Проект цеха литья по выплавляемым моделям с годовым выпуском 100 тонн литых постоянных магнитов для автомобилестроения

Аннотация

Пояснительная записка к диплому выполнена в объеме 1   листов и содержит 33 таблицы, приложения. Пояснительная записка включает 5 разделов.

В первом разделе «Проектно-расчетная часть» рассчитана производственная программа цеха, выбран тип и количество оборудования, приведены основные параметры здания цеха.

Во втором разделе «Технологическая часть» рассмотрен процесс литья по выплавляемым моделям , технология изготовления отливки «Магнит ИЖКГ 757.164.082», рассчитана литниковая система.

В третьем разделе «Специальная часть» рассчитаны показатели характера кристаллизации, рассмотрена макро и микроликвация сплавов.

В четвертом разделе «Экономика и организация производства» рассчитаны технико-экономические показатели работы литейного цеха.

Пятый раздел «Безопасность жизнедеятельности». В этом разделе проведен анализ вредных и опасных производственных факторов  в цехе и рассчитана защита от шума .

              Die Annotation.

  Der Diplomerklarungszettel wurde im Volume         Blatte ausgefuhrt und enthaltet          Tabelle, Anlagen.  Der Diplomerklarungszettel enthaltet 5 Abschnitten.

  Im ersten Abschnitte «Projektberechnungsteil» wurde Produktionsprogramm ausgerechnet, wurde der Typ- und Menge der Einrichtungs gewahlt, wurde grunde  Werkstattgebaudeparameter ausgefuhrt.

   Im zweiten Abschnitte «Technologieabteil» wurde Wachsausschmelzungsprozess, Giessverfertigungstechnologie «Magnet» betrachtet, wurde Giesssystem gerechnet.

   Im dritten Abschnitte «Spezialabteil» wurde die Kristallisationseigenartszeigeren gerechnet, wurde Makro und Mikrolikvation betrachtet.

   Im vierten Abschnitte «Wirtschaft und Erzeugungsorganisierung» wurde technische-wirtschaftliche Huttenwerksarbeitszeigeren gerechnet.

   Im funften Abschnitte «Sicherheit der Lebenstatigkeit» wurde die Analyse dem schadlichen und gefarlichen Faktoren ausgefuhrt und wurde der Schutz von dem Larm.             

                                   Содержание.

Аннотация …………………………………………………………………………..3                                                                               

Введение …………………………………………………………………………….5

1 Проектно-расчётная часть:

   1.1 Общая характеристика цеха ………………………………………………... 8                                                 

   1.2 Режимы работы и фонды времени …………………………………………..9

   1.3 Производственная программа ……………………………………………….10                         

   1.4  Расчёты производственных отделений литейного цеха …………………..11

        1.4.1 Плавильное отделение…………………………………………………..12                                               

        1.4.2 Модельное отделение …………………………………………………..19

        1.4.3 Приготовление суспензий и изготовление формооболочек …………23

         1.4.4 Прокалочно-заливочное отделение …………………………………...26

         1.4.5 Очистное отделение………………………………………………….....28

         1.4.6 Отделение термомагнитной обработки…………………………….....29

         1.4.7 Отделение механической обработки………………………………….30

   1.5  Строительная часть  …………………………………………………………31                                            

2. Технологическая часть:                                                          

   2.1 Общая характеристика    ……………………………………………………40         

   2.2 Припуски на механическую обработку              ……………………………...41

   2.3 Расчет литниковой системы              ……………………………………………….41

   2.4 Технологический процесс изготовления отливки «Магнит» ……………44

3.   Специальная часть:

