Реферат Совершенствование технологии литья в песчаные формы
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
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).
| Приготовление формовочной смеси |
| |
| Изготовление стержней |
| Сборка формы с простановкой стержней и подготовка ее к заливке |
| Заливка форм цветным металлом |
| Охлаждение и выбивка отливок из форм |
| Обрубка и очистка отливок |
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.
В целях избежания бракованных изделий форма и стержни должны обладать газопроницаемостью, т.е. пропускать газы благодаря своей пористости. Газы выделяются из формовочной и стержневой смеси
при заливке расплава в форму, а также содержатся в расплавленном металле. При низкой газопроницаемости возникает брак по газовым раковинам. Чем крупнее форма, тем больше должна быть газопроницаемость; газотворность – способность формовочной смеси выделять газы при нагревании. Газотворность необходимо по возможности снижать;
Заливка расплава.
Литейный сплав расплавляют в плавильных печах. Ориентировочно
принимается следующая температура заливки расплава: сталь 1500 – 1600 0С, ковкий чугун 1380 – 14500 С, серый литейный чугун 1260 – 14000 С, бронзы 1100 – 11500 С, алюминиевые сплавы 700 – 7800 С, магниевые сплавы 680 – 7800 С. Температура заливки зависит от толщины стенок изделия: чем меньше толщина стенки, тем выше температура. Заливка осуществляется с помощью ковша. При заливке форма подвергается давлению жидкого металла, который стремиться приподнять верхнюю опоку, что может привести к образованию щели и выливанию расплава. В целях малоотходности для предотвращения этого полуопоки скрепляют скобами или сверху кладут груз. После затвердевания сплава и его охлаждения отливку из формы удаляют (выбивают), а форму разрушают. Затем выбивают стержни, обычно это делают на вибрационных установках или струёй воды под высоким давлением (250 – 1000 кПа).
Обрубка и очистка отливок.
Литниковую систему отбивают, отпиливают или удаляют газовой
резкой (сталь, цветные сплавы). Затем идёт стадия очистки отливок от
пригоревшей формовочной смеси и заусенцев. Эта операция может осуществляться различными методами:
1. Дробемётная или дробеструйная обработка – на столах, в барабанах или в камерах отливки обдуваются в течение 15 – 20 минут высокоскоростной струёй стальной или чугунной дроби.
2. Очистка гидравлической или пескогидравлической струёй осуществляется струёй воды с песком под давлением 35 атм.
Остатки питателей и заусенцы обдирают абразивными кругами или на
обрезных прессах.
Последней операцией перед выходным контролем является термообработка готовых изделий. Она обычно необходима, так как отливки часто имеют крупнозернистое строение, ликвационные зоны, неоднородное распределение легирующих элементов и неметаллических включений, что снижает механические свойства.
Так как отливки имеют низкую чистоту поверхности именно на финишной обработке и наблюдается большее количество отходов. Для уменьшения отходов именно на финишной обработке необходимо усовершенствовать предыдущие стадии процесса. А именно улучшить газопроницаемость, газотворность и прочность формовочной смеси.
2.1 Выбор и обоснование направлений совершенствования технологического процесса.
Для повышения малоотходности в процессе литья в песчаные формы необходимо улучшать свойства формовочных смесей, что в дальнейшем приведет к более высокой чистоте поверхности полученных отливок и снизит отходы на финишной обработке деталей. Одним направлением в решении этой проблемы является химизация производства –применение достижений современной химии. Широко использование в литейном производстве новых связующих, затвердевающих при контакте с нагретой модельной оснасткой, а также холоднотвердеющие связующие. Ещё одно направление это возвращение в производственный процесс частиц и остатков металла, который можно извлечь в процессе регенерации формовочной смеси. При просеивании песка можно отделить наиболее крупные частицы металла.
3. Разработка малоотходной технологии литья в песчаные формы.
Под малоотходностью следует понимать такое производство, результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимо санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. Побочные продукты и отходы – возможное сырье для других производств. Побочные продукты могут быть планируемыми и давать прибыль с их продажи или использования. Отходы – нежелательные, но неизбежные продукты.
Серьезной проблемой литейного производства остается экология, так как при выплавке и внепечной обработке литейных сплавов, изготовлении форм и стержней, заливке и выбивке литейных форм, очистке отливок выделяется значительное количество пыли и вредных газов, которые отрицательно влияют на здоровье работников. Другой проблемой является утилизация твердых отходов литейного производства, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси, относящиеся к 4-й категории опасности. Наиболее перспективными направлениями развития литейного производства, снижающими экологическую опасность, являются: разработка и освоение экологически безопасных и безотходных технологических процессов и оборудования, применение регенерации отработанных смесей на местах их образования с возвратом (до 95%) в производство, утилизация твердых отходов и использование их в дорожном строительстве и для засыпки отработанных карьеров и шахт, создание замкнутых циклов водоснабжения. При этом следует отметить, что российские нормы ПДК вредных веществ более жесткие по сравнению с зарубежными, что в ряде случаев сдерживает освоение современных зарубежных
технологических процессов и материалов на отечественных предприятиях.
Направления работ:
Оценка отходов
Подготовка и складирование отходов
Сортировка по крупности
Извлечение магнитного и немагнитного скрапа
Дробление крупных кусков
Брикетирование и складирование сухих пылевидных отходов
Обезвоживание мокрых отходов для сухого складирования
Регенерация песков из отработанных смесей
Использование отходов вне сферы литейного производства
Направления использования отходов:
Строительные изделия:
Пенобетонные блоки
Бетонные блоки и кирпичи
Керамические изделия (кирпичи, плитка)
Дорожное строительство
Выравнивание рельефа
Асфальт
Портландцемент
Извлечение полезных компонентов, повторное использование
3.1.Материальный баланс.
В результате процесса разливки металла в формы, в атмосферу выделяются
твердофазные загрязнения, содержащие оксиды: металлов, алюминия, кремния и ряда других элементов.
| Приход |Расход |
|газ на очистку 38000 м3/ч при н.у. |очищенный газ 38000 м3/ч при н.у. |
|пыль в газе 433,2 кг/ч |пыль в газе 2,166 кг/ч |
| |шлам 653,08 кг/ч |
| |пыль 431,034 кг/ч |
| |вода 222,06 кг/ч |
|Вода: |Вода: |
|осветленная 7427,9 кг/ч |осветленная 7427,9 кг/ч |
|светлая 222,06 кг/ч | |
|газ 38000 м3/ч |газ 38000 м3/ч |
|пыль 433,2 кг/ч |пыль 433,2 кг/ч |
|вода 7649,96 |вода 7649,96 |
По результатам расчетов, проведенных в данной курсовой работе, для
очистки пылегазовых выбросов от пыли литейных цехов была выбрана мокрая схема очистки с использованием пенного газопромывателя и барабанного вакуум- фильтра.
Заключение.
В курсовом проекте приведен анализ технологического процесса литейного производства. На основе анализа разработаны направления совершенствования малоотходности и ресурсосбережения на предприятии. Рассмотрены ряд мер, обеспечивающих малоотходность в процессе производства.
Выполнен эколого-экономический расчёт. Разработана система регенерации , которая позволит сэкономить формовочные смеси.
Показано, что выполнение и соблюдение мер направлены, прежде всего, на предупреждение и минимизацию образования отходов, а затем на их рециркуляцию, вторичное использование и разработку эффективных методов окончательной переработки, обезвреживания и окончательного удаления, а захоронения только отходов, не загрязняющих окружающую среду. Все эти мероприятия, бесспорно, уменьшают уровень негативного воздействия отходов промышленности на природу, но не решают проблему прогрессирующего их накопления в окружающей среде и, следовательно, нарастающей опасности проникновения в биосферу вредных веществ под влиянием техногенных и природных процессов.
Список литературы
1. Н. Д. Титов, Ю. А. Степанов Технология литейного производства. М. «Машиностроение», 1974. 472 с.
2.http://www.ref.by/refs/alike/27907.html
3. Литейное производство: Учебник для вузов. Под редакцией Михайлова А.М. - Москва.: Машиностроение, 1987 - 255 с.
4. Ладыжский Б.Н., Орешкин В.Д., Сухарчук Ю.С. Литейное производство - Москва: Машиностроение, 1953 - 207 с.
