1.1. Краткая характеристика литейных цехов

Современные тенденции в развитии литейного производства заключаются в замене литья в земляные формы на литье в другие (безземляные) формы. К ним относятся: литье в постоянные (металлические) формы (кокили), центробежное литье, литье под давлением, а также литье в корковые (оболочковые) формы. Это объясняется тем, что использование земляных форм связано с большими затратами на доставку всех компонентов формовочной смеси, их хранение и подготовку, уборку использованной (горелой) земли. Кроме того, использование земляных форм требует разнообразного оборудования для переработки формовочных смесей и больших площадей для его размещения. Использование земляных форм создает вредные условия работы, приводит к ступенчатым режимам работы литейных цехов. Однако в некоторых случаях не удается заменить земляные формы другими. Сложные и крупные отливки из черных металлов, как правило, требуют литья в земляные формы.

Удельный вес литых деталей в общем весе машин колеблется в среднем в пределах 40 – 80 %. Расходы по изготовлению отливок составляют 15 – 30 % от полной стоимости машин. Это объясняется тем, что с помощью литья можно получать заготовки деталей самых разнообразных форм и размеров с высокими механическими свойствами. Заготовки сложных по форме деталей, как правило, не могут быть получены никаким другим способом, кроме литья. Толщина стенок отливок может составлять от 2 до 200 мм и выше, а масса отливок – от нескольких граммов до нескольких тонн. Применение сверхпрочного чугуна, легированных сталей и других специальных сплавов позволяет ис­пользовать отливки для изготовления самых ответственных деталей и частей машин (рам, станин, блоков, коленчатых валов и т. п.), воспринимающих большие статические и динамические нагрузки. С помощью новых методов литья (в кокиль, под давлением, центробежного, по выплавляемым моделям, в оболочковые – корковые формы и др.) можно получать отливки с незначительными припусками и с малой шероховатостью поверхности, почти не требующие механической обработки. По мере совершенствования технологии изготовления все большее число отливок будет использоваться без дополнительной обработки.

Сравнительная дешевизна отливок объясняется простотой и малой трудоемкостью технологических операций литейного процесса. Снижению себестоимости отливок способствует также широкая механизация и автоматизация литейного процесса.

В связи с этим производство литья целесообразно сосредоточивать в крупных литейных цехах некоторых машиностроительных заводов и на специальных литейных заводах, обслуживающих близлежащие или выпускающие однородную продукцию заводы.

Литейные цехи классифицируются по отраслевому признаку, виду металла, развесу и точности литья, мощности и степени механизации.

Все литейные цеха машиностроительных заводов в зависимости от рода металла изготовляемых отливок подразделяются на цехи серого чугуна, ковкого чугуна, стального литья и цветного литья. Литейные цехи серого чугуна называются чугунолитейными, а цехи стального литья – фасонно-сталелитейными цехами. Производство отливок из различного рода металла зачастую концентрируется в одном цехе с разделением его на соответствующие участки.

В зависимости от развеса литья литейные цехи разделяются на цехи легкого, среднего, крупного, тяжелого и особо тяжелого литья с преобладающей массой отливок соответственно до 10, 100, 500, 2000 и 5000 кг и максимальной массой отливок до 15 и свыше 15 т.

В зависимости от мощности (годового выпуска литья) литейные цехи подразделяются на цехи малой, средней и большой мощности. К цехам малой мощности относятся цехи с годовым выпуском от 500 до 8000 т в зависимости от развеса литья (легкое, среднее, крупное, тяжелое и особо тяжелое), средней мощности – от 2000 до 15 000 т и большой мощности – свыше 15 000 т.

По степени механизации литейные цехи подразделяются на цехи с малой, средней и полной механизацией.

Литейные цехи с малой механизацией характеризуются наличием преимущественно ручной формовки, цехи со средней механизацией – машинной формовки и цехи с полной механизацией – применением конвейеров для транспортировки форм на заливку, остывание и выбивку отливок. Степень механизации зависит главным образом от числа и массы выпускаемых отливок. В единичном и мелкосерийном производстве находят применение в основном литейные цехи с малой механизацией, в серийном – со средней, в крупносерийном и массовом – с полной механизацией.

Производственная структура цеха

Современное крупное машиностроительное предприятие является, как правило, весьма сложным по составу и взаимосвязям его производственных единиц – цехов. Состав цехов завода, порядок и формы их кооперирования по выполнению производственного процесса представляют собой производственную структуру предприятия. состав участков цеха, порядок и формы их кооперирования являются производственной структурой цеха.

Производственная структура предприятия определяется следующими факторами: особенностями конструкции выпускаемых изделий; объемом выпуска продукции и трудоемкостью ее изготовления; уровнем специализации и производственным профилем предприятия; способами изготовления продукции, т. е. составом и сложностью применяемых технологических процессов.

Производственный профиль предприятия непосредственно влияет на специализацию цехов: чем однороднее продукция, изготовляемая предприятием, тем шире возможности более узкой специализации цехов и, следовательно, применения кооперирования не только внутри предприятия, но и вне его.

Объем выпуска продукции и трудоемкость ее изготовления влияют на размеры цехов, их количество и специализацию. Чем больше объем выпуска продукции, тем крупнее могут быть цехи предприятия, тем отчетливее они специализированы. На крупных машиностроительных заводах нередко можно встретить несколько литейных, механических, механосборочных и других цехов, самостоятельное существование которых экономически оправдывается большими объемами выпуска продукции. Напротив, малый объем выпуска изделий позволяет за счет кооперирования с другими предприятиями обходиться без некоторых цехов. Например, при малом потреблении отливок нет необходимости в организации самостоятельного литейного цеха, продукция которого будет более дорогой, чем на специализированном предприятии. Небольшие размеры производства (наряду с некоторыми другими особенностями) позволяют в ряде случаев полностью отказаться от выделения самостоятельных цехов и перейти на бесцеховую производственную структуру, когда предприятие делится непосредственно на мастерские или производственные участки.

Производственная структура литейных цехов имеет некоторые особенности. Участки в литейных цехах обычно называются отделениями. К основным отделениям литейных цехов относятся плавильное, формовочное, сборочное, заливочное, стержневое, обрубное, землеприготовительное и сушильное. К вспомогательным отделениям относятся ремонтное, ковшовое, каркасное, лаборатории и склады (кладовые) формовочных, стержневых, шихтовых и вспомогательных материалов, топлива, моделей, опок и готовых отливок. Основные отделения литейных цехов специализируются по технологическому принципу.

В крупных литейных цехах внутри формовочного отделения могут быть созданы самостоятельные формовочные участки для отливок определенной группы. Обычно создают участки крупных, средних и мелких отливок, участки цветного, кокильного, центробежного литья, литья под давлением, по выплавляемым моделям, в оболочковые (корковые) формы и т.д.

В литейных цехах как при массовом, так и при серийном выпуске отливок различных наименований может использоваться поточное производство в виде многопредметных поточных линий с применением конвейеров. Конвейер охватывает обычно только главные из основных стадий литейного процесса: изготовление, заливку, остывание и выбивку форм. Заливка производится, как правило, в сырые формы. Конвейеры устанавливаются по два с одним охладительным туннелем, что позволяет экономить площади и капитальные затраты. Формовочные машины устанавливаются парами: одна для изготовления низа, другая для изготовления верха форм.

Длина конвейера складывается из длины формовочной, заливочной и выбивной ветвей. Длина формовочной ветви равна сумме длин рабочих мест, занимаемых формовочными машинами. Длина охладительного туннеля определяется произведением скорости конвейера на время охлаждения отливки. Если длина охладительного туннеля окажется больше длины формовочной ветви, то необходимо устанавливать в выбивном отделении около конвейера рольганг для окончательного охлаждения отливок.