   3.1 Равновесная кристаллизация ………………………………………………56

   3.2 Неравновесная кристаллизация …………………………………………...58

   3.3 Затвердевание отливок …………………………………………………….58

   3.4 Переходная (двухфазная) область ………………………………………..59

   3.5  Расчет основных характеристик равновесной кристаллизации……….61

   3.6 Расчет времени затвердевания отливок со столбчатой структурой

   из магнитного сплава ЮНДК35Т5БА ………………………………………..64                          

4. Экономическая часть                                                            

   4.1 Маркетинговые исследования  …………………………………………...70                                

   4.2 Расчет инвестиций в проекте……………………………………………..73

   4.3 Расчет численности рабочих ……………………………………………..76

   4.4 Расчет фонда заработной платы ………………………………………….80

   4.5  Расчет производительности труда ………………………………………81

   4.6 Калькуляция себестоимости годного литья ……………………………..82

   4.7 Расчет норматива оборотных средств ……………………………………85

   4.8 Определение экономической эффективности принятых решений ……86                                                                              

5. Безопасность и экологичность                                 

   5.1 Вредные факторы производства    ……………………………………… 91                                  

       5.1.1 Воздух рабочей зоны   ……………………………………………... 92                                             

         5.1.2 Метеорологические условия  ………………………………………93                                  

         5.1.3 Производственное освещение  …………………………………….94                                

         5.1.4 Вибрация   …………………………………………………………...94                                                                 

         5.1.5 Шум ………………………………………………………………....95                                                                      

         5.1.6 Пожарная безопасность  …………………………………………...96                                           

         5.1.7 Электробезопасность    ……………………………………………..97

   5.2 Допустимые нормы    ……………………………………………………98                                                     

    5.3 Выбор мероприятий по снижению шума, расчет шумоизолирующего ограждения……………………………………………………………………… 99                                   

Вывод      …………………………………………………………………………102                                                                                  

Список литературы   ………………………………………………………….....103                                                                

Приложение   …………………………………………………………………….104                                                                         

                               Введение

           Значение  литейного производства для народного хозяйства страны и в первую очередь для машиностроения очень велико. Литейное производство – основная заготовительная база, которая определяет возможности дальнейшего  развития машиностроения и других отраслей промышленности.

Перспективность литейной технологии обуславливается универсальностью, позволяющей получать изделия из сплавов практически любого состава, в том числе труднодеформируемых, массой от нескольких грамм до нескольких тонн.

В целях повышения эффективности и качества выпускаемой продукции необходимо провести перестройку машиностроения. Решение этой задачи тесно связано с развитием и совершенствованием технологии литейного производства.

В планах дальнейшего развития литейного производства большое внимание уделяется снижению материалоемкости и трудоемкости изготовления отливок, экономии ресурсов, применение малоотходных и безотходных технологий.

   Создаются управляемые заливочные установки, манипуляторы для установки стержней, съема и межоперационного перемещения отливок, многоцелевые автоматизированные комплексы и другие средства околомашинной механизации. Для очистки отливок созданы автоматизированные комплексы с дистанционным управлением, создаются конструкции по блочно-модульному принципу на базе отработанных узлов. Планируется 60 – 70 % основных агрегатов оснастить встроенной микропроцессорной техникой, автоматические линии и комплексы обеспечить системами диагностики и автоматического поиска неисправностей, а также программным  управлением.

            Ни один технологический процесс изготовления продукции в машиностроении не может быть поставлен на непрерывный поток производства, если не будут решены вопросы однородности свойств и размеров исходных отливок. Поэтому поддержка  и развитие литейного производства чрезвычайно важны для машиностроения нашей страны .

                Метод литья по выплавляемым моделям, благодаря преимуществам по сравнению с другими способами изготовления отливок, получил значительное распространение в машиностроении и приборостроении.

             Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Rа=1,25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров.

           Указанные возможности метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента , экономятся энергетические  ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях. Применение литья по выплавляемым моделям открывает перед конструкторами возможности проектировать сложные тонкостенные конструкции, объединять различные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габариты изделий, создавать детали (например, охлаждаемые лопатки со сложными лабиринтными полостями газового тракта),невыполнимые каким-либо другим методом обработки.  

     Постоянные магниты широко используются в электротехнике, приборостроении. В настоящее время в РФ и за рубежом выпускаются постоянные магниты из различных сплавов и материалов с широким диапазоном магнитных свойств.

                      1.1 Общая характеристика цеха.

      Мощность проектируемого цеха 200т годных отливок (магнитов) из магнитных сталей.

Тип производства – единичный.

Способ изготовления – литье по выплавляемым моделям.

Режим работы – двухсменный параллельный, при котором третья смена отводится для профилактики и ремонта оборудования.

Цех предназначен для выпуска мелкого  литья.

               Цех состоит из  модельного отделения, отделения приготовления суспензий  и изготовление формооболочек,  прокалочно–заливочного, плавильного, очистного отделений, а также отделений термомагнитной обработки и механической обработки.

