье под давлением стали применять для изготовления отливок из сплавов на цинковой основе. Для повышения производительности ручной привод в поршневых машинах заменили пневматическим В конце XIX в были сделаны попытки использовать при литье под давлением алюминиевые, а затем и медные сплавы.

В 1924 г. специалисты фирм Ekkert (Германия) и Polak (Чехословакия) сконструировали и изготовили машины с холодной вертикальной камерой прессования.

В СССР промышленное освоение литья под давлением началось в 1920-е гг. В 1923 г. А. Ф. Дурниенко в Москве, а в 1925 г. инженер Б.Ю. Юнгмейстер в Ленинграде организовали первые производства отливок под давлением. В 8 г. в СССР были выпущены серии машин ОВП с холодной камерой, расположенной непосредственно в пресс-форме. В 9 г. на изготовили машину модели ЛД-7 с вертикальной камерой прессования.

Основное технологическое оборудование

При рассмотрении структуры оборудования, входящего в состав литейного цеха, можно выделить специализированное оборудование и оборудование общего назначения. К первой группе относятся агрегаты, без которых невозможен основной технологический процесс — получение из металла готового изделия.

Механизмы, относящиеся ко второй категории, играют вспомогательную роль, и обеспечивают функционирование первых. К ним относятся:

• подъемники,
• питатели,
• крановое хозяйство,
• бункеры,
• трансформаторы,
• конвейеры и ряд других.

Основное технологическое оборудование отличается большим разнообразием, и подбирается в соответствии со спецификой производства, особенностями номенклатуры изделий и материалов, используемых для их получения. Эта группа агрегатов требует более детального рассмотрения.

Плавильные печи

Плавильная печь — основной технологический агрегат литейного цеха, который предназначен для получения сплава заданного химического состава. Это оборудование различается по способу нагрева, и может работать с использованием различных шихтовых материалов.

Печи бывают следующих типов:

• Индукционные.
  Принцип действия агрегата основан на индукционном расплавлении металла при прохождении через него вихревых токов. Для создания электромагнитного поля используется индуктор. Печи этого типа отличаются высокой скоростью расплавления шихты, удобством обслуживания, экономичностью и экологичностью. Кроме этого, имеется возможность быстрого перехода от одного сплава к другому.
• Электродуговые.
  Нагрев металла осуществляется электрической дугой постоянного или переменного тока. Агрегат позволяет вести плавку с окислением для получения конструкционных сталей или предусматривает безокислительный процесс для производства легированных марок.
• Газовые.
  Источником тепла служит газовоздушная смесь. Эти устройства обеспечивают точный контроль температуры, поэтому находят применение для плавки цветных и ценных металлов.

Литейные машины

В зависимости от способа прессования бывают литейные машины горячего и холодного прессования. Последние имеют довольно узкую специализацию, и предназначены для сплавов на основе меди, алюминия и магния.

Формовочное оборудование предназначено для получения литейных форм. Оно позволяет получать уплотненные формы и обеспечивает высокое качество отливок.

Ковши

Литейные ковши предназначены для транспортировки и разливки сплава в жидком состоянии. Они могут принимать различную форму, а их объем подбирается в зависимости от особенностей технологического процесса.

Литейное оборудование

В 2022 году выставка металлообработки в рамках ИННОПРОМ, которая проходит в Екатеринбурге с 7 по 10 июля, вновь соберет производителей и покупателей оборудования, представителей государственных ведомств и экспертов отрасли из 96 стран мира.

Самое масштабное промышленное мероприятие РФ традиционно привлекает внимание профессионального сообщества, СМИ и широкой общественности.

В 2022 году выставку посетило более 43 000 человек, а среди статусных гостей были президент РФ Владимир Путин, министры торговли и промышленности, главы регионов и послы государств-участников.

Смотреть представленное на выставке оборудование

Читайте также: 10 причин использовать рифленый алюминий

Одним из ключевых разделов выставки станет блок «Материалы и оборудование для литья» во 2-м павильоне МВЦ «Екатеринбург-Экспо». Производители и дистрибьюторы высокотехнологичного литейного оборудования из России и других стран представят свои последние разработки участникам рынка, заинтересованным в модернизации, повышении качества и эффективности литейного производства.

Получить билет для посещения выставки

Литье является одним из древнейших способов металлообработки и изготовления металлических изделий.

Постоянное совершенствование технологий позволяет открывать новые возможности для применения этого метода производства в промышленности.

Поэтому данный раздел выставки металлообработки вызывает большой интерес у представителей концернов, заводов и производственных компаний из различных отраслей.

Изделия, полученные при помощи литья, широко применяются в следующих сферах:

• Легкое и тяжелое машиностроение;
• Станкостроение;
• ВПК и оружейное производство;
• Производство электроники и бытовой техники;
• Серийное производство металлических изделий;
• Медицина и протезирование;
• Челюстно-лицевая ортопедия и ортодонтия;
• Искусство, скульптура и ювелирное дело.

Технология литейного производства

Литье металла — это технологический процесс штучного или серийного производства изделий из металла с помощью заливки расплавленного до жидкого состояния металлического материала в литейную форму.

Заполнив все полости формы, металл охлаждается и переходит из жидкого агрегатного состояния в твердое.

После окончания процесса заготовка (отливка) приобретает цельность, прочность, конфигурацию и вид готового изделия.

Промышленные технологии литья металла:

• Статическая заливка;
• Литье под давлением;
• Непрерывное горизонтальное литье;
• Центробежное литье;
• Вакуумная заливка;
• Электрошлаковое литье и др.

Также технологии литья классифицируются по типу форм и способу получения готовых изделий.

Применяются способы литья по песчаным, оболочковым или многократным формам, по формам из холоднотвердеющих смесей, литье в землю или в кокиль, а также литье по ртутным замораживаемым или газифицируемым моделям.

В зависимости от способа получения отливок, необходимого размера и используемого материала для литья в технологическом процессе задействованы разные типы оборудования и вспомогательных материалов.

В экспозиции выставки ИННОПРОМ будут представлены станки, механизмы и агрегаты, обеспечивающие как полный цикл производства в автоматизированном режиме, так и отдельные этапы производственных задач.

Производители представят новые разработки и уже зарекомендовавшие себя модели — вы сможете сравнить технические характеристики и получить консультации по выбору оборудования для вашей продукции, масштаба производства и сопутствующих факторов.

Виды оборудования для литья:

• Литейные автоматы и комплексы;
• Линии горизонтального непрерывного литья;
• Литейные печи (вакуумные, индукционные, плавильные, прокалочные);
• Печи для спекания и выжигания (вакуумные, высоковакуумные, сверхтемпературные, вакуумно-водородные, вакуум-компрессионные, искрового плазменного спекания;
• Печи лабораторные для вакуумной пайки;
• Вакуумные печи для термообработки (отжига, азотирования, закалки в газовой или масляной среде, кристаллизации);
• Тигельные печи сопротивления (непрерывного или циклического типа);
• Стержневые машины различного типа и размера;
• Вибростолы;
• Формовочные смесители;
• Вспомогательные механизмы и устройства (кантователи, транспортирующие установки, оборудование для очищения отливок, химического анализа литья и др.)

Ассортимент продукции для литейного производства включает:

• Готовые формы;
• Металлы и сплавы;
• Фильтры для фильтрации расплавов;
• Трубки для отвода из литейных стержней газа;
• Литейные ковши.

Формы для литья

В производстве используются литейные формы однократного и многократного применения. К последним относятся формы из огнеупорной керамики, металла или графита. Самые распространенные типы многоразовых форм: кокили (закрытые литейные формы) и изложницы (открытые формы).

