Проект строительства цеха титанового литья

p> Фермы стропильные: в соответствии с шириной пролетов принимаем фермы длиной 24 метров, высотой 3,3 метра.

В качестве покрытия применяем железобетонные ребристые плиты размерами
3 х 6 м. Плиты укладываются на фермы, на плиты наносится слой утеплителя.
На утеплитель наносится обмазка горячим битумом БНК-5 в два слоя и 4 слоя рубероида. На здании установлены продольные свето-аэрационные фонари шириной 6 м и высотой 3 м. Каркас фонарей изготовлен из уголка, на который монтируется остекление.

В качестве ограждения конструкции здания выбираем панели, из которых складывается стена. Стеновая панель 6000х1200х400 мм из легкого бетона.
Оконные проемы выбираем высотой 3 м и длиной 3м. Полы в цехе выложены металлической плиткой размерами 400х400 мм.

1.8 Бытовые помещения

Бытовые помещения находятся в административном здании. Здание 2-х этажное. Площадь гардеробной определяется исходя из количества рабочих и размеров шкафов для чистой и грязной одежды. В гардеробной не должно быть соединения чистого и грязного потока людей. Размеры шкафа 500х400 мм и высота 1,65 м. Ширина прохода между шкафами не менее 1,5 м. Душевые размещаются в помещениях смежных с гардеробными. Количество душевых определяется из расчета один душ на 7-9 человек. Количество умывальников определяется из расчета 1 умывальник на 15 человек.

1.9 Вспомогательные отделения цеха

Службы механика и энергетика выполняют профилактику и ремонт (кроме капитального) оборудования.

Служба механика – 216 м2

Служба энергетика – 216 м2

Склад готовых деталей.

Для хранения готового литья в цехе предусматривается площадь, которая определяется по планировке – 288 м2

1.10 Транспортная система цеха

Транспортная система цеха состоит из транспортеров, электрокар, кран- балок и мостовых кранов.

На шихтовой склад металлическая шихта привозится на грузовых машинах и выгружается с помощью кран-балки. Песок для обсыпки поступает в готовом виде на самосвалах и разгружается в закрома. Загрузка плавильных печей осуществляется с помощью тележки. Отливки с литниками и прибылями перемещаются из заливочного отделения в отделение обрезки с помощью электропогрузчика. Отработанная формовочная смесь транспортируется ленточным транспортером в бункер и, далее, в отвал. Доставка отходов металла из отделения обрезки осуществляется с помощью электропогрузчика в бадьях. Отходы на шихтовом складе хранятся в специально выделенном месте. В отделении обрезки и зачистки отливки складируются в короба и передаются на термообработку, а затем на склад готовой продукции.
В рамках данного раздела в графической части проекта были выполнены следующие чертежи:

планировка цеха ДП.98.04.03.

поперечный и продольный разрезы цеха ДП.98.05.03.

схема грузопотоков ДП.98.06.03.

2. Разработка технологического процесса изготовления отливки «Кронштейн» в электрокорундовой форме

Данный раздел представляет собой разработку процесса изготовления отливки-представителя, взятой из производственной программы проектируемого цеха. Технология её изготовления должна соответствовать одному из принятых в проекте технологических процессов. Можно разрабатывать более совершенные технологии изготовления отливки для сокращения брака, снижения трудоемкости, внедрения нового технологического процесса и оборудования.

2.1 Технология изготовления отливки

Общие требования, которым должны удовлетворять отливки, изготавливаемые в керамическую форму:
1. отливки могут иметь сложную конфигурацию, при которой не требуется минимальное число разъемов;
2. отливки могут иметь различные выступающие части, поднутрения;
3. отливки могут иметь резкие переходы от тонких стенок к массивным.

Разработка чертежа отливки производится по чертежу детали, назначаются припуски на механическую обработку, технологические припуски, уклоны, допуски на размеры, литейную усадку.

Технологические операции, включенные в данный процесс, являются обязательными. Сначала изготавливаются модели отливок и литниково-питающих систем (ЛПС). Затем происходит сборка моделей отливок и ЛПС в блоки, путем наклеивания и припаивания. Контроль блоков осуществляется специальными инструментами. Каждый блок сопровождается контрольными листами и картами.
Обсыпка готовых блоков на линии происходит автоматизировано, непрерывно в течение 3-х смен. Подготавливают форму к заливке в автоклаве, где используются высокие давление и температура. После этой операции готовая форма подвергается пропитке пироуглеродом с последующей выдержкой на воздухе. Перед заливкой все формы проходят контроль. Заливка форм осуществляется в вакуумных дуговых плавильно-заливочных установках ВДЛ-4М.
Выбивка отливок из форм осуществляется на выбивных решетках, после чего идет механическая обработка отливок (обрубка, зачистка). Для данных титановых сплавов термическая обработка, рентгеноконтроль и ЛЮМ - контроль является обязательными технологическими операциями, т.к. сплавы используются для ответственных и особо ответственных деталей оборонной промышленности, авиации, ракетостроения.