                 Для ремонта  оборудования предусматривается специально отведенное место или время (при ремонте оборудования на месте его работы). Изготовление и капитальный ремонт инструментов и оснастки осуществляется инструментальным и модельным цехами завода. Технологический процесс литья по выплавляемым моделям в современных цехах представляет собой цепочку самостоятельных технологических операций. Металл в чушках доставляется в цех с централизованного склада автотранспортом 1-2 раза в неделю и складируется на участке подготовки шихтовых материалов. Там также отводится место для возврата производства и литников. Площадь шихтового двора плавильного отделения должна обеспечить запас металла не менее, чем на 24 часа работы цеха. Все шихтовые материалы перед плавкой должны быть тщательно подготовлены. Поверхность чушковых материалов очищают от шлаковых и других инородных включений. Первичные чистые материалы дробят или разрезают на более мелкие куски, удобные для взвешивания и загрузки в печь.

Сталь плавится в трех индукционных тигельных печах ИСТ – 0,16. После готовности сплава производится химический анализ в лаборатории его состава. Контроль периодический – не реже одного раза в смену. Транспортировка отливок из литейного зала на участок обрезки и галтовки осуществляется вручную и на тележках. Удаление литников, облоя, снятие заусенцев выполняют на специальных столах обрезными станками и ручным инструментом.

Операция очистки литых деталей осуществляется в дробеструйных камерах. Для снятия внутренних напряжений, устранения брака по отбелу и придания металлу отливок необходимых механических свойств отливки подвергаются термической обработке в отделении термической обработки. На случай скопления готовых отливок в цехе предусмотрен склад готовой продукции.

Для выполнения ремонта и монтажа оборудования, для установки или снятия  оснастки используются подвесные кран-балки.

В цехе проектируется участок ремонта оснастки, служба механика и энергетика для обеспечения ритмичной работы цеха.

Склад опок и модельной оснастки обеспечивает полную взаимозаменяемость  модельно-опочной оснастки.

        В цехе организован контроль за качеством выпускаемой продукции. Детали на соответствие техническим требованиям проверяются рабочими в процессе изготовления. Окончательный контроль состоит в проверке работниками ОТК годности изделий с целью выявления брака.

   1.2  Режимы работы и фонды времени

Режим работы цеха – параллельный для всех отделений цеха, с выделением операций с вредными выделениями в отдельные помещения или с локализацией их, при помощи различного вида герметизированных укрытий, с местными отсосами.

Действительный фонд времени для двухсменной работы при 41-часовой рабочей неделе составляет 4140 ч. Действительный фонд времени рабочих составляет 1860 ч при продолжительности основного отпуска 15 дней.

      Фонды времени (час) :

- плавильное отделение — 3890 ;

- модельное — 3975 , 3640 ( для изготовления модельных  звеньев ) ;

- приготовление суспензий  — 3975 ;

- изготовление формооболочек  — 3975 ;

- прокалочно – заливочное  — 3975 ;

- плавильное  — 3975 ;

- очистки от керамики  — 3975 ;

- термомагнитное  — 3975 ;

- мехобработка  — 3975 .

                1.3  Производственная программа .

Производственная программа – основа при проектировании литейного цеха. Данные на составление производственной программы цеха:

-         номенклатура изделий, на выпуск которых проектируется цех;

-         технические условия на изготовление отливок;

-         технико-экономические показатели цеха;

-         стандарты и нормы.

Производственная программа цеха состоит из деталей номенклатуры литейного цеха базового предприятия НПО «Магнетон».

Годовая программа на изготовление магнитов по маркам, пользующимся наибольшим спросом, принимается :             

                                                                                                             Таблица 1.1

Выбрав детали – представители , получили :

                                                                                                                 Таблица 1.2

1.4     Расчет производственных отделений литейного цеха

Проектирование отделений литейного цеха основывается на выборе типа и расчете необходимого количества технологического оборудования. Главным условием для выбора типа оборудования является способность его обеспечить выполнение заданного технологического процесса с учетом производительности, надежности, эксплуатационных условий и экономической целесообразности. На основании расчета количества оборудования определяются площади, и производится компоновка отделений в соответствии с общими проектными решениями литейного цеха.

          1.4.1      Плавильное отделение.

Для плавки магнитного сплавов в цехе применяются индукционные тигельные печи повышенной частоты ИСТ–0,16 (модернизированные для  форсированной плавки ) производительностью qp= 0,06(т/ч), что обеспечивает получение жидкого сплава высокого качества с минимальным содержанием газов, неметаллических  включений и вредных составляющих; позволяет снизить угар металла и улучшает условия труда .