Металлические формы обычно выполнены из чугуна либо жароустойчивой стали, а для создания отливок из цветных металлов используются медные, латунные, гипсовые оболочковые формы или формы из диоксида кремния в порошковой субстанции.

Читайте также: Что нужно знать о стали 09Г2С – описание, технические характеристики и сравнительные данные

Также распространены пресс-формы из легкоплавкого металла, которые применяются для литья стали, некоторых видов сплавов и драгоценных металлов. Для заполнения таких пресс-форм используется пластмасса, парафин или ртуть.

Металлы и сплавы для промышленного литья:

• Черные металлы (литейный чугун, чугун с шаровидным графитом, сталь);
• Цветные металлы (бронза, латунь, медь, титан, магниевые, алюминиевые и никелевые сплавы);
• Драгоценные металлы (золото, платина, серебро).

Также в процессе литья задействованы разнообразные расходные материалы:

• Исходные стержневые смеси;
• Огнеупорные основы для смесей;
• Формовочные составы (гипс, асбест, кварцевый песок);
• Добавочные компоненты, придающие смесям нужные свойства;
• Смолы и отвердители;
• Связующие композиции;
• Изолирующие пасты;
• Облицовочные материалы.

Не упустите шанс увидеть одну из самых масштабных экспозиций литейного оборудования на ИННОПРОМ в рамках выставки металлообработки в Екатеринбурге. Вход на мероприятие производится по единому электронному билету, который действителен в любой из 4-х дней мероприятия.

Зарегистрируйтесь на сайте и получите бесплатный электронный билет для посетителей, заполнив анкету в Личном кабинете.

Если вы хотите стать участником выставки и презентовать свой ассортимент литейного оборудования и материалов, отправьте организаторам заявку на участие в выставке.

Система контроля качества

Получение качественной и конкурентоспособной продукции литейного производства невозможно без контроля на всех этапах различных характеристик и свойств материалов, используемых в технологическом процессе. Система контроля качества подразумевает:

• Контроль состава песка, определения технологических характеристик формовочных материалов и стержней применяются измерительные приборы разнообразных моделей.
• Контроль качества литья осуществляется различными неразрушающими методами исследования, которые позволяют определить соответствие изделий требованиям стандартов.
• Ведение плавки для получения сплава заданного химического состава — важнейшая задача, стоящая перед литейщиками. Для ее решения используются современные аналитические приборы — спектрометры, которые позволяют максимально оперативно с высокой степенью точности результатов выполнить анализ металла.

Преимущества и недостатки метода

Любой технологический процесс имеет как сильные, так и слабые стороны. Преимущества литья под давлением:

1. Изменение свойств отливки. Увеличиваются параметры прочности, твердости материала.
2. Возможность использовать формы для литья несколько раз подряд.
3. Улучшается качество поверхности изделия.
4. Высокая точность соблюдения установленных размеров отливок.
5. Возможность создания тонкостенных изделий (менее 1 мм).
6. Нет дополнительных процессов сборки, разборки, выбивки готовых деталей из форм.
7. Современное оборудование позволяет регулировать скорость поступления расплавленного металла.

1. Конструкции для заливки быстро изнашиваются, если часто работать с высокими температурами.
2. Крайне сложно изготавливать изделия с отверстиями, выемками, полостями.
3. При охлаждении изделия получают внутреннее напряжение.
4. Нельзя создавать крупногабаритные заготовки, поскольку оборудование ограничено по мощности.

Работая с машинами для литья под давлением, нельзя забывать, что по этой технологии материал набирается воздушных вкраплений. Это ухудшает его прочность, способствует быстрому разрушению. Избавиться от пузырьков воздуха можно увеличивая нагрузки. Однако для этого нужно мощное оборудование.

Размер и масса отливок

Спектральные анализаторы. Виды и требования к приборам

Особенности ведения технологического процесса в плавильных печах требует постоянного контроля химического состава на всех стадиях получения металла. Основные требования, предъявляемые к приборам, используемым для этих целей:

• экспрессность;
• высокая точность;
• возможность проведения контроля неразрушающими методами;
• простота проведения анализа;
• возможность автоматизации;
• приспособленность к эксплуатации в производственных условиях.

Оптико-эмиссионные анализаторы

На производстве находят широкое применение оптико-эмиссионные спектроскопы с искровым и дуговым возбуждением спектра (или их комбинацией), у которых рабочей средой служит аргон или воздух. Наиболее простой из них — стилоскоп, который имеет невысокую стоимость и позволяет быстро проводить визуальный анализ химического состава металлов и сплавов. Прибор не отличается высокой точностью, так как для регистрации спектра используется глаз оператора, поэтому литейщики прибегают к использованию более совершенных устройств, которые исключают недостатки стилоскопов.

К преимуществам современных оптико-эмиссионных приборов относят:

• Возможность обнаружения даже незначительных примесей в сплавах. Это имеет особенную важность в литейном производстве, так как для ведения плавки необходимо знать содержание таких элементов, как углерод, сера и фосфор.
• Высокая точность результатов исследования. Метод используется не только для экспресс-анализа, но и для проведения сертификационного анализа.
• Анализ осуществляется бесконтактным способом.
• Нет необходимости отбора массивных проб.
• Экспрессность. Фактор времени при получении в плавильной печи сплава заданного состава имеет исключительную важность.

Оптико-эмиссионные приборы требуют проведения калибровки. Потребитель получает устройство с загруженными аналитическими программами, что может привести к затруднению при работе со сплавом, имеющим неизвестный химический состав, который отличен от состава стандартного образца. Для получения точных результатов перед исследованием проба нуждается в подготовке.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы

Рентгенофлуоресцентный анализ металлов и сплавов позволяет провести количественный и качественный анализ металлов и сплавов. Приборы отличаются компактными размерами и простотой использования. Несмотря на универсальность, они не могут определять присутствие элементов с атомным номером менее 11. Таким образом, РФА не позволяют определить содержание углерода в стали и чугуне — наиболее распространенных материалов для производства отливок.

Тем не менее, метод широко используется в литейном производстве, и дополняет АЭСА, благодаря ряду преимуществ:

• Высокая точность результатов исследований.
• Анализ проводится без разрушения образца.
• Низкий предел обнаружения.
• Простая пробоподготовка.
• Возможность анализа пробы много раз.
• Высокая производительность.

Узел прессования машин литья под давлением

Главным механизмом машины литья под давлением является узел прессования. Большая часть машин снабжена механизмами прессования с мультипликацией давления рабочей жидкости в период после прессования, называемый подпрессовкой. В таких машинах для перемещения пресс-поршня и поршня мультипликатора используется один и тот же аккумулятор (рис. 11). При его конструировании стараются достичь высокой скорости прессования и минимального времени подпрессовки.

Рис. 11. Механизм прессования фирмы Jdra (Италия)

Механизм состоит из цилиндра прессования 4, пресс-поршня 3, мультипликатора 10, поршня мультипликатора 11, аккумулятора 7, обратного клапана 9, путевых переключателей 1 и 2, клапанов 6 и 8, аккумулятора мультипликатора 5 и стержня 12. Мультипликатор крепится вертикально к цилиндру прессования, а поршневой аккумулятор 7 установлен непосредственно на цилиндре прессования 4. Он обеспечивает вторую и третью фазы прессования, а первая фаза осуществляется путем подачи жидкости насосом (стрелка А) . Ручным регулятором клапана 6 настраивается скорость прессования, а регулятором клапана 8 — время подпрессовки. Стержень 12 позволяет контролировать ход поршня мультипликатора и момент начала его движения.