Сам технологический процесс изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ) очень сложен и требует более глубокого и внимательного рассмотрения.

2.1.1 Пресс-формы для изготовления моделей

Выплавляемые модели изготавливают в специальных пресс-формах. От точности изготовления пресс-форм и чистоты их рабочей поверхности зависит чистота поверхности и точность отливок. Точность размеров и чистота поверхности рабочей полости пресс-формы должна быть на 1 и 2 класса выше требуемой точности и чистоты поверхности отливки. Пресс-формы изготавливают из стали Ст3 или 45, алюминиевого сплава АЛ2, свинцовосурьмянистых сплавов, высококачественного гипса, эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6, резины. Выбор материала для пресс-формы зависит от характера производства. В условиях массового производства пресс-формы изготовляют из стали, а мелкосерийного – из гипса, пластмасс, свинцовосурьмянистых сплавов.

Пресс-форму можно получать механической обработкой, отливкой по модели- эталону, способом гальванического нанесения металла на модель-эталон.

Извлечение модели из пресс-формы без повреждений и искажений обеспечивается правильным выбором разъема, уклонов и применением выталкивающих устройств. Величина уклонов должна быть не менее 0,5 град.

2.1.2. Приготовление огнеупорной суспензии

Приготовление суспензии производить в чистом смесителе.

Налить в смеситель необходимое количество связующего ГС-20Э.

Включить смеситель. Наполнитель вводить небольшими порциями и тщательно перемешивать до получения однородной суспензии, но не менее 30 мин.

Выключить смеситель и после трёхминутной выдержки проверить вязкость суспензии вискозиметром. Вязкость суспензии для первого слоя должна быть в пределах 28-35 с для второго и последующих слоёв 14-18 с. Требуемая вязкость суспензии доводится путём введения исходных составляющих по необходимости.

Замерить температуру суспензии. Температура должна быть в пределах 18-
25оС.

Срок годности суспензии не более одних суток.

2.1.3. Изготовление форм

Изготовление оболочковых форм производится на автоматической формовочной линии, работа которой описана далее в пункте 2.2.

2.1.4. Вытопка модельного состава

Технические характеристики автоклава: производительность автоклава - 80-100 блоков в час; максимальное давление - 8 атм.; максимальная температура - 170оС; время набора до давления 4,5 атм. - 10 с; мощность - 121,75 кВт; вес - 9 т; размер загружаемых блоков в кассету - max. 550-750 мм.

Давление пара должно быть 5,5-8,3 атм. или выше. Применение более низкого давления пара может вызвать растрескивание керамической оболочки.
Впуск пара и выход на рабочее давление должен происходить как можно быстрее, желательно в течение 15 секунд и менее. Медленная передача тепла модельной массе вызовет растрескивание оболочки.
Выпуск пара после окончания цикла должен осуществляться медленно (в течение
30-60 секунд). Если пар будет выпущен быстро, то может произойти отслоение наружных слоев формы.

2.1.5.Прокаливание оболочковых форм

Прокаливание необходимо для полного удаления из форм остатков модельного состава, испарения остатков воды и продуктов не полного гидролиза связующего, а также спекания связующего и огнеупорного материала.
Во время прокаливания в стенке оболочковой формы образуются поры и микротрещины, благодаря чему возрастает газопроницаемость оболочки. Чтобы стенки формы не возникли термические напряжения вследствие резкого одностороннего нагрева, начальную температуру в печи и скорость нагрева выбирают из условия равномерного нагрева оболочковой формы. Прокалку ведут при температуре 950 – 1050C, охлаждение форм производится вместе с печью.

2.1.6 Литье в керамические оболочки

Перед началом плавки необходимо проверить давление воды по манометру и убедиться в наличии воды на сливе.

Подать напряжение на печь включением ключа на пульте.

Опустить электрод вниз до образования дуги между гарнисажем и расходуемым электродом.

Произвести прогрев во время, которого при сплавлении металла уменьшить силу тока.