В проектируемом цехе выплавляется, в основном, три марки магнитной стали: ЮНД4, ЮНДК24, ЮНДК35Т5БА. Печи  располагаются на помосте высотой 0,4 м.

Баланс металла цеха представлен в табл.3

              Таблица 1.3

Баланс металла .

Часовая потребность жидкого металла, т/ч:

q'p= кн*Вг/Фд

где кн – коэффициент неравномерности потребления металла, кн=1,2;

      Вг – годовая программа по жидкому металлу, (т), Вг=387,55;

      Фд – действительный фонд времени работы печи, (ч), Фд=3890

        q'p= 387,55 /3890= 0,1  (т/ч)

Тогда расчетное количество печей  Nрасч=(K*Вг) ∕ (Фд*q) , где  К — коэффициент неравномерности потребления жидкого металла К=1,1÷1,3 , q— часовая производительность плавильного агрегата .

     Nрасч= (1,2*387,55) ∕ (3890*0,06)=1,99 .

     Nпр=2 .

Коэффициент загрузки Кз=Nрасч ∕ Nпр . Кз=1,99 ∕ 2=0,995 , но такой коэффициент загрузки очень велик , поэтому берем Nпр=3 , тогда Кз=1,99∕ 3 = =0,66

              Из-за непредвиденных остановок печей(разрушение футеровки ,выход из строя электрооборудования), из-за прогара футеровки и других причин   в цехе устанавливаем не три печи ИСТ-0,16 , а три блока этих печей с одним питающим генератором у каждого блока.

Таким образом, в цехе устанавливается три блока  печей ИСТ – 0,16.

Техническая характеристика печи ИСТ-0,16

1.4.1.1Технологический процесс плавки металла

        Шихтовые материалы подаются в литейный  цех  транспортом. Неразделанный лом доставляется на участок подготовки шихтовых материалов со склада ОМТС. Возврат (литники, брак) собственного производства  сначала дробеструится от керамики, а затем загружается в печь.

              Взвешенную шихту укладывают поплавочно в ящики для шихты . На

каждом  ящике для шихты указывают номер плавки и номер ящика .

              Ящики с шихтой на электрокаре  доставляют к индукционным плавильным печам ИСТ – 0,16 . Загрузка шихтовых компонентов в печь производится вручную. Расплавленный сплав из печей сливают в ковши и переносят на участок заливки форм .

              К рабочей площадке примыкает участок ремонта индукторов печей и ковшей, оборудованный специальными стендами. Для подогрева ковшей предусмотрен отдельный стенд, оснащенный газовыми горелками и вытяжной вентиляцией.

1.4.1.2 Плавка магнитных сплавов в индукционной печи.

              Плавка в индукционной печи идет быстро, поэтому нет возможности ждать полного экспресс-анализа и по полученным данным корректировать химический состав расплава. Плавку приходится вести, основываясь на расчете шихты.

             Размеры шихтовых материалов подбирают из условий наиболее полного заполнения тигля. Тугоплавкие компоненты шихты загружают в более горячую часть печи — в нижнюю часть тигля.

         Сначала на дно тигля  укладывают кобальт, железо, никель, и включают максимальный нагрев. По мере расплавления материалов последовательно загружают медь ,ниобий , часть алюминия — 10-20 % от общего количества  и доводят температуру расплава до 1550-1600 ˚ C .

     Лигатуру Fe-C , загружают после введения первой  части  алюминия при 1550 -1600 ˚ С , выдерживая 2-3 минуты . Далее снижают мощность генератора до 20-30 кВт и загружают оставшуюся  часть алюминия, титана и сульфида железа .Эти компоненты вводят в расплав с помощью металлического ломика .

    Перед выпуском сплава удаляют шлак  и готовый расплав сливают в ковш, предварительно подогретый  до 600-900˚С .

                           1.4.1.3  Расчет шихты.

     1)     Химический состав магнитных сталей приведен ниже в таблице 4.

                                                                                                                      Таблица 1.4

                                              Химический состав.

     В магнитных  сплавах разрешается использовать отходы собственного производства .

2) Расчет шихты методом подбора.

а) Расчет шихты для приготовления сплава ЮНД 4, содержащей 80%

свежих металлов и 20% отходов собственного производства (на одну плавку).