Механизмы с одним аккумулятором имеют более простое конструктивное исполнение, но зависят от технологических параметров литья. Низкие скорости приводят к увеличению времени подпрессовки, что уменьшает технологические возможности механизма Механизмы с двумя аккумуляторами более сложны по конструкции, но в них время подпрессовки не зависит от скорости прессования.

В механизмах прессования с мультипликатором инерционность поршня приводит к увеличению времени подпрессовки и повышенным пикам давления при переходном процессе, поэтому были разработаны и изготовлены механизмы прессования без мультипликатора В них для выполнения подпрессовки используются аккумуляторы высокого давления. Примером такого механизма может служить механизм прессования фирмы Fries (ФРГ) (рис. 12).

На первой фазе жидкость из аккумулятора 5 через клапан 7 по каналу 8 подается в поршневую полость цилиндра прессования 1, сообщая пресс-поршню 11 медленное перемещение. Скорость пресс- поршня на этой фазе регулируется клапаном 7. Эта фаза продолжается до тех пор, пока задний торец пресс-поршня 11 не откроет канал 9 После этого начинается вторая фаза прессования, которая продолжается до заполнения камеры металлом. По команде от конечного выключателя открывается клапан 6 и пресс-поршень начинает ускоренно перемещаться. Для регулирования скорости прессования на третьей фазе служит регулятор клапана 6

Конечный выключатель, который настраивается в зависимости от пути пресс-поршня 11, включает четвертую фазу — подпрессовку В это время открывается клапан 2 и жидкость из аккумулятора высокого давления 3 поступает в поршневую полость цилиндра прессования.

Рис. 12. Механизм прессования без мультипликатора

Читайте также: Технология изготовления и закалки пружины своими руками

Закрываются обратные клапаны 10 и 4, и жидкость под высоким давлением из аккумулятора 3 передается в поршневую полость цилиндра 1, осуществляя подпрессовку. Давление мультипликации регулируется изменением давления в аккумуляторе 3, для настройки времени подпрессовки служит регулятор клапана 2.

Механизму присущи все те недостатки, которые имеют механизмы с включением подпрессовочного устройства по пути движения пресс-поршня.

Машины литья под давлением чаще всего работают в полуавтоматическом режиме Дополнительно механизируют и автоматизируют следующие операции:

• смазывание форм камеры прессования и машины;
• подогрев или охлаждение полуформ;
• извлечение отливки и транспортирование ее от машины к обрезному прессу;
• подача порции жидкого сплава в камеру прессования (пневматический, магнитодинамический или механический манипулятор);
• пополнение тигля жидким металлом (для машин с горячей камерой прессования);
• установка арматуры в форме.

Эти мероприятия должны повысить темп работы машины и уменьшить процент брака. Отдельные комплекты для автоматизации процессов литья под давлением изготовляет ОАО «Кузлит- маш» (г. Пинск) . Автоматизация может достигнуть такого уровня, что машина станет автоматизированным комплексом.

Основным средством автоматизации процессов литья под давлением является применение дозаторов расплавленного металла, которые могут быть нескольких видов:

• пневматические;
• механические поворотные;
• механические на монорельсе

Интересные предложения для литейщиков

Рынок приборов для анализа металлов и сплавов, и других материалов насыщен различными моделями анализаторов, которые могут быть использованы в системе контроля качества литейного производства. Среди них можно найти стационарные, мобильные и портативные устройства, позволяющие решать различные аналитические задачи.

Искролайн 100

Искролайн 100 — настольный спектрометр для анализа химического состава металлов и сплавов. Способен распознавать более 70 элементов, в том числе углерод, серу и фосфор. Прибор используется для входного контроля, сертификационного анализа и экспресс-анализа плавки.

Искролайн 300

Искролайн 300 — атомно-эмиссионный спектрометр, относящийся к лабораторному классу. Прибор способен выполнять экспресс-анализ металлов и сложных сплавов на любых основах в диапазоне спектров 174–930 нм. Находит применение как для решения рутинных аналитических задач, так и проведения сертификационного анализа.

SciAps серия X

Эта серия портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов оснащена инновационным аппаратным обеспечением, что позволяет проводить исследование любых проб. Библиотека-марочник насчитывает более 1200 марок с возможностью неограниченного расширения. Параметры прибора оптимизируются в автоматическом режиме.

Виды оборудования для литья под высоким давлением

Машины для литья под давлением бывают с горячей (поршневые и компрессорные) или с холодной (поршневые) камерой прессования. Поршневые машины могут иметь вертикальную или горизонтальную камеру прессования. Получили распространение три схемы и, соответственно, три типа машин литья под давлением:

• с холодной горизонтальной камерой прессования;
• с холодной вертикальной камерой прессования;
• с горячей вертикальной камерой прессования.

Рис. 1. Схема литья под давлением на машинах с холодной горизонтальной камерой: а — заливка металла в камеру прессования; б — заполнение металлом пресс- формы; в — разъединение половин пресс-формы; г — выталкивание отливки

В машинах с холодной горизонтальной камерой (рис. 1) пресс-форма состоит из неподвижной 6 и подвижной 4 полуформ. Первая прикреплена к неподвижной плите 7 машины, а вторая — к подвижной плите 1. Пресс-формы могут иметь каналы 5 для водяного охлаждения. Стержни 3 (металлические) для образования полостей и отверстий в отливках находятся, как правило, в подвижной полуформе. Для извлечения отливки из формы предусмотрены выталкиватели 2, которые жестко закреплены в плите выталкивателей.

Запорный механизм машины надежно прижимает подвижную полуформу к неподвижной, после чего в цилиндр 8, называемый камерой прессования, через отверстие 13 заливают порцию сплава и включают механизм прессования. Плунжер 9 перекрывает заливочное отверстие и создает давление в камере Сплав через литниковую щель заполняет полость пресс-формы и затвердевает.

Как только отливка затвердеет, подвижную часть пресс-формы вместе с отливкой отводят Вместе с подвижной частью формы движется плунжер 9, который из камеры прессования выталкивает пресс-остаток 10. Плита толкателей перемещается вместе с пресс- формой до упора 11. Упор останавливает плиту толкателей, а пресс- форма продолжает перемещаться. Выталкиватели «снимают» отливку 12 со стержня 3, и она падает на транспортер или в контейнер. Пресс-форму обдувают сжатым воздухом, смазывают рабочую поверхность, закрывают, и процесс повторяется.

На станине 1 машины с холодной горизонтальной камерой прессования моделей 711А06. . . 71119 (рис. 2) по направляющим 3 под действием самотормозящей рычажной системы 4, приводимой в действие гидравлическим цилиндром 2, перемещается подвижная плита 6 с гидровыталкивателем 5. На этой плите устанавливается подвижная часть пресс-формы 7. Неподвижная часть пресс-формы 8 устанавливается на неподвижной плите 9 с камерой прессования 10, куда заливается порция сплава, загоняемая в пресс-форму пресс- поршнем цилиндра 11.

Рис. 2. Схема машины литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования

Механизм запирания пресс-формы должен обеспечивать ее надежное удержание в замкнутом состоянии Усилие запирания машин с холодной горизонтальной камерой прессования 1000. . .35 000 кН. Часто механизм запирания построен на основе мощных рычажных самотормозящих систем.

На рис. 3 показана машина модели 711А08 с холодной горизонтальной камерой прессования с усилием запирания пресс-формы 2500 кН. Она имеет ход подвижной плиты 450 мм и массу заливаемой порции алюминиевого сплава 4,7 кг Наибольшая скорость холостого хода прессующего плунжера не менее 5 м/с.

