CC BY
237
аггггс г г/^гш глтг:п цле
-3 (72), 2013/ l"tU
' Производство ^
УДК 621 .74 Поступила 29.08.2013
М. А. САДОХА, А. П. МЕЛЬНИКОВ, А. С. МИРОНОВ, И. В. РАК, ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
технологические особенности производства отливок из алюминиевых сплавов методом литья в кокиль
Показаны технологические особенности производства отливок из алюминиевых сплавов методом литья в кокиль. Рассматриваются важнейшие особенности кокильного литья.
The technological features of the production of castings of aluminum alloys by chill casting are showed. The most important features of chill casting are considered.
Современное машиностроение нуждается в большом количестве деталей сложной конфигурации из алюминиевых сплавов . Известно, что чем меньшее количество деталей входит в тот или иной механизм, тем надежнее, легче и дешевле он будет В связи с этим особая роль отводится литым деталям (отливкам), которые могут иметь практически любую геометрию при относительно низкой стоимости Вместе с тем, современное машиностроение предъявляет все более высокие требования к отливкам из алюминиевых сплавов как по физико-механическим свойствам, так и по геометрическим параметрам и качеству поверхности, экономическим показателям . Одним из основных показателей является низкая себестоимость отливок и конечных деталей
Обеспечить оптимальное сочетание технических, технологических и экономических параметров
отливок из алюминиевых сплавов можно путем использования высокопроизводительных способов литья; снижения издержек производства (сокращение брака, повышение выхода годного при литье, сокращение материало- и энергоемкости литья и др )
В наибольшей степени среди существующих технологических процессов всем приведенным выше условиям удовлетворяет технологический процесс производства отливок из алюминиевых сплавов методом литья в кокиль
Важнейшие особенности кокильного литья:
• высокая производительность процесса;
• высокие физико-механические свойства материала отливок;
• удовлетворительная геометрическая точность отливок;
• потребность в относительно небольших производственных площадях;
Таблица1
Техническая характеристика Модель машины
49Б503 4992Т 4984 4987 49А303 4953
Размер рабочего места на плитах для крепления частей кокиля, мм 500x400 550x250 1250x830 1500x600 500x400 1200x400
Наименьшее расстояние между плитами, мм 500 300 1000 1000 500 1200
Доза заливаемого металла, максимальный кг по алюминию 12 До 25 110 30 12 100
Производительность, заливок в 1 ч 25 До 20 5 12 25 8
Ход подвижной плиты, мм 250 250 320 450 500 250
Усилие раскрытия кокиля, кН 120 120 230 370 117 300
Установленная мощность, кВт 18,5 7,5 18,5 30 18,5 18,5
Габаритные размеры, мм 3000x1800x 2630 3182x2216x 1144 4330x1980x 3600 4720x2295x 2040 3000x1800x 2100 4600x3400x 4500
Масса, кг 7500 4950 15200 16350 6900 36500
1дс ¡г^'гу кътжпъ
1Чи I 3 (72), 2013-
• минимальная потребность в обслуживающем персонале;
• минимальная потребность во вспомогательных технологических материалах;
• минимальная экологическая нагрузка на окружающую среду.
В свою очередь технологический процесс производства отливок в кокиль, схема его реализации и соответственно используемое оборудование различаются в зависимости от производственной программы, геометрической сложности отливок и т п
В настоящее время наиболее часто принято разделять кокильное оборудование на одно- и многопозиционное . Технические характеристики ряда однопозиционных кокильных машин, производимых ОАО «БЕЛНИИЛИТ» и предназначенных для производства фасонных отливок, приведены в табл . 1.