                                                                                                         Таблица 1.5

Расчетный состав (кг) шихты для выплавки 350,3 т сплава ЮНД4:

возврат ЮНД4 =66,557 т, чистые компоненты =283,743 т:

              Тогда для выплавки 350,3 т сплава ЮНД 4 понадобится чистых компонентов :

Сталь низкоуглеродистая …………………………………………………155,49 т

Никель ………………………………………………………………………. 72,35 т

Медь …………………………………………………………………….........14,19 т

Титан …………………………………………………………………………..1,42 т

Алюминий ……………………………………………………………….......39,72 т

Сера ……………………………………………………………………………0,57т

б) Расчет шихты для приготовления сплава ЮНДК24, содержащей 70%

свежих металлов и 30% отходов собственного производства (на одну плавку).

                                                                                                              Таблица 1.6

Расчетный состав (кг) шихты для выплавки 5,42 т сплава ЮНДК24:

возврат ЮНДК24 =1,626 т, чистые компоненты =3,794 т:

              Тогда для выплавки 5,42 т сплава ЮНДК24 понадобится чистых компонентов :

Сталь низкоуглеродистая ……………………………………………………..1,88 т

Никель ………………………………………………………………………. ...0,53 т

Кобальт …………………………………………………………………………0,91 т

Медь …………………………………………………………………….............0,11 т

Титан ……………………………………………………………………………0,02 т

Алюминий ………………………………………………………………...........0,33 т

Сера ……………………………………………………………………………..0,014 т

в) Расчет шихты для приготовления сплава ЮНДК35Т5БА ,

содержащей 60% свежих металлов и 40% отходов собственного производства (на одну плавку).

                                                                                                                 Таблица 1.7                     

              Расчетный состав (кг) шихты для выплавки 31,83 т сплава ЮНДК35Т5БА:

возврат ЮНДК35Т5БА =12,73 т, чистые компоненты =19,1 т:

              Тогда для выплавки 5,42 т сплава ЮНДК24 понадобится чистых компонентов:

Сталь низкоуглеродистая ……………………………………………………..6,69 т

Никель ………………………………………………………………………….2,56 т

Кобальт …………………………………………………………………………6,69 т

Медь …………………………………………………………………….............0,55 т

Титан ……………………………………………………………………………0,97 т

Алюминий ………………………………………………………………...........1,36 т

Ниобий …………………………………………………………………………0,19 т

Сера ……………………………………………………………………………..0,08 т

Углерод ………………………………………………………………………..0,01 т               

                         1.4.2      Модельное отделение.

         В проектируемом цехе используется воскообразный модельный состав МВС-3А.

         Приготовление модельного состава осуществляется в установке для приготовления модельного состава мод.61701. Для определения количества единиц данного оборудования  необходимо рассчитать массу модельного состава.

        Эту величину определяем по формуле:

      Q= (M1*ρ) ∕ (K*ρ1 ) ,

где  M1 – годовая потребность в жидком металле , кг ;

ρ – плотность модельной массы  , кг / м 3 ;

ρ1 -  плотность металла , кг / м 3 ;

K – коэффициент использования возврата модельной массы , равный 0,6…0,8 .

      Q=(387550*800) ∕ (0,7*7300)=60673,2 кг .

       Полученные данные позволяют рассчитать нужное количество установок для приготовления модельной массы по формуле :

Nрасч = ( Q * K н ) ∕ (Фд*qчас) ,

где   Q - годовое количество модельной массы ;

K н – коэффициент неравномерности потребления и производства ;

Фд – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования ;

qчас -  производительность оборудования (расчетная).

Nрасч= (60673,2*1,3) ∕ (3975*40)=0,5

  Значит, в цехе устанавливаем одну подобную установку.

  Техническая характеристика  установки для приготовления модельного состава мод.61701 .

            Необходимое количество модельных блоков и оборудования для их изготовления  рассчитывают с учетом  брака моделей и форм на следующих технологических переделах : при запрессовке , обмазке  и вытопке моделей , прокалке и заливке форм . Все результаты расчетов занесены в таблицу 8.

Таблица 1.8 : Ведомость годовой потребности в модельных звеньях и блоках .

Таблица 1.9:Ведомость годовой потребности в чашах и прибылях .

Данные графы 18 таблицы 1 служат для расчета необходимого количества запрессовочных модельных автоматов , который ведется по формуле :

Nрасч = (Βг .м.з. * K н ) ∕ (Фд*qчас) ,

где Βг .м.з. – годовое количество модельных звеньев ;   

K н – коэффициент неравномерности потребления и производства ;

Фд – годовой действительный фонд времени рассчитываемого оборудования ;

qчас -  производительность оборудования (расчетная) .