После прогрева быстро переключить силовой трансформатор на более высокую ступень и начать плавку, включить секундомер.

Остаточное давление во время плавки не должно превышать 10-2 мм р. ст.
Допускается кратковременное падение вакуума в процессе ведения плавки до 10-
1 мм р. ст.

Электрический режим плавки регулировать вручную короткими подачами электрода вверх-вниз, при изменении силы тока и напряжения добиваться
«короткой дуги». Нулевое показание напряжения на приборе фиксирует короткое замыкание, при котором необходимо быстро поднять электрод вверх до возникновения дуги. При приварке расходуемого электрода к гарнисажу тигля плавку прекратить.

Начало плавки вести при минимальной силе тока, конец плавки - при максимальной.

При заливке тонкостенных отливок температуру металла увеличить за счёта вверх вниз, и начать плавку, включить секундомер. ается для укладки в контейнер под заливку. увеличения времени плавки при максимальной силе тока.

Перед началом заливки включить центробежную машину и установить число оборотов. Если заливаются детали, у которых число оборотов при заливке разное, то устанавливают большее число оборотов.

Произвести слив металла.

Центробежную машину печи отключить согласно времени указанного в технологии.

2.2 Краткое описание работы линии

Подвески с модельными блоками навешиваются на цепной конвейер. Каждая подвеска будет перемещаться с определенным шагом по конвейеру с переключением вручную до тех пор, пока вся линия не будет полностью загружена (23-мя подвесками). Затем управление этого конвейера передается на панель управления PLC.

После этого начинается автоматизированный процесс окраски и сушки.
Каждая подвеска с модельными блоками будет захватываться роботом, окрашиваться в соответствующем баке с суспензией, обсыпаться в соответствующем пескосыпе и подвешиваться в сушильном тоннеле.

При нанесении следующих слоев керамического покрытия робот уже будет брать подвеску из сушильного тоннеля. После нанесения всех слоев, робот переместит каждую из подвесок на второй уровень в тоннель окончательной сушки. После этого линия снова готова для нанесения керамической оболочки на следующую партию блоков.

Цикл нанесения всех слоев оболочки на одну партию блоков (минимум 92 блока) составляет примерно 10 часов, а время окончательной сушки блоков после нанесения всех слоев – 20 часов. Поэтому тоннели окончательной сушки в 2 раза больше (46 подвесок), чтобы вместить две партии блоков. В конце нанесения всех слоев на третью партию блоков из тоннеля окончательной сушки с помощью съемника удаляются формы первой партии, тем самым, освобождая место для третьей партии. Таким образом, через каждые 10 часов с линии сходит партия лишних блоков.

Техническая характеристика линии:
1. общая стоимость линии – 897 тыс. у.е.;
2. производительность – 40000 форм в год;
3. размеры форм, мм: max 220ч180ч450, min 160ч140ч250
4. максимальный вес формы – 30 кг;
5. минимальное число блоков на одной подвеске – 1 шт.;
6. среднее количество слоев – 7;
7. габариты линии, мм: 24 000ч125 000ч35 000

2.3 Комплектность линии

В комплект линии входит:
1. сушильный тоннель на 23 подвески. Сушильный тоннель расположен на первом уровне и оборудован тремя роторными диффузорами (объем воздуха 4 м3/с, высота макс. 1845 мм, выход скорости потока 10 м/с, угол вращения 360 град.). Сушильный тоннель включает в себя системы кондиционирования;
2. сушильный тоннель для окончательной сушки 46 подвесок. Этот тоннель (с целью сокращения используемого пространства) расположен под сушильным тоннелем на 23 подвески и в два раза длиннее. Тоннель оборудован пятью роторными диффузорами. Сушильный тоннель включает в себя системы кондиционирования;
3. вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для первого слоя;
4. вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для второго слоя;
5. вращающийся бак для суспензии диаметром 1200 мм. Для последующих слоев;

6. пескосып для первых слоев диаметром 1200 мм;
7. пескосып для последующих слоев диаметром 1200 мм;
8. робот SК-120 (L= 700 мм., В=3000 макс. мм., Н=3020 макс. мм);
9. цепной конвейер для подачи модельных блоков (30 подвесок);
10. съемник (промышленный робот для выгрузки готовых форм);
11. система управления линией.

Описание линии

Линия состоит из следующего оборудования:

- пескосып дождевого типа;

- бак связующего;

- робот SK-120 грузоподъёмностью 120 кг;

- бак для приготовления связующего;

Робот оснащён цифровым управлением и надёжными механизмами, которые обеспечивают высокую точность и плавность хода. Жёсткая основа робота прикреплена к полу. Размах манипулятора достигает 3,5 метра по радиусу и до
2,5 метров в высоту (рис.2.9). У робота пять степеней свободы, что позволяет получить равномерное покрытие модели. Программное обеспечение простое и может быть отредактировано и загружено со стандартного персонального компьютера. Обладая небольшими размерами он несёт достаточно большую грузоподъёмность.

- контроллер робота;

- сушильный двухуровневый шкаф;

- конвейеры-накопители готовых форм и модельных блоков;

Предназначены для накопления готовых форм и модельных блоков. Оба конвейера закрыты защитным кожухом. Длина конвейера готовых форм 34.5 метра, что обеспечивает нахождения на нём 69 готовых форм. Длина конвейера модельных блоков 92 метра, что обеспечивает непрерывную работу. На нём может находиться до 184 подвесок с модельными блоками. Конвейеры снабжены также удобными, автоматическими устройствами погрузки и разгрузки.

- пять роторных диффузоров;

- бак для приготовления связующего;

- автоматическая система транспортировки связующего.

На рис 2.10 представлена блок-схема технологического процесса литья по выплавляемым моделям с использованием автоматической формовочной линии
В рамках данного раздела в графической части проекта были выполнены следующие чертежи: чертеж отливки «Кронштейн» ДП.98.01.02. сборочный чертеж пресс-формы на деталь «Кронштейн» ДП.98.02.02. чертеж формы ДП.98.03.02.

Рис.2.9. Схема движения робота.

Рис. 2.10 Блок-схема технологического процесса ЛВМ.

3.Гидровлический расчет площади поперечного сечения питателя литниковой системы

Разница в продолжительности заполнения отдельных полостей формы чревата дефектами в отливках:
1. Чрезмерное быстрое заполнение нижних рядов формы может привести к образованию газовых раковин в отливках.
2. Недостаточная скорость заполнения верхних рядов, особенно если отливки тонкостенные, может привести к незаполнению формы вследствие того, что металл затвердевает прежде, чем заполнится форма.

Поэтому важно, чтобы отдельные полости формы заполнялись за определенное одинаковое время.

Применительно к дипломной работе, объектом расчета является задачи по нахождению площади поперечных сечении f1, f2, f3, f4 питателей.

Расчет ведется по формуле Озанна:

[pic]= [pic],см

Данные к задаче:

Многоместная форма, получаемая на автоматической формовочной машине, заливается чугуном.

Размеры каждой отливки а*в*с=100*200*100. Оси питателей размещены на расстоянии а/2 от днищ форм и расстояние между осями питателей h=140 мм.

Размер h0=140 мм в процесс заливки формы остается неизменным. Коэффициент расхода всех питателей принять одинаковым и равным [pic]=0,7. Время заполнения всех отливок будет одинаковым и равны Т = 7 с.

Временем заполнения литниковой системы (чаши, стояка, питателей) пренебречь. Воздух и газы удаляются из формы за счёт её газопроницаемости. Давление на свободной поверхности расплава считать атмосферным.

Расчёт задачи:

Определяем HСР для каждой отливки по формуле Диттерта:

HСР = HО – P2/2*C , где

НО – высота стояка;

Р – высота отливки над питателем;

С – полная высота отливки.

Определяем площадь поперечного сечения питателя подставляя найденное значение Нср в формулу Озанна:

[pic]= [pic], где

F – площадь отливки;

T – время заливки с.;

[pic] – коэффициент расхода питателя; g = 981 см/с2.

1. Но = 560 мм. Р = а/2 = 50 мм. С = а = 100 мм.

Нср = 56 – 25/20 = 54,75 см. f1= [pic]=1,24см2

2. Н0 = 420 мм.

Нср = 42 – 1,25 = 40,75 см. f2 = 2000/4,9*282,75 = 1,43 см2

3. Но = 280 мм.

Нср = 28 – 1,25 = 26,75 см f3 = 2000/4,9*229,1 = 1,81 см2

4. Н0 = 140 мм.

Нср = 14 – 1,25 = 12,75 см f4 = 2000/4,9*158,17 = 2,57 см2

4.Анализ вредных и опасных производственных факторов,

меры пожарной безопасности.

4.1.Санитарно-технологическая характеристика производства.

Литейное производство характеризуется наличием большого количества вредных и опасных производственных факторов, имеющихся на всех участках производственного процесса. Специфика литейного производства не позволяет полностью устранить влияние этих факторов на работающих, но с применением современных методов производства, можно значительно уменьшить их воздействие. Внедрение в производство автоматизации на наиболее вредных и опасных для здоровья людей участках позволяет отказаться от применения ручного труда. Строгое разграничение производственных участков исключает воздействие факторов технологического процесса одного участка на рабочих другого участка, т. к помещения участков изолированы друг от друга.

В проектируемом цехе имеются следующие вредные производственные факторы (по
ГОСТ 12.0.003-74):
1. Повышенная загазованность воздуха рабочей зоны, присутствует на участках

- Плавки;

- Выделение легкоплавких и легко испаряемых элементов;

- Смесеприготовления - при приготовлении связующего.

- Опасность загазовоности в том, что при длительном воздействии на организм они могут привести к отравлениям, к хроническим изменениям в организме, проявляемым в повреждениях внутренних органов, кровеносной системы, нервной системы; могут иметь канцерогенное действие, оказывать удушающее, наркотическое и раздражающее воздействие.
2.Повышенная запыленность воздуха.
Проявляется на участках:

- Подготовки шихтовых и формовочных материалов;

- Смесеприготовления;

- Выбивки отливок;

- Очистки, отрезки.
Повышенная запыленность может привести к раздражению слизистой оболочки, кожи, десен; к повреждению дыхательных путей; к появлению профессионального заболевания - пневмокониоз.
3.Повышенная температура воздуха рабочей зоны.
Имеется на участках:

- Плавки, от трёх электродуговых плавильно-заливочных агрегатов;

- Термообработки, отливок от действия трёх печей;

- Прокалки форм от трёх прокалочных печей.

Влияние фактора повышенной температуры рабочей зоны заключается в снижении работоспособности, ослаблении сопротивляемости организма - к повышению заболеваемости, к тепловому истощению или удару.
4. Повышенный уровень шума.

Наиболее характерен для участков выбивки отливок, обрезки, зачистки отливок. Шум значительно уменьшает работоспособность, вызывает раздражения, ухудшает действие слуховых органов, влияет на нервную и сердечно - сосудистую систему.
5.Повышенный уровень вибрации.

Характерен для участков выбивки отливок, зачистки, обрезки литников и прибылей.

Вибрация ведет к: Повышению утомляемости, снижению работоспособности, появлению виброболезни - спазма сосудов, уменьшает чувствительность организма, влияет на нервную систему, костно-суставной аппарат.
6.Повышенная подвижность воздуха.

Имеется на всей территории цеха, обеспечивается естественной вентиляцией и работой искусственной вентиляции.
7.Повышенная яркость света.

Проявляется в процессе прокалки форм, ведет к повреждению глаз.

Литейный цех характеризуется наличием опасных производственных факторов
(по ГОСТ 12.0.003-74):
1.Повышенная температура поверхности оборудования

Повышенную температуру поверхности имеют:

- Плавильные агрегаты;

- Печи термообработки.
2.Движущиеся машины и механизмы

Могут привести к ушибам и травмам. Особенно велика опасность травм на участке приготовления шихты, при транспортировке передаточных тележек, вблизи конвейерных линий.
3.Острые края, заусеницы, шероховатость поверхности заготовок и инструмента

Могут привести к ранениям рабочих на участках выбивки, обрезки, зачистки, термообработки, подготовки шихты.
4.Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Литейный цех характеризуется наличием большого числа электрооборудования. По опасности поражения электрическим током (по ГОСТ
12.1.013-78) его относят к особо опасным помещениям, так как в цехе имеются токопроводящие полы, пыль, агрессивные химические вещества, которые при длительном воздействии могут разрушить изоляцию проводов. Поражение человека электрическим током может привести к ожогам, электрическим ударам.

4.2.Комплексные мероприятия по обеспечению безопасных условий труда.

Для обеспечения наибольшей безопасности труда и улучшения условий труда, необходимо стремиться к ликвидации ручного труда в опасных и вредных условиях, заменяя его применением автоматизации и механизации.

Все мероприятия, проводимые в цехе для обеспечения безопасных условий труда, проектируются в соответствии с ГОСТ 12. 3. 027-92. На модельном участке предусмотрены следующие мероприятия:
1) Предотвращение воздействия на людей электрического тока производится в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79. Для этого:

Страницы: 1, 2, 3, 4