Тема: АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Литье по выплавляемым моделям является прогрессивным способом получения точных и сложных по форме отливок из любых литейных сплавов, в связи с чем оно получило широкое распространение в машино-, приборостроении, в инструментальном производстве, при изготовлении художественного литья и ювелирных изделий. Литейная форма дня этого способа литья представляет собой неразъемную тонкостенную, прочную, высокоогнеупорную с гладкой рабочей поверхностью оболочку. Ее изготавливают из мелкозернистых формовочных материалов по разовым (выплавляемым, растворимым или выжигаемым) моделям.
Литье но выплавляемым моделям — один из наиболее древних способов. Он широко издавна применялся для отливки скульптур, ювелирных изделий и т. п., но в промышленности был освоен лишь в 40-х годах нашего века. Область применения литья по выплавляемым моделям (ЛВМ)— электро- и радиотехническая, автомобильная промышленность, производство турбин, велосипедов, инструмента.
Наиболее часто ЛВМ применяется для изготовления заготовок или литых деталей из материалов, с трудом поддающихся обработке, как правило из высоколегированных сплавов, редких и тугоплавких металлов. Припуски на механическую обработку могут достигать — 0,7 мм. Достоинство метода — возможность изготовления деталей с полостями, лабиринтами, а также узлов сложной конфигурации.
Литье по выплавляемым моделям требует применения дефицитных материалов, технологический цикл получения заготовок весьма длителен, некоторые из применяемых материалов токсичны, общая затрата энергии на процесс значительна. Вес отливок до 500 кг, однако это не предел. Наибольший экономический эффект литье по выплавляемым: моделям дает при массовом и крупносерийном: производстве.
Одно из наиболее эффективных применений метода ЛВМ — изготовление сборного инструмента из точных литых заготовок. При этом стоимость цельнолитого инструмента в 2 —3 раза ниже стоимости аналогичного инструмента из поковки или проката.
Применение литых заготовок инструмента позволяет полностью ликвидировать фрезерные и частично токарные операции.
В прессформах изготавливают модели деталей, для чего используют легкоплавкие воскообразные материалы, составы на основе смол и пластмасс, и наносят на них слои суспензии из связующего раствора и пылевидного огнеупорного материала. Слои суспензии для их упрочнения и лучшей взаимной связи обсыпают песком и сушат. Число наносимых слоев - 3-20 и более, в зависимости от металлоемкости и назначения формы. Из полученной формы (неразъемной) удаляют выплавлением, выжиганием, растворением модельный состав. Освобожденные от модельного состава оболочки прокаливают для удаления органических остатков модельных или связующих материалов. После чего горячие или охлажденные формы заливают расплавом. Наиболеераспространенный формовочный материал - кристаллический кварц в пылевидном состоянии как огнеупорная основа суспензии и в виде песка для обсыпки ее слоев, нанесенных на модельные блоки. Для выплавления воскоподобных составов используют камеры, в которых покрытые оболочкой модельные блоки обогреваются горячим воздухом или паром, также выплавление в горячей воде. Солевые модели растворяют в воде, пенополистероловые - выжигаются.
Технологический процесс получения отливок по выплавляемым моделям в сравнении с другими способами литья имеет некоторые особенности.
а) модель отливки не имеет разъема, ее контуры полностью повторяют форму детали; служит для изготовления только одной литейной формы, в процессе изготовления которой модель уничтожается.
б) керамическая оболочка толщиной 2—8 мм не имеет поверхности разъема. Поверхность формы гладкая, с малой шероховатостью и требуемой точностью размеров.
в) форма после прокаливания не содержит газотворных составляющих, что исключает образование газовых раковин в отливках.
г) металл заливается в горячие формы, в результате чего создаются благоприятные условия для заполнения формы. Это позволяет получать тонкостенные отливки массой в несколько граммов.
К недостаткам литья по выплавляемым моделям относятся следующие:
а) повышенная температура заливки и применение предварительно нагретых форм приводят к снижению механических свойств и способствуют образованию более глубокого обезуглероженного слоя на поверхности отливок;
б) у отливок из титановых сплавов наблюдается повышенная твердость поверхностного слоя толщиной 0,2— 2,0 мм;
в) литье по выплавляемым моделям является наиболее длительным и трудоемким технологическим процессом среди всех способов литья.


Купить

Производство отливок способом литья по выплавляемым моделям предполагает изготовление больших серий отливок (серийное и массовое производство), что обусловлено высокой стоимостью изготовления технологической оснастки. При таких условиях производитель выходит на высокую рентабельность производства. Между тем, в ряде отраслей, к примеру в станкостроении, возникает насущная необходимость в производстве высокоточных отливок малых серий, производство которых способом литья по выплавляемым моделям не эффективно с экономической точки зрения.
В качестве варианта решения данной задачи в рамках представленной выпускной квалиикационной работы предложена технология 3D печати для изготовления выплавляемой модели из ABS или PLA пластика. Модели из PLA могут заменить восковых моделей и могут быть произведены с высокой скоростью и точностью.
В ходе работы над основным материалом по специальной части вупускной квалификационной работы были рассмотрены теоретические основы процесса литья по выплавляемым моделям и выполнен поиск решений с целью повышения качества технологического процесса литья.
Выявлены достоинства выбранного решения, которыми являются: росту объемов производства; уменьшение численности основных производственных рабочих; повышение производительности труда и снижение удельного расхода заработной платы на единицу продукции; снижение затраты электроэнергии, расходуемой на нагрев металла; снижение затрат, связанных с переплавкой брака, благодаря точному дозированию заливаемого металла; улучшение условия труда рабочих-литейщиков.
Была разработана технологическая схема литья с применением современного оборудования, в частности 3Э-принтера для изготовления форм и структурная схема системы управления процессом литья. Выбрано основное оборудование системы управления: программируемый логический контролер, модули
расширения, датчики и дозирующие устройства. Разработана принципиальная электрическая схема электропривода, принципиальная электрическая схема системы управления.
Спроектирована схема пневмопривода, входящего в состав системы управления автоматизированным комплексом, выбраны элементы пневмопривода: клапаны, дроссели, распределители и пневмоцилиндры. Разработан алгоритм работы системы управления комплексом.
В связи предложенными в дипломном проекте организационно - технических мероприятий затраты на 1 рубль продукции снижены на 1,9%. Рентабельность продукции возросла с 8,26% до 10,8 %, по сравнению с базовым вариантом. Эти изменения достигнуты за счет уменьшения технологического цикла изготовлением моделей из воска, смесеприготовления и с уменьшением затрат на электроэнергию на технологические цели и изменением состава машин и оборудования, участвующих в технологическом процессе.
В ходе работы над разделом «безопасность жизнедеятельности» выпускной квалификационной работы были рассмотрены основные опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации автоматизированной системы для лилья заготовок по выплавляемым моделям. Разработаны мероприятия, необходимые для снижения воздействия вредных производственных факторов. Произведен расчет времени эвакуации при возникновении пожара на участке специальных видов литья с установленным проектируемым оборудованием.
Купить