Nрасч 021=627686  ∕ (3640*250)= 0,69

Nпр=1 ; Кз=0,69  ∕ 1=0,69

Поскольку количество звеньев на годовую программу для магнитов 087 и 082 мало , т.е. не подходит для автомата , то объединяем их , т.е. часть пресс-форм устанавливаем для 087 и часть для 082 , тогда

Nрасч 087,082=264754 ∕ (3640*120)=0,61.

  Для изготовления моделей прибылей и заливочных чаш используем холодильный стол  и  шприц-машину.

       Итого в цехе числится 2 автомата для изготовления модельных звеньев, один холодильный стол и одна шприц-машина.

Техническая характеристика автомата для изготовления звеньев.

     Техническая характеристика холодильного стола.

1.4.3 Приготовление  суспензий и изготовление формооболочек.

   Обмазка для образования огнеупорного покрытия (керамической оболочки) представляет собой сметанообразную суспензию , состоящую из связующего раствора и тонкозернистого пылевидного кварца .

   Блок окунают в обмазку и получают тонкую сплошную пленку суспензии , которую немедленно обсыпают песком .

    Требуемое годовое количество  обмазки определяют по формуле

      М0 = [ 0,4 *Вг * 1,05 * 1,1 * 1,2 ] ∕ ηм≈ (0,6*Вг) ∕ ηм ,

  где  Вг — годовой выпуск годного литья , т ;

         1,05 — коэффициент , учитывающий брак литья ;

         1,1 — коэффициент , учитывающий брак моделей ;

         1,2 — коэффициент , учитывающий потери обмазки и ее материалов и                           

         мощности ;

         ηм — коэффициент использования оборудования для изготовления

         моделей .

  М0= (0,6*200,0) ∕ 0,8=150,0т .

   Часовая потребность в обмазке

         Мч= М0 ∕ Ф ,

      где  Ф — фонд рабочего времени оборудования для изготовления моделей .

Мч= 150 ∕ 3975= 0,037 т ∕ час .

        Формирование оболочек включает: приготовление связующего и суспензии, смачивание ею блоков моделей , обсыпку блоков зернистым огнеупором , сушку оболочек .

Связующее получают гидролизом  ЭТС, для чего вводят воду. (Более подробно смотри в техпроцессе .) Суспензия для оболочковых форм – это взвесь твердых различной величины окатанных частиц огнеупорной основы  в жидкости . (Более подробно смотри в техпроцессе .)

При смачивании блоков моделей для формирования первого ( контактного ) слоя  оболочки и ее последующих слоев, блок медленно погружают в суспензию, поворачивая его в различных направлениях .

Nрасч = (М0 * K н ) ∕ (Фд*qчас) ,

   где М0. – годовая потребность в обмазке .

   Nрасч = (150*1,1 ) ∕ (3975*0,037) = 1,13,

  Nпр = 2

Кз=1,13/2= 0,56

В проектируемом цехе устанавливаем две установки для приготовления огнеупорного покрытия.

Техническая характеристика  установки для приготовления огнеупорного покрытия мод. 63431.

          Далее на слой суспензии немедленно наносят зернистый обсыпочный материал, после каждого слоя суспензии наносят слой зернистого материала . Обсыпку осуществляют с помощью пескосыпа с псевдокипящим слоем .

Техническая характеристика  пескосыпа с псевдокипящим слоем .

        Сушку блока моделей осуществляют в сушильных механизированных шкафах с применением аммиака. Блоки помещают в шкаф , устанавливая их в люльки (рама , обшитая снизу металлическим листом , к которому приварены штыри , на которые насаживаются блоки ) , которые движутся со скоростью 4 м / мин . При применении аммиака через 1 час после воздушной сушки выключают вентилятор , закрывают задвижки  и из баллона в течение  5 минут наполняют камеру влажным газообразным аммиаком , который пропускают через воду .

После 10-20 –минутной выдержки проветривают камеру в течение  10-30 минут.

Необходимое количество оборудования для изготовления керамических оболочек рассчитывают по формуле:

Nрасч = (Ко. * 1,05*1,07) ∕ (Фд*qчас*η) ,

где  Ко.- годовая потребность в оболочках , 1,05 – коэффициент , учитывающий брак отливок ; 1,07- коэффициент , учитывающий брак керамических оболочек ; η- коэффициент использования оборудования.

Nрасч = (85283.*1,05*1,07) ∕ (3975*30*0,7) = 1,1

Nпр = 2

Кз = 1,1 ∕ 2 = 0,55 .