Рис. 3. Машина литья под давлением модели 711А08

В конструкции машины предусмотрена возможность подключения автоматического манипулятора для заливки металла, манипуляторов для смазки пресс-формы и снятия отливок, устройств для контроля извлечения отливок и смазки пресс-плунжера, а также управления стержнями, установленными на подвижной и неподвижной полуформах, по заданной программе. Система управления выполняется на релейной элементной базе или на базе программируемого контроллера.

При использовании схемы с холодной вертикальной камерой (рис. 4) в смазанную вертикальную камеру прессования 5 заливают дозу сплава 4. При движении вниз плунжер 3 давит на сплав и вместе с ним перемещает вниз пяту 2, в результате чего открывается отверстие 1, соединяющее камеру прессования с полостью пресс-формы. Расплавленный металл под давлением заполняет полость После заполнения пресс-формы плунжер поднимается вверх, а специальный механизм поднимает пяту 2 Пята отрезает литник и поднимает пресс-остаток.

Литьевая машина CLV 100.01 с вертикальной холодной камерой прессования фирмы VIHORLAT (Словакия) с усилием запирания формы 1000 кН показана на рис. 5. При съеме отливки она развивает усилие выталкивателя от 5,5 до 70,75 кН при ходе гидровыталкивателя 80 мм. Сила впрыскивания расплавленного металла от 54 до 178 кН. Ход впрыскивающего поршня 270 мм.

В питающую камеру диаметром 80 мм можно влить до 1,3 кг алюминия. Время одного холостого цикла 6,5 с.

Машины с вертикальной холодной камерой прессования отличаются от рассмотренных ранее меньшими габаритными размерами, но имеют более длинный цикл и примерно на 20 % меньшую производительность.

Рис. 4. Схема литья под давлением на машинах с холодной вертикальной камерой: 1 — электрошкаф; 2 — пульт управления; 3 — подвижная плита; 4 — неподвижная плита; 5 — силовой цилиндр пресс-плунжера

Рис. 5. Литьевая машина с вертикальной холодной камерой

Рис. 6. Схема литья под давлением в машинах с горячей вертикальной камерой

Машины с горячей вертикальной камерой прессования (рис. 6) имеют печь 8 с чугунным тиглем 2, в котором сплав 3 поддерживают в жидком состоянии электрическим нагревателем 7. Камера прессования 6 составляет одно целое с тиглем. Когда пресс-плунжер 4 поднят, через отверстие 5 камера заполняется сплавом. При движении вниз пресс-плунжер перекрывает отверстие 5 в камере прессования и сплав под давлением заполняет пресс-форму 1.

Блок-схема машины с горячей вертикальной камерой прессования представлена на рис. 7. На станине 1 по направляющим 3 под действием самотормозящей рычажной системы 4, приводимой в действие гидравлическим цилиндром 2, перемещается подвижная плита 6 с гидровыталкивателем 5 На этой плите устанавливается подвижная часть пресс-формы 7. На неподвижной плите 9 устанавливается неподвижная часть пресс-формы 8 с каналом литниковой системы для подачи расплавленного металла Камера прессования 13 отверстием 14 соединена с ванной расплавленного в тигле металла.

Рис. 7. Схема машины литья под давлением с горячей вертикальной камерой прессования

При опускании с помощью цилиндра 11 пресспоршня 12 порция сплава по каналу 10 загоняется в закрытую пресс-форму 7—8. После остывания металла пресс-форма раскрывается, отливка направляется на дальнейшую обработку, а пресс- форма очищается, смазывается, закрывается. Цикл заливки повторяется.

Машина с вертикальной горячей камерой прессования для литья под давлением IPZ 300 фирмы Italpresse (Италия) показана на рис. 8. Как и изображенная на схеме, она включает печь 1 для плавки металла в тигле 2, пресс-плунжер 3, цилиндр высокого давления 4 для управления пресс-плунжером, неподвижную плиту 5 и остальные необходимые для работы узлы.

Машина 713А05М в автоматическом режиме производит обдувку, смазку и запирание пресс-формы, впрыск металла, выдержку времени кристаллизации отливки, раскрытие пресс-формы, выталкивание отливки. Масса заливаемой порции цинкового сплава 1,8 кг. Время холостого цикла не более 3 с. Она не требует использования специальных заливочно-дозирующих агрегатов.

Читайте также: Технические и технологические особенности сварки углеродистых сталей: основные способы сварки и оборудование для каждого способа

Сталеразливочный ковш

Сталеразливочный ковш выполняет функции:

1. служит емкостью для транспортировки металла от сталеплавильного агрегата до места разливки;
2. является уст­ройством, при помощи которого сталь распределяется по излож­ницам или по кристаллизаторам установки непрерывной разливки;
3. выполняет роль агрегата, в котором осуществляется ряд метал­лургических процессов (раскисление, легирование, обработка вакуумом, продувка инертным газом, обработка жидкими синте­тическими шлаками или твердыми шлаковыми смесями и т. н.);
4. служит емкостью, в которой металл выдерживают при заданной температуре в процессе разливки плавки.

К сталеразливочному ковшу предъявляют следующие требо­вания. Ковш (без металла) должен быть возможно более легким, компактным и оборудован простыми и надежными устройствами, обеспечивающими выдачу металла необходимыми порциями и с тре­буемой интенсивностью. Футеровка ковша должна обеспечивать возможно более длительную его кампанию (от ремонта до ремонта).

Конструкция и футеровка ковша должны обеспечивать минималь­ные потери тепла (минимальное охлаждение металла) в течение периода разливки.

Кожух ковша — сварной, форма ковша — усеченный конус со сферическим днищем. Отношение диаметра к высоте — близ­ко к 1. Обычно сечение ковшей круглое, в некоторых случаях — слегка овальное (для того чтобы при неизменном размере траверсы разливочного крана использовать ковши большей вместимости). Объем ковша рассчитывают, исходя из объема всей массы металла плюс определенный (5— 10 %) слон шлака.

Отечественная промышленность выпускает стандартные ковши вместимостью от 50 до 480 т. Масса порожнего футерованного ковша вместимостью 300т — 72,5 т, масса порожнего 480-т ковша 136,3 т. Разливочный ковш переносится и удерживается во время разливки разливочным краном. Применяют разливочные краны различной грузоподъемности. т: 260—75/15; 350—75/15; 450—100/20; 630—90/16. Первое означает грузоподъемность главной тележки, второе и третье вспомогательной тележки. Разливочный кран большой грузоподъемности — сложное и дорогостоящее сооружение. Обычно вместимость сталеплавильного агрегата на действующих заводах ограничивается грузоподъемностью разли­вочного крана. Ковши футеруют либо шамотом, либо магнезито­-доломитовыми, либо высокоглиноземистыми огнеупорными мате­риалами. Футеровку ковша выполняют либо из кирпичей, либо монолитной. Для изготовления монолитной футеровки требуется соответствующее оборудование, однако при этом заметно сни­жаются затраты труда. Существует несколько способов выполне­ния монолитной футеровки ковшей: литье (рисунок 4), трамбование (в том числе автоматическое без шаблона), торкретирование, пескометная набивка (с давлением укладки массы до 147 МПа). Выбор того или иного способа футеровки ковша определяется наличием и стоимостью соответствующих оборудования и материалов.

Рисунок 4 – Схема установки для изготовления монолитной футеровки 130-т сталеразливочных ковшей 1 — сталеразливочный ковш; 2 — поворотная платформа; 3 — шлаковый смеситель; 4 — шнековый транспортер; 5 — шнековый питатель; 6 — буккер шлака; 7 — бункер кварцита; 8 — дозатор жидкого стекла; 9 — бункер жидкого стекла; 1 0 — мешалка для жидкого стекла; 11 — вентиль; 12 — насос для жидкого стекла; 13— ленточный доза­тор для кварцита: 14 — вентиль подачи жидкого стекла; 1 5 — шаблон

Стойкость футеровки ковшей, изготовленных из обычных ша­мотных кирпичей, 10— 15 плавок (наливов). Футеровка изнаши­вается неравномерно, наибольший износ наблюдается в том месте, куда падает струя металла (так называемая боевая стенка ковша), и в районе шлакового пояса. В тех случаях, когда металл в ковше подвергают различным методам обработки, включая методы, свя­занные с интенсивным перемешиванием металла, стойкость шамо­товой футеровки резко снижается; в этих случаях футеровку ковша выполняют из высокоогнеупорных материалов. В зависи­мости от качества огнеупорных материалов и технологии обра­ботки стали в ковше расход огнеупоров колеблется в пределах от 3 до 5 кг/т стали.

Оборудование для выпуска стали из ковша состоит из стопор­ного устройства и разливочного стакана. Обычно в каждом ковше устанавливается один комплект такого оборудования, однако в ковшах большой вместимости для ускорения разливки монти­руются два таких комплекта. Разливочный стакан устанавливают в гнездо, предусмотренное в днище ковша (в самой низкой точке днища — так, чтобы в стакан сливался из ковша весь металл, без остатка). После разливки каждой плавки стакан заменяют новым.

Различают два типа стопорных устройств.

1. Вертикальные стопорные устройства (или просто стопоры). Устройство включает вертикальный стопор, проходящий внутри ковша через массу металла (рисунок 5). При помощи механизма рычажного типа стопор поднимается и опускается. При подъеме нижний конец стопора (пробка стопора) отходит от разливочного стакана и через открывшееся отверстие металл из ковша выливается в изложницу. Стопор состоит из сплошного или полногометаллического стержня, на который надета серия катушек из огнеупорного материала (обычно из шамота).

Рисунок 5 – Сталеразливочный сварной 480-т ковш со стопорным устройством 1 — сливной носок; 2 — цап­фа; 3 — плита; 4 — упор; 5 — пояс жесткости; 6 — стопор; 7 – корпус; 8 – огнеупорный кирпич; 9 — скоба; 10 — вил­ка; 11 — ползун; 12 — вилка; 13 — направляющая труба; 14 — винтовой механизм; 15 — гидравлический цилиндр; 16 — пружина; 17 — ручной рычаж­ной механизм; 18 — шамотная пробка; 19 — сталевыпускной стакан

2. Стопорные устройства скользящего типа. Устройство кре­пится к кожуху ковша снизу снаружи. Отверстие разливочного стакана перекрывается (и открывается) горизонтальным отсе­кающим движением скользящей огнеупорной плиты. В зависи­мости от вида движения отсекателя (прямолинейного или враща­тельного) скользящие затворы делят на шиберные (рисунок 6, а) и поворотные или дисковые (рисунок 6, б) с несколькими отвер­стиями различного диаметра. Дисковые затворы позволяют изменять по ходу разливки скорость истечения металла из ковша или сохранять ее по мере опорожнения ковша (по мере опускания уровня металла в ковше проводить разливку через отверстия все большего диаметра). Расположение затворного устройства вне ковша позволяет производить необходимые операции с нахо­дящимся в ковше металлом (перемешивание и т. д.) без опасения повредить стопор и вызвать этим аварийный выход металла из ковша. Надежность скользящего затвора зависит от огнеупор­ности и износостойкости скользящих плит, от точности их изго­товления и притирки.

Рисунок 6 – Скользящий затвор а — шиберного типа; б — вращающийся; 1 — разливочный стакан ковша; 2 — плиты; 3 — гнездовой кирпич; 4 — наружный разливочный стакан; 5 — металлический защит­ный кожух; 6 — верхний стакан; 7 – неподвижная плита; 8 — вращающаяся плита; 9 — коллектор; 10 — ротор; 11 — пружины; 12 — редуктор; 13 — электродвигатель; 14 — предохранительный кожух; 15 — футеровка промежуточного ковша

В процессе разливки сечение разливочного стакана изменяется. Опасным является случай так называемого зарастания стакана. Такое явление наблюдается, в частности, при разливке стали, раскисленной алюминием. Образующиеся при раскислении час­тицы корунда Аl2O3 оседают на внутренних стенках стакана, обра­зуя тугоплавкую и прочную настыль, внутренний диаметр стакана начинает уменьшаться и, если не принять необходимых мер, раз­ливка может вообще прекратиться. Для предотвращения таких явлений, а также случаев застывания металла (особенно первых его порций) в полости стакана за время от выпуска плавки до на­чала разливки в разливочный стакан подают (с небольшой интен­сивностью) инертный газ.

Падение струи стали из ковша в изложницу или в кристалли­затор сопровождается рядом явлений, отрицательно влияющих на качество металла. Большой напор металла, вытекающего из крупного ковша, вызывает интенсивное разбрызгивание струи при ударе о дно изложницы или о поверхность жидкого металла. Рас­четы и результаты моделирования показывают, что при разливке из ковшей большой вместимости критерий Рейнольдса для струи может достигать значений ≥106, что свидетельствует о высокой степени турбулентности струи. Истечение таких турбулентных потоков сопровождается захватом атмосферного воздуха, а также развитием кавитационных явлений, что в свою очередь приводит к резким местным колебаниям давления металла в слитке. При большом напоре металла струя перестает быть непрерывной, что приводит к эжектированию окружающего воздуха, интенсивному развитию вторичного окисления стали, увеличению содержания азота и т. д. Диаметры разливочных стаканов могут быть различ­ными (от 50 до 120 мм), но все они достаточно велики.

При истечении металла через отверстие в днище ковша создается положение, при котором основное перемещение жидкого металла происходит по оси стакана. Получается, что столб металла, располагающийся над отверстием стакана, как бы непрерывно проваливается, а объемы металла, находящиеся вблизи стенок ковша, не перемещаются и поступают на разливку в последнюю очередь. Температура и свойства этих объемов металла отли­чаются от температуры и свойств внутренних слоев, что приводит к нестабильности качества слитков, отлитых в различные периоды времени по ходу разливки. При входе жидкого металла в стакан происходит сжатие (сужение) струи, которое продолжается до определенной глубины, после чего поток снова расширяется, заполняя все поперечное сечение стакана. Отрыв потока от стен канала и связанное с ним вихреобразование создают в стакане зону пониженного статического давления и являются основной причиной увеличения сопротивления движению жидкости в струе, а также захвата струей воздуха. Дополнительная трудность при решении проблемы организации истечения струи металла из ковша заключается в том, что по мере опорожнения ковша изме­няется напор металла (высота металла в ковше). Может оказаться, что удовлетворительный характер истечения струи в начале раз­ливки (небольшое отношение диаметра струи к высоте столба металла в ковше) сменяется не­ удовлетворительным в конце раз­ливки (при неизменном диаметре струи напор металла резко уменьшился). На характер дви­жения металла в ковше и стакане влияет также расположение ста­кана относительно стен ковша. На практике для организации нормальной разливки используют ряд приемов.

• Сечение, размеры и форму разливочного стакана и его рас­положение в ковше выбирают по результатам предварительного мо­делирования с учетом размеров ковша, состава стали и необходи­мой скорости разливки. Горизон­тальное сечение стаканов может быть круглым, эллиптическим, крестообразным и т д. По высоте стаканы могут быть цилиндричес­кими, цилиндрическими с закру­глением углов на входе струи, формы диффузора, конфузора, в форме диффузора с переходом в цилиндр и др. (рисунок 7).

Рисунок 7 – Форма сталеразливочных конфузорных стаканов а – щелевого для отливки листовых слитков, б – крестового

• Используют удлиненные стаканы таким образом, чтобы металл проходил по раз­ливочному стакану, не соприкасаясь с окружающим воздухом (рисунок 8). Рисунок 8 – Схема подвода стали в кристаллизатор затопленной струи (под уровень металла) 1 – стопор, 2 – ковш, 3 – удлиненный разливочный стакан, 4 – уровень жидкого металла в кристаллизаторе

• Защищают струи металла, вытекающего из ковша, инертным газом, подаваемым из кольцеобразного устройства, окружающего струю.
• Инертный газ подают непосредственно в стакан таким обра­зом, что условия истечения струи определяются не изменяющимся по ходу разливки напором металла, а воздействием выходящего из пористых стенок стакана инертного газа.
• Перемешивают металл в ковше.
• Применяют промежуточные разливочные устройства (во­ронки, промежуточные ковши и т. п.), позволяющие разливать металл почти до конца разливки всей плавки с неизменной и тре­буемой скоростью истечения.

Изложницы

Изложницы отливают обычно из чугуна (из ва­гранки или иногда из чугуна непосредственно из доменной печи),так как чугун имеет относительно невысокую стоимость, обла­дает хорошими литейными свойствами и отливки из чугуна при нагреве почти не коробятся. В некоторых случаях (например, для отливки крупных кузнечных слитков) изложницы отливают из низкоуглеродистой качественной стали, предварительно подвер­гнутой вакуумированию. Размеры и форма изложницы, опреде­ляющие форму слитка, зависят от следующих факторов:

1. Вида продукции (прокатные слитки поступают в прокатный цех, кузнечные — в кузнечно-прессовый).
2. Назначения (для получения сортовой заготовки исполь­зуют обычно слитки квадратного сечения, для проката на лист — прямоугольного, для получения труб, колес, бандажей — круг­лого или многогранного).
3. Мощности прокатных станов (от этого зависят масса и раз­меры слитка).
4. Степени раскисленности (слитки спокойной и кипящей стали имеют обычно различную форму, соответственно различную форму имеют изложницы).
5. Способа разливки (сверху или сифоном).
6. Требований к качеству металла и его однородности (чем больше масса слитка, тем дольше он застывает, тем в большей степени развиваются в нем ликвационные явления и соответственно неоднородность свойств). Для повышения производительности обжимных станов (блюмингов и слябингов) целесообразно иметь крупные слитки, однако в ряде случаев при отливке крупных слит­ков не обеспечивается нужное качество стали.

Конструкция изложницы должна быть удобна в эксплуатации и иметь возможно более высокую стойкость. Стойкость излож­ниц зависит от состава и качества чугуна, из которого изложница изготовлена, состава и температуры разливаемой стали, от усло­вий эксплуатации изложниц в данном цехе и от конструкции из­ложницы (при данной массе слитка). Для изготовления изложниц обычно используют чугун примерно следующего состава: 3,8%С; 1,8%Si 0,9%Мn; 0,2%Р с минимальным содержанием серы. Некоторое количество хрома в составе чугуна повышает стой­кость изложниц. Стойкость изложниц в значительной степени зависит от ее жесткости, даже очень небольшое коробление приво­дит к быстрому выходу чугунной изложницы из строя. Это учи­тывают при конструировании изложниц, в частности наружные границы изложницы выполняют не плоскими, а криволинейными, кривизну выбирают противоположной той, которую имели бы плоские грани после прогрева, т. е. в деформированном состоя­нии. Для предупреждения образования продольных трещин торцы изложниц упрочняют стальными бандажами.

Для удобства извлечения слитка из изложницы (или снятия изложницы со слитка) стенки изложниц всегда выполняют с не­которой (1—4 %) конусностью, поэтому изложницы разделяют на расширяющиеся кверху или книзу. Изложницы могут быть с дном и без дна. В первом случае их называют глуходонными, во втором —сквозными. В первом случае слиток извлекают из изложницы, а она остается на месте, во втором изложницы снимают со слитка, сам же слиток остается стоять на поддоне. В тех случаях, когда металл разливают сверху, изложница (или поддон) в месте удара струи быстро выходит из строя, поэтому в данном месте устанавливают сменяемые пробки. Для уменьшения разбрызгивания струи при ее ударе в донной части изложницы предусмотрено углубление.

На стойкость изложниц влияет не только их конструкция. Увеличение продолжительности выдержки слитков в изложницах вызывает значительный нагрев их стенок, рост зерен чугуна и по­вышение напряжений в стенках изложниц. Стойкость изложниц при этом уменьшается. Снижение стойкости изложниц имеет место и при резких колебаниях температур при охлаждении. Лучшие результаты получают при охлаждении изложниц на воз­духе. Ускоренное охлаждение изложниц водой снижает их стой­кость. Оптимальная температура изложниц перед разливкой 50—100 °С; при более высокой температуре наружная корка затверде­вающего слитка остается в контакте с изложницей более длитель­ное время, что ускоряет износ. В тех случаях, когда температура изложницы ниже допускаемой, есть опасность, что на холодных поверхностях конденсируется влага воздуха и может быть ухуд­шено качество стали.

Имеет значение также взаимное расположение изложниц: оно должно быть таким, чтобы обеспечивалась возможность естествен­ного равномерного охлаждения со всех сторон. Стойкость излож­ниц в зависимости от перечисленных факторов может составлять от 50 до 150 наливов, а расход изложниц — от 1,5 до 2,5 % от массы отлитых слитков. Производство изложниц в СССР превы­шает 3,5 млн. т/год. В расчетах для упрощения массу изложницы в среднем можно принимать равной массе слитка. Важнейшей характеристикой изложницы является отношение высоты к услов­ному диаметру слитка H/D. При этом принимают, что условный (диаметр D =√F , где F — площадь поперечного сечения средней по высоте части слитка (или F = D2).

Отношение H/D в значительной мере определяет внутреннее строение слитка. Обычно для углеродистой стали это отношение равно 3—3,5, для высококачественной легированной 2,5—3,3. Для получения более плотного слитка оно при данном сечении должно быть ниже (улучшены условия газовыделения), однако для повышения производительно­сти обжимных прокатных станов желательно, чтобы высота (длина) слитка была больше. На практике обычно принимают компромисс­ное решение (рисунок 9).

Рисунок 9 – Формы поперечного сечения изложниц

Что такое литье металлов и как на этом можно заработать

Литье – один из способов обработки различных металлов. С его помощью можно создавать предметы разного размера и конфигурации. Это наиболее простой и доступный способ, который осуществляется с помощью специального оборудования. Сейчас многие производители предлагают строительство мини-.

Мини литейный цех

Это значит, что будет разработан индивидуальный проект производственного комплекса, планировка расположения цехов, размещения оборудования, подведение всех необходимых коммуникаций.

Почему выгодно обратить внимание на готовые комплексы «под ключ»? Потому что:

• производители точно рассчитывают необходимую производственную площадь;
• максимально эффективно размещают коммуникации;
• предоставляют полный спектр услуг по наладке оборудования;
• приобретая , можно сразу приступать к процессу производства.

Технические характеристики литейного оборудования
Если выбор сделан в пользу такого комплекса, то следующим шагом в организации бизнеса будет поиск заказчиков. Изделия из литьевого металла пользуются большим спросом практически во всех отраслях промышленности:

Гибка листового металла

• станкостроении;
• автомобильной отрасли;
• приборостроении;
• производстве бытовой техники;
• судостроении;
• производстве медицинского и стоматологического оборудования;
• ювелирном искусстве;
• изготовлении предметов декора дома и приусадебного участка;
• отрасли строительных материалов.

Преимущества мини-завода именно в компактных размерах и возможности производить изделия небольшими партиями. Часто крупные предприятия вынуждены отказывать мелкооптовым заказчикам, поскольку переналадка оборудования довольно проблематична.

А мини-завод – это автоматизированный комплекс: чтобы переключиться на новый вид производимых изделий или металлических заготовок необходимо лишь внести изменения в программный комплекс и изготовить новые пресс-формы. А стоимость нестандартных деталей по индивидуальному заказу в несколько раз выше типового производства.

Еще одним преимуществом мини-, является то, что они спроектированы так, что могут обрабатывать все виды металлов, в то время как крупномасштабные линии имеют для этого отдельные цеха.

Литейное производство — черных и цветных металлов, сущность, оборудование, способы

Литейное производство: оборудование для литейной лаборатории и контроля литья металла

Литейное производство позволяет производить заготовки и детали различной конфигурации и массы. Получению готовых изделий предшествует множество операций, некоторые их которых происходят при высокой температуре, и предполагает работу с материалами в различных агрегатных состояниях: твердом, газообразном и жидком.

В литейном цехе используется разнообразное технологическое и транспортное оборудование, а получение качественных отливок невозможно без контроля различных параметров на всех этапах производства, поэтому оснащению лаборатории уделяется особое внимание. В арсенале этого подразделения предприятия должны быть приборы для проведения требуемых исследований, в том числе экспресс-анализа химического состава металлов и сплавов.

Спектральные анализаторы. Виды и требования к приборам

Особенности ведения технологического процесса в плавильных печах требует постоянного контроля химического состава на всех стадиях получения металла. Основные требования, предъявляемые к приборам, используемым для этих целей:

• экспрессность;
• высокая точность;
• возможность проведения контроля неразрушающими методами;
• простота проведения анализа;
• возможность автоматизации;
• приспособленность к эксплуатации в производственных условиях.

Оптико-эмиссионные анализаторы

На производстве находят широкое применение оптико-эмиссионные спектроскопы с искровым и дуговым возбуждением спектра (или их комбинацией), у которых рабочей средой служит аргон или воздух. Наиболее простой из них — стилоскоп, который имеет невысокую стоимость и позволяет быстро проводить визуальный анализ химического состава металлов и сплавов. Прибор не отличается высокой точностью, так как для регистрации спектра используется глаз оператора, поэтому литейщики прибегают к использованию более совершенных устройств, которые исключают недостатки стилоскопов.

К преимуществам современных оптико-эмиссионных приборов относят:

• Возможность обнаружения даже незначительных примесей в сплавах. Это имеет особенную важность в литейном производстве, так как для ведения плавки необходимо знать содержание таких элементов, как углерод, сера и фосфор.
• Высокая точность результатов исследования. Метод используется не только для экспресс-анализа, но и для проведения сертификационного анализа.
• Анализ осуществляется бесконтактным способом.
• Нет необходимости отбора массивных проб.
• Экспрессность. Фактор времени при получении в плавильной печи сплава заданного состава имеет исключительную важность.

Оптико-эмиссионные приборы требуют проведения калибровки. Потребитель получает устройство с загруженными аналитическими программами, что может привести к затруднению при работе со сплавом, имеющим неизвестный химический состав, который отличен от состава стандартного образца. Для получения точных результатов перед исследованием проба нуждается в подготовке.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы

Рентгенофлуоресцентный анализ металлов и сплавов позволяет провести количественный и качественный анализ металлов и сплавов. Приборы отличаются компактными размерами и простотой использования. Несмотря на универсальность, они не могут определять присутствие элементов с атомным номером менее 11. Таким образом, РФА не позволяют определить содержание углерода в стали и чугуне — наиболее распространенных материалов для производства отливок.

Тем не менее, метод широко используется в литейном производстве, и дополняет АЭСА, благодаря ряду преимуществ:

• Высокая точность результатов исследований.
• Анализ проводится без разрушения образца.
• Низкий предел обнаружения.
• Простая пробоподготовка.
• Возможность анализа пробы много раз.
• Высокая производительность.

Интересные предложения для литейщиков

Рынок приборов для анализа металлов и сплавов, и других материалов насыщен различными моделями анализаторов, которые могут быть использованы в системе контроля качества литейного производства. Среди них можно найти стационарные, мобильные и портативные устройства, позволяющие решать различные аналитические задачи.

Искролайн 100

Искролайн 100 — настольный спектрометр для анализа химического состава металлов и сплавов. Способен распознавать более 70 элементов, в том числе углерод, серу и фосфор. Прибор используется для входного контроля, сертификационного анализа и экспресс-анализа плавки.

Искролайн 300

Искролайн 300 — атомно-эмиссионный спектрометр, относящийся к лабораторному классу. Прибор способен выполнять экспресс-анализ металлов и сложных сплавов на любых основах в диапазоне спектров 174–930 нм. Находит применение как для решения рутинных аналитических задач, так и проведения сертификационного анализа.

SciAps серия X

Эта серия портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов оснащена инновационным аппаратным обеспечением, что позволяет проводить исследование любых проб. Библиотека-марочник насчитывает более 1200 марок с возможностью неограниченного расширения. Параметры прибора оптимизируются в автоматическом режиме.

Система контроля качества

Получение качественной и конкурентоспособной продукции литейного производства невозможно без контроля на всех этапах различных характеристик и свойств материалов, используемых в технологическом процессе. Система контроля качества подразумевает:

Современное литейное производство

Являясь одной из наиболее древних технологий переработки материалов, литьё и ныне не теряет своей актуальности. Проектируются новые процессы и оборудование, совершенствуются приёмы повышения их экологической чистоты и точности.

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.

Читать статью Устройство и оборудование литейной лаборатории. Правила техники безопасности — презентация онлайн

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:

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 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.

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.

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.

Читать статью Оборудование для литейной лаборатории и контроля литья металла — «ИСКРОЛАЙН»

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.

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.

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.

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:

Приобретение мини-литейного завода – готовый бизнес с быстрым стартом

Что такое литье металлов и как на этом можно заработать

Литье – один из способов обработки различных металлов. С его помощью можно создавать предметы разного размера и конфигурации. Это наиболее простой и доступный способ, который осуществляется с помощью специального оборудования. Сейчас многие производители предлагают строительство мини-завода «под ключ».

Мини литейный цех

Это значит, что будет разработан индивидуальный проект производственного комплекса, планировка расположения цехов, размещения оборудования, подведение всех необходимых коммуникаций.

Почему выгодно обратить внимание на готовые комплексы «под ключ»? Потому что:

• производители точно рассчитывают необходимую производственную площадь;
• максимально эффективно размещают коммуникации;
• предоставляют полный спектр услуг по наладке оборудования;
• приобретая завод «под ключ», можно сразу приступать к процессу производства.

Если выбор сделан в пользу такого комплекса, то следующим шагом в организации бизнеса будет поиск заказчиков. Изделия из литьевого металла пользуются большим спросом практически во всех отраслях промышленности:

• станкостроении;
• автомобильной отрасли;
• приборостроении;
• производстве бытовой техники;
• судостроении;
• производстве медицинского и стоматологического оборудования;
• ювелирном искусстве;
• изготовлении предметов декора дома и приусадебного участка;
• отрасли строительных материалов.

Преимущества мини-завода именно в компактных размерах и возможности производить изделия небольшими партиями. Часто крупные предприятия вынуждены отказывать мелкооптовым заказчикам, поскольку переналадка оборудования довольно проблематична.

А мини-завод – это автоматизированный комплекс: чтобы переключиться на новый вид производимых изделий или металлических заготовок необходимо лишь внести изменения в программный комплекс и изготовить новые пресс-формы. А стоимость нестандартных деталей по индивидуальному заказу в несколько раз выше типового производства.

Литейный завод

Еще одним преимуществом мини-заводов «под ключ», является то, что они спроектированы так, что могут обрабатывать все виды металлов, в то время как крупномасштабные линии имеют для этого отдельные цеха.

Какие виды металла можно использовать для работы

С помощью литейного оборудования можно производить детали и заготовки из следующих видов металла:

Читать статью Технологии литья металлов: под давлением, по выплавляемым моделям и другие

Сталь – наиболее распространенный металл для изготовления различных деталей. На производственном оборудовании можно обрабатывать метал следующих марок:

• низколегированная;
• высоколегированная;
• углеродистая;
• легированная сталь.

Этот материал широко используется в машиностроении и станкостроении благодаря своим высоким показателям прочности и пластичности. Не менее популярны и изделия из чугуна. Наибольший спрос предоставляют мебельные компании, которые изготавливают чугунные элементы мебели и декора.

Отливки из стали 110Г13Л

Алюминий – один из самых распространенных видов металла, он характеризуется податливостью к обработке, легкостью, а добавление в состав магния или меди обеспечивает высокую прочность изделию. Технологии современного оборудования позволяют отливать алюминиевые детали и заготовки любой сложности, конфигурации (массой от 100 грамм и до нескольких тонн).

Способы литья

В зависимости от марки металла, вида, размера, формы будущей отливки, выбирается наиболее подходящий и экономически обоснованный способ литья. В настоящее время существуют около 50 методик, но наиболее распространенными считаются следующие:

• литье в кокиль;
• литье под давлением;
• в песчаные формы;
• по выплавляемым моделям.

Кокиль – модель-форма, в которую заливается расплавленный металл, после остывания получается готовое изделие. Это наиболее популярный способ литья, однако, он требует большого профессионализма на этапе изготовления кокиля, поскольку здесь важна точность, ведь от качества формы будет зависеть конечный результат.

Машины для литья в облицованный кокиль

Для крупносерийного производства этот способ наиболее выгоден, поскольку кокиль изготавливается один раз, а эксплуатироваться может до нескольких тысяч. При литье в кокиль минимальная толщина стенок детали должна быть 3 мм, а масса изделия – от 20 г до 50 кг.

Литье под давлением также один из популярных способов. Для него используют специализированные автоматические машины. Для различных сплавов металлов используют или метод низкого давления, или высокого. Технология несложная:

• металл плавится в печи;
• подается под давлением в специальную пресс-форму, которая имеет очертания будущей отливки. Давление может быть в пределах от 8 до 700 МПа;
• после остывания получается готовое изделие.

Таким способом можно производить отливки с минимальной толщиной стенки – от 0,8 мм и массой от 4 г до 12 кг.

Литье в земляные или песчаные формы – один из наиболее древних способов, но им успешно пользуются и по сегодняшний день. Для начала изготавливают модель, с помощью которой делают отпечаток в песчано-глинистой смеси. При этом следует предусмотреть припуски на последующую механическую обработку изделия. Сама модель может быть деревянной, пластмассовой или металлической. Этот способ подходит для монолитных и крупных деталей, с его помощью можно отливать изделия массой до 40 т.

Составные элементы мини-завода и их технические характеристики

Российская компания ООО «Стандарт» предлагает организовать «под ключ» мини-литейный завод для осуществления литья металла кокильным способом. Такой комплекс может работать с алюминием, медью, сталью и их сплавами. На станках можно отливать изделия любой формы и конфигурации благодаря возможности самостоятельно изготавливать формы-матрицы. Если у вас появилась тяга побаловать себя потрясающим сексуальным досугом, вас гарантированно поразят привлекательные шлюхи Чебоксар . Вы имеете возможность фильтровать индивидуалок по внушительному ряду характеристик, указывая их рост, объем груди, а также местоположение!

Литейная машина фирмы KURTZ

В комплект мини-завода «под ключ» входит следующее оборудование:

• отражательная печь – она необходима для плавления металла. Технические характеристики:
  • вариант энергоносителя – газ, электричество, отработанное топливо, солярка;
  • энергопотребление – 1 баллон газа на 20 часов работы или 30 кВт/ч;
  • емкость бункера – до 1 т;
  • производительность – до 600 кг/ч;
  • кокильный станок – необходим для непосредственной отливки изделий. Он может быть двух видов:
    • однопозиционный – для изделий, которые не имеют обратных углов. Форма может раскрываться только в одну сторону;
    • многопозиционный – предназначен для деталей сложных форм, кокиль раскрывается вверх и вниз.
    • потребляемая мощность – до 2,5 кВт/ч;
    • оказываемое усилие на сжатие – до 190 т;
    • кокиль – форма для будущих изделий – при необходимости ее может изготавливать компания по индивидуальным чертежам.

    Обзор некоторых вариантов производственных комплексов «под ключ»

    Кроме оборудования, работающего с применением кокилей, существуют и другие производственные комплексы.

    Прессовая машина для литья металла. Она предназначена для работы с пресс-формами и наиболее часто используется при изготовлении деталей из цветного металла. Характеристики:

    Машинный комплекс «под ключ» PR-1000 от компании АБ Универсал предназначен для отливки цветных металлов, характеризуется полной расплавкой, бесшлаковым литьем, точным наполнением пресс-форм – это обеспечивает высокое качество готовых изделий. Характеристики:

    Производственный комплекс DTC-280 «под ключ» от компании Глобал-Маш предназначен для изготовления литых изделий из цветных металлов. Технические характеристики:

    Расценки на производимую продукцию

    Для того, чтобы определить, выгодно ли приобретать готовый мини-завод «под ключ», необходимо сопоставить собственные затраты со стоимостью конечной продукции. Унифицировать цены в отрасли довольно сложно, поскольку они формируются с учетом изготовления кокиля или пресс-форм, а также объема производства, вида металла, сложности изделия. Поэтому стоимость работ будет рассчитываться для каждого заказчика индивидуально. Можно привести пример расценок на отливки из различных металлов:

    Похожие записи:

    1. Литье под давлением: как это работает / Хабр
    2. Литейное оборудование | это. Что такое Литейное оборудование?
    3. Литейные ковши
    4. Виды литья: специальные, пластмасс, литье под давлением

    Источник https://xn--18-6kc8bnfhjjs6g.xn--p1ai/metally-i-splavy/litejnoe-oborudovanie.html

    Источник https://stromet.ru/litejnoe-oborudovanie/litejnoe-proizvodstvo-chernyh-i-cvetnyh-metallov-sushhnost-oborudovanie-sposoby/

    Похожие записи:

    1. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
    2. Люди Волковысского завода литейного оборудования
    3. Оборудование для малого бизнеса: обзор лучших новинок
    4. Монтаж и эксплуатация промышленного оборудования по отраслям: особенности и советы