Однопозиционные кокильные машины используются преимущественно при производстве отливок в условиях серийного и мелкосерийного производства и применяются в некоторых случаях для организации кокильных комплексов, состоящих из ряда машин, объединенных едиными системами управления и гидропривода, при крупносерийном производстве
На рис 1 показана однопозиционная кокильная машина мод .4992Т, предназначенная для производства фасонных отливок из алюминиевых сплавов широкой номенклатуры
Для производства фасонных отливок из алюминиевых сплавов в условиях крупносерийного и массового производств наиболее эффективно использование карусельно-кокильных машин Благодаря конструктивной схеме данных машин появляется возможность обеспечить такую организацию производства, при которой рационально используется плавильно-заливочное оборудование (дозаторы), значительно облегчается и упрощается транспортировка, складирование и установка песчаных
ы
Рис . 1 . Однопозиционная кокильная машина мод .4992Т
стержней в кокиль, оптимальным образом может быть организована система удаления готовых отливок, их охлаждение
В табл 2 приведены технические характеристики ряда карусельно-кокильных машин, производимых ОАО «БЕЛНИИЛИТ»
Большинство крупных производителей алюминиевых отливок в СНГ используют в своем производстве карусельно-кокильное оборудование, причем для изготовления наиболее ответственных отливок
На рис . 2 показана одна из машин мод . 4980 в работе в литейном цехе ООО «Литейный завод «РосАЛит» (бывший литейный цех ОАО «ЗМЗ», Россия) . Данные машины используются для изготовления отливок головок блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания
Одной из разновидностей метода литья в кокиль является метод самозаполнения [1-3], который отличается особой экономичностью . Сокращение массы литниково-питающей системы уменьшает потребность в дополнительном расплаве, что при прочих равных условиях пропорционально сокращает расход энергии на одну тонну годного литья
Суть метода самозаполнения (рис . 3) заключается в том, что расплав предварительно заливается в чашу, являющуюся частью кокиля (формы), после чего кокиль из горизонтального положения по-
Таблица 2
Техническая характеристика Модель машины
4932 4979К 4980
Размер рабочего места на плитах для крепления частей кокиля, мм 500x400 600x400 1015x430
Наименьшее расстояние между плитами, мм 160 300 -
Число кокильных секций 4 4 4
Доза заливаемого металла, максимальный кг по алюминию До 5 До 10 До 40
Производительность, заливок в 1 ч 100-120 70-90 25
Ход подвижной плиты, мм 200 250 630
Усилие раскрытия кокиля, кН 80 120 200
Установленная мощность, кВт 18,5 30 35,5
Габаритные размеры (диаметрхвысота), мм 4000x2125 5200x2280 7000x4500
Масса, кг 16 000 23 000 66 600
лзтг^г: ктшркй /1д7
-3 (72), 2013 / ■ "•#
Рис . 2 . Карусельно-кокильная машина мод. 4980 в литейном цехе ООО «Литейный завод «РосАЛит»(бывший литейный цех ОАО «ЗМЗ», Россия)
ворачивается в вертикальное положение, как показано стрелкой, и расплав через питатели медленными потоками поступает в верхнюю (прибыльную) часть формы и далее по форме на верхнюю часть формирующейся отливки .
По мере заполнения нижней части кокиля и дальнейшего поворота его начинают заполняться лежащие выше слои отливки . Тем самым, обеспечивается направленность питания и кристаллизации отливки . Причем в силу того, что за счет скорости поворота можно найти оптимальное соотношение между скоростью кристаллизации и скоростью заполнения кокиля, обеспечивается хорошая подпитка кристаллизующейся отливки при заливке и заполнении вышележащих слоев . По этой причине значительно уменьшается требуемый объем прибылей, которые необходимы теперь только для питания верхних частей отливки
Фактически при литье методом самозаполнения отливку можно представить как последовательный ряд соединенных в единое целое отдельных мини-отливок, каждая из которых заполняется при оптималь-
Рис . 3 . Схема метода самозаполнения
ном напоре после заполнения предыдущей (лежащей ниже) . Главным при литье методом самозаполнения является подбор такого режима поворота кокиля, который позволит добиться полного соединения мини-отливок в одну большую отливку
Что касается выхода годного литья, то реализация метода самозаполнения при литье в кокиль имеет одну особенность - чем протяженнее и габа-ритнее отливка, тем выше будет выход годного за счет направленности кристаллизации и питания нижних слоев отливки за счет верхних . Метод самозаполнения позволяет значительно повысить выход годного литья (до 2-4 раз) при получении протяженных отливок по сравнению с литьем в стационарные кокиля .
На рис . 4 показаны кокильная машина мод . 49102, созданная ОАО «БЕЛНИИЛИТ» для литья методом самозаполнения, и отливка «Основание», полученная на данной машине (чистая масса отливки - 7,5 кг, масса с литниками - около 9 кг) .
1до кътжпъ_
1Чи I 3 (72), 2013-
Литература
1. С а д о х а М. А . , Б о н д а р и к Н . Е . Метод самозаполнения, как путь к повышению эффективности производства высококачественного литья из алюминиевых сплавов// Литье и металлургия . 2006 . № 2 . Ч . 1. С . 145-147.
2 .С а д о х а М. А . , М е л ь н и к о в А .П. , К р а е в Б .А . и др . Метод самозаполнения при производстве алюминиевых отливок// Литье и металлургия. 2004. № 2 . С . 153-155 .
3 .С а д о х а М. А . Ресурсосберегающие технологии при производстве отливок из алюминиевых сплавов// Материалы IV междунар . науч. -практ. конф . «Современная практика энерго- ресурсосбережения в промышленности» 30-31 января 2006 г Санкт-Петербург, 2006 С 34-36
