Автоматизация и современные материалы в литейном производстве: технологии и перспективы

Автоматические формовочные линии являются основой современных литейных цехов, обеспечивая высокую производительность при изготовлении отливок. Оборудование, включая формовочные машины, располагается вдоль замкнутого конвейера (8) на рисунке 3.13, который состоит из тележек, движущихся по рельсам. По этому конвейеру происходит последовательное перемещение опок и форм через все технологические позиции. Направление движения агрегатов указывается на схеме специальными стрелками, что иллюстрирует непрерывный и цикличный характер производственного процесса.

Охлажденные формы с готовыми отливками поступают на позицию распаривания (6), где производится разделение верхней и нижней полуформ. Освободившиеся опоки с остатками отработанной смеси направляются на участок выбивки (7), а затем к формовочным машинам. На этих машинах осуществляется изготовление новых полуформ – верхних (3) и нижних (5). Далее нижние полуформы транспортируются на позицию сборки форм (2), где в них устанавливаются литейные стержни.

После установки стержней на позиции (4), верхние полуформы также подаются на участок сборки (2) для соединения с нижними. Собранные и готовые к заливке литейные формы перемещаются на участок заливки (1), где их полости заполняются расплавленным металлом. Последующим этапом является охлаждение заполненных форм на специальной охладительной ветви технологического конвейера, что обеспечивает необходимую кристаллизацию сплава.

Развитие технологии литья в песчаные формы напрямую связано с внедрением новых материалов. В двадцатом веке широкое распространение получили жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС), использующие в качестве связующего жидкое стекло. Их отверждение происходит при продувке углекислым газом или благодаря химическим реакциям с заранее введенным отвердителем, таким как феррохромовый шлак.

В настоящее время доминирующее положение занимают холоднотвердеющие смеси (ХТС), в которых применяются синтетические связующие. К ним относятся карбамидные, фурановые и фенольные смолы, отверждаемые под воздействием кислот, аминов или эфиров. Эти материалы не требуют тепловой сушки и обеспечивают высокую точность и качество отливок. Параллельно используются горячетвердеющие смеси на основе фенолформальдегидных связующих, применяемые для литья в оболочковые формы и изготовления стержней.

Повышение качества литых заготовок достигается за счет внедрения прогрессивных способов формовки. Среди них выделяются импульсный, пленочно-вакуумный и пескодувно-прессовый методы. Благодаря своей универсальности и экономичности, способ литья в песчаные формы остается основным для производства большинства отливок, особенно из черных сплавов – чугуна и стали.

Однако традиционное песчаное литье имеет определенные ограничения. Механические свойства таких отливок часто уступают свойствам продукции, полученной другими методами. Точность их размеров обычно соответствует квалитетам в диапазоне IT 14…17, а шероховатость поверхности находится в пределах Rz 320…20 мкм, что требует последующей механической обработки.

Для преодоления этих ограничений применяются специальные виды литья. Их использование позволяет значительно повысить производительность труда, точность размеров, качество поверхности и механические свойства отливок. Достижение этих преимуществ обусловлено принципиальными изменениями в технологии, такими как модификация способов формовки и заливки, или применением специального технологического оснащения.

Внедрение специальных методов неизбежно увеличивает себестоимость отливок по сравнению с традиционным песчаным литьем. Поэтому каждый из этих прогрессивных способов имеет строго определенные и экономически обоснованные области применения. Максимальная эффективность достигается там, где требования к качеству, точности и сложности отливок оправдывают более высокие производственные затраты.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Башнин Ю.А., Ушаков Б.К., Секей А.Г., Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г., Третьякова Н.В., и др.

Источник: Основы производства металлов.

Данные публикации будут полезны студентам технических специальностей, начинающим специалистам в области металлургии и машиностроения, а также всем, кто интересуется основами промышленного производства.