  Значит, в цехе устанавливаем два сушильный шкаф .

Техническая характеристика  шкафа сушильного механизированного шкафа СНВС .

        Выплавление модельного состава происходит в воде . При этом литниковые воронки должны находиться в верху для лучшего удаления расплавленного модельного состава , который всплывает на поверхность воды  и стекает в сборник . Преимущество выплавление моделей в горячей  воде перед удалением их  в модельном составе  заключается в меньшем расходе модельного состава , который необходимо выжигать при прокаливании оболочек.

   Nрасч = Βг .б.   ∕ (Фд*qчас) ,

   где Βг .б. – годовая потребность в блоках .

   Nрасч = (85283 ) ∕ (3975*50) = 0,43 ,

  Nпр = 1

   Кз = 0,43 ∕ 1 = 0,43 .

  В цехе устанавливаем одну установку для выплавки модельного состава мод. 6А71 .

Техническая характеристика  установки для выплавки модельного состава мод. 6А71 .

         1.4.4.  Прокалочно-заливочное отделение .

Формовка при ЛВМ —  это засыпка  оболочек огнеупорным наполнителем перед прокаливанием.

Проектируемый цех выпускает магниты с равноосной структурой и со столбчатой . В первом случае опоки засыпают сыпучим наполнителем (песком), во втором случае — твердеющим огнеупорным наполнителем.

Для магнитов с равноосной структурой : но дно опоки  насыпают небольшой слой наполнителя, чтобы верхний уровень торца литниковой воронки был примерно на уровне верха опоки ; ставят оболочки, воронки закрывают крышками и насыпают наполнитель из насыпного бункера .

Для магнитов со столбчатой структурой : опоку (без дна) устанавливают но ровную горизонтальную поверхность , ставят блок модели с оболочкой  и наливают наполнитель .

Техническая характеристика  растворосмесителя 3Л–100 НЭХ (бетономешалка) .

      При прокаливании оболочковых форм решаются 3 задачи : удаление газотворных составляющих , повышение прочности , нагрев оболочки для лучшего заполнения полостей металлическим расплавом . При прокалке протекают следующие процессы : нагрев оболочки ; удаление из нее газотворных составляющих , источником которых является влага ; удаление остатков модельного состава продуктов деструкции связующего ; гидролитическая поликонденсация связующего; образование кристаллических структур связующего ; термическое расширение оболочки и полиморфные превращения ; образование капиллярных каналов .

      Для магнитов с равноосной структурой прокалку проводят в среднетемпературных печах при температуре 900 ºС .

     Для магнитов со столбчатой структурой проводят сначала нагрев до 900 ºС , а потом  — до 1300 ºС .

     Для прокаливания оболочковых форм в проектируемом цехе используем толкательную печь одновременно для форм под магниты с равноосной  и под магниты со столбчатой. Поскольку магниты с равноосной структурой прокаливаются при 900 ˚С конструкция печи предусматривает в зоне 900 ˚С толкатель, который выталкивает форму из печи на рольганг, которая затем посредством манипулятора подается на заливку . Такой же толкатель предусмотрен и в зоне 1300 ˚С , он также выталкивает форму на рольганг , которая с помощью манипулятора подается на водоохлаждаемый холодильник под заливку .

Техническая характеристика  электропечи СТО -5.240.2,5 / 13 – И1 .

                            1.4.6.  Очистное отделение .

После заливки формы охлаждают естественным путем — на воздухе .

Для выбивки блоков применяют выбивные решетки .

Очистку блоков от остатков керамики производят дробью в полуавтоматических дробеструйных установках ; размер дроьи не более 0,3 мм.

Nрасч =(200*1,2) ∕ (3975*0,05) = 1,2

Nпр=2

Кз= 1,2 ∕ 2=0,6 .

Техническая характеристика  полуавтоматической дробеструйной камеры.

  В цехе устанавливаем две дробеструйной камеры.

После отделения отливок от литниковой системы  на них остаются приливы (выступы )от питателей ; их надо зачистить .Для этого в проектируемом цехе используется полуавтомат для заточки питателей .

Nрасч =(200*1,2) ∕ (3975*0,05) = 1,2

Nпр=2

Кз= 1,2 ∕ 2=0,6 .

Техническая характеристика  полуавтомата для заточки питателей.

           1.4.7  Участок термомагнитной обработки .

    Для придания магнитам требуемых магнитных свойств, они после очистного отделения направляют на термомагнитную обработку. Термомагнитную обработку проводят по следующей схеме. Сначала магниты нагревают в камерной печи (для отжига), затем магниты попадают в кристаллизатор в котором проводятся целый ряд операций, и далее они направляются в шахтную печь для отпуска.

  Количество оборудования для операций ТМО определяют по формуле

Nрасч =(Вг*1,05*1,15)/(η*qчас*Ф),

где Вг - выпуск годных отливок ;1,05 – коэффициент , учитывающий брак литья ; 1,15 – коэффициент , учитывающий неравномерность размеров поступающей продукции ; η – коэффициент использования оборудования ; qчас – часовая производительность.

Nрасч =(200*1,05*1,15)/(0,8*0,03*3975)=2,53 ,

Nпр=3 шт

Кз= 2,53/3=0,84.

Значит на участке ТМО устанавливаем 3 печи СНО, 3 шахтные печи под отпуск.

Техническая характеристика электропечи СНО4,0*8,0*2,6/10И1.

Техническая характеристика шахтной печи ПН-31 (под отпуск).

           1.4.8   Участок механической обработки .

   Магниты требуют механической обработки на станках для снятия припусков , шлифования и ряда других операций .Количество станков под механическую обработку рассчитано специалистами (расчет не приводится). Количество бесцентрошлифовальных станков принимается равным двум.

Техническая характеристика  бесцентрошлифовального станка 3М182.

  Количество плоскошлифовальных принимается равным четырем.

Техническая характеристика  плоскошлифовального станка 3Д756.

   После механической обработки магниты проходят окончательный контроль  и отправляются на склад готовой продукции .         

                  1.5.     Строительная часть.

                                          Типы зданий.

      В настоящее время литейное производство развивается по пути строительства  крупных специализированных цехов и заводов, что позволяет создавать механизированные технологические потоки как в массовом и крупносерийном, так и в мелкосерийном производстве.

           На данный момент планировки зданий П- и Ш- образной формы не рекомендуются. При проектировании цехов типового ряда наиболее характерным компоновочным решением являются вытянутые трехпролетные здания со значительным отношением длины к  ширине. В таких зданиях обеспечивается эффективная механическая вентиляция, аэрация и освещение, а также создание технологических потоков.

           Независимо от этажности здания компоновочно-строительные решения должны обеспечивать  удобное взаиморасположение производственных  отделений и участков цеха с учетом последовательности технологического процесса, кратчайшие транспортные линии, локализацию участков с пыле- и тепловыделением и по возможности размещение технологического и транспортного оборудования в надземных помещениях.

          При разработке строительной части проекта литейного цеха следует максимально использовать унификацию пролетов, высоту зданий и строительных конструкций с целью обеспечения сборности зданий и индустриализации строительных работ.

     Здания литейных цехов проектируют прямоугольной формы без выступающих элементов и пристроек. Длина корпуса цеха зависит от технологического процесса и транспортных средств.

       Для размещения вспомогательных и подсобных помещений, а также электро- и санитарно-технического оборудования в одноэтажных многопролетных зданиях, допускается устройство планировочных вставок шириной 6 м и более, принимаемых кратным 6 м. Подвалы устраиваются только по технологическим требованиям при технико-экономическом обосновании. Подвальные этажи проектируются с сеткой колонн 66 или 69 м  и высотой, кратной 0,6 м.

       При проектировании крановых эстакад величину пролетов и отметки подкрановых путей следует назначать на основе унифицированных параметров одноэтажных зданий. Если крановые эстакады примыкают к зданию, устраивают вставки, при этом размеры вставок должны обеспечивать возможность устройства сквозных проходов на уровне подкрановых путей и водостока с покрытия.

     В  зависимости от размеров и грузоподъемности кранового  оборудования конструкция здания по роду применяемого строительного материала может быть металлическая, железобетонная и смешанная.

        Металлические конструкции состоят из металлических колонн, подкрановых путей, строительных ферм, фонарей и т.д. Такие конструкции применяются для зданий с большими пролетами и кранами значительной грузоподъемности. Металлические конструкции применяются также для зданий, в которых происходит нагревание несущих конструкций, оказывающее разрушительное действие на железобетон.

      Железобетонная конструкция производственного здания состоит из железобетоннных колонн, связывающих рам, балок, подкрановых элементов зданий, несущих сборных конструкций для покрытий. Эти конструