Совершенствование технологии литья в песчаные формы

                                                Содержание 
 

  Введение ……………………………………………………………………2 

1. Описание базовой  технологической  схемы……………………….….3

2. Анализ  БТС и  выявление направлений  совершенствования  технологического  процесса по критериям  малоотходности……….…5

2.1 Выбор и обоснование  направлений совершенствования  технологического  процесса…………………………………………..…..11

3.Разработка  малоотходной технологии литья в песчаные формы...11

3.1 Материальный баланс…………………………………………….….14

Заключение…………………………………………………………………15

Список  литературы………………………………………………………..16

                                          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                  Введение. 

         По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста всё большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения малоотходных и ресурсосберегающих технологий.

           Данный курсовой проект посвящён проблеме организации малоотходности в литейном производстве, относящийся к одному из важнейших аспектов деятельности предприятия. При плавке образуется большое количество отходов. Таким образом, теряются тонны ценных металлов, которые должны быть возвращены в производство. Кроме этого, происходит загрязнение и засаливание почв.

              Целью данной работы является анализ технологического процесса и выявление направления обеспечения малоотходности.

           В связи с этим к основным задачам исследования относятся описание и анализ базовой технологической схемы литья, выявление направлений совершенствования по критериям малоотходности, выбор и обоснование направлений совершенствования, разработка малоотходной технологии, расчёт материального баланса и эколого-экономический расчёт.

             Курсовой проект выполнен на основе изучения  материалов лекционных и практических занятий, научно-технической литературы и ознакомления с условиями труда в литейном цехе. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                         1.Описание базовой технологической схемы. 

С помощью  литья в песчаные формы получают до 75 % всех отливок.

Отливки получают в литейной форме, полость  которой соответствует конфигурации отливки. При литье в песчаные формы их изготавливают из формовочной  смеси, состоящей из формовочных  материалов. Формовочную смесь засыпают в литейные опоки и выполняют  в них отпечаток модели. (Литейная опока – приспособление для удержания формовочной смеси при

изготовлении  литейной формы, её транспортировке  и заливки жидким расплавом). Модель имеет конфигурацию внешней поверхности  отливки. Внутренняя поверхность отливки (отверстия, полости и т.п.) образуется при помощи литейного стержня, который устанавливают в форму. Литейные стержни изготавливают из стержневой смеси в стержневых ящиках. Стержневые ящики изготавливают из тех же материалов, что и модели. Между полостью формы и стержнем образуется пространство, заполняемое жидким металлом. После его затвердевания образуется отливка.

      На рис.1 приведена схема технологического процесса литья в песчаные формы. Из формовочных смесей изготавливают песчаные формы, а из стержневых –стержни. В состав формовочных и стержневых смесей входят: кварцевый песок, глина, вода, связующие материалы и специальные добавки (синтетические и естественные смолы).

                                                    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

                                              

Рис 1. Принципиальная технологическая схема процесса литья в песчаные формы. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Анализ БТС и  выявление направлений  совершенствования  технологического  процесса по критериям  малоотходности. 

Приготовление формовочной смеси. 

     Формовочными материалами называются материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней. Формовочные материалы разделяют на исходные формовочные материалы, формовочные и стержневые смеси, вспомогательные формовочные составы.

    Исходные формовочные материалы  делятся на две группы:

1) основные  — огнеупорная основа смеси  (кварцевый песок и т. д.), связующие  материалы (глина, различные смолы,  другие связующие вещества); 2) вспомогательные,  например различные добавки (уголь,  древесная мука, торф и т. д.), придающие формовочной или стержневой  смеси определенные свойства.

          Технологический процесс приготовления формовочных смесей складывается из следующих основных операций: 1) предварительной обработки свежих формовочных материалов и добавок; предварительной обработки отработанной формовочной смеси; 3) приготовления смеси из предварительно подготовленных свежих и отработанных формовочных смесей, добавок и связующих.

           В целях экономии и малоотходности формовочная смесь после может использоваться повторно. Отработанная формовочная смесь, выбитая из опок, перед повторным использованием должна быть предварительно переработана. В немеханизированных литейных цехах ее просеивают на обычном сите или на передвижной смесеприготовительной установке, где происходит отделение металлических частиц и других посторонних примесей. В механизированных цехах отработанная смесь подается из-под выбивной решетки ленточным транспортером в смесеприготовительное отделение. Крупные комки смеси, образующиеся после выбивки форм, обычно разминают гладкими или рифлеными вальцами. Металлические частицы отделяют магнитными сепараторами, установленными на участках передачи отработанной смеси с одного транспортера на другой.

          Регенерация (восстановление) заключается в извлечении песка из отработанных смесей и приведении его свойств в соответствие с установленными техническими требованиями на формовочные пески. В зависимости от условий работы цеха регенерацию отработанной смеси производят различными способами: мокрым, электрокоронным и специальным для смесей, приготовленных на жидком стекле.

            Мокрый способ регенерации применяют главным образом в цехах, имеющих гидравлические или пескогидравлические установки для очистки отливок. При мокром способе зерна песка с помощью воды отмываются от глины и мелкой пыли, которые потоком воды уносятся в отстойники и далее в отход. Промытый и обеспыленный песок оседает на дно сборника, откуда грейфером подается в сушильную печь, а затем просеивается и используется для приготовления формовочных смесей.

       При электрокоронной регенерации отработанная смесь разделяется на частицы разных размеров с помощью высокого напряжения. Песчинки, помещенные в поле электрокоронного разряда, заряжаются отрицательными зарядами. Если электрические силы, действующие на песчинку и притягивающие ее к осадительному электроду, больше силы тяжести, то песчинки оседают на поверхности электрода. Изменяя напряжение на электродах, можно разделять песок, проходящий между ними, по фракциям.

          Регенерация формовочных смесей с жидким стеклом осуществляется специальным способом, так как при многократном использовании смеси в ней накапливается более 1—1,3% щелочи, что увеличивает пригар, особенно на чугунных отливках. Во вращающийся барабан установки для регенерации подают одновременно смесь и гальку, которые, пересыпаясь с лопастей на стенки барабана, механически разрушают пленку жидкого стекла на зернах песка. Через регулируемые жалюзи в барабан поступает воздух, отсасываемый вместе с пылью в мокрый пылеуловитель. Затем песок вместе с галькой подают в барабанное сито для отсеивания гальки и крупных зерен с пленками. Годный песок из сита транспортируют на склад. 

Изготовление  литейной формы. 

          Последовательность изготовления литейной формы приведена на рис.2. На подмодельную плиту устанавливают полуопоку и на неё наполнительную рамку, высота которой соответствует степени уплотнения формовочной смеси в форме. Наполнительная рамка это приспособление, устанавливаемое на литейную опоку для получения дополнительного количества смеси до уплотнения её в опоке.

           На подмодельную плиту устанавливают нижнюю полумодель (в случае разъёмной модели), затем засыпают формовочную смесь в опоку и рамку, уплотняют её. Формовочную смесь уплотняют различными способами: вручную с помощью трамбовки и машинами. Машинная трамбовка может осуществляться прессованием, встряхиванием, сбрасыванием комков смеси с большой скоростью пескомётом или пескоструйной машиной (при изготовлении больших форм). Аналогичным образом трамбуются и стержни.

          Наполнительную рамку снимают, полуопоку с утрамбованной формовочной смесью переворачивают на 180⁰ и на нижнюю половину модели устанавливают верхнюю половину модели и модель литниковой системы. Затем поверхность разъёма нижней полуформы посыпают тонким слоем разделительного песка, для того, чтобы после утрамбовки можно было бы разделить полуформы без их разрушения. Затем устанавливают вторую полуопоку и наполнительную рамку.

         После чего насыпают формовочную смесь и опять утрамбовывают. Далее, из уплотнённой формовочной смеси удаляют модель литниковой системы. Потом полуопоки разъединяют, извлекают полумодели, исправляют дефекты, если они возникли, и устанавливают стержни. Стержни изготавливаются отдельно из стержневых смесей в стержневых ящиках. При этом могут использоваться смеси, затвердевающие в горячих стержневых ящиках, а так же стержневые смеси, затвердевающие в холодных

стержневых ящиках. Процесс затвердевания длится всего 5 – 10 секунд. При изготовлении многих отливок на получение стержней уходит до 80% рабочего времени, поэтому при конструировании отливки надо предусматривать минимальное количество стержней.

        На нижнюю полуформу устанавливают верхнюю, их скрепляют между собой. Собранная форма подвергается сушке. В данном примере рассмотрен способ получение песчаных литейных форм вручную в серийном производстве отливок небольших габаритов. 

а –  чертёж отливки; б – деревянная модель; в – модель отливки, заформованная  в нижнюю полуопоку (установлена модель литниковой системы); г – разъёмный стержневой ящик; д – изготовленный стержень; е – две полуформы с извлечёнными полумоделями и установленным стержнем; ж – собранная форма; з – отливка. 1;5 – стержневые знаки; 2 – литник; 3;4 – полуопоки; 6 – стержень 

               Рис.2 – Последовательность изготовления отливки 

           Модельный комплект – это комплект формовочных приспособлений, необходимых для изготовления литейной формы. Он включает литейную модель, стержневой ящик, модель литниковой системы, опоки, подмодельную плиту, формовочные, контрольные и сборочные шаблоны для конкретной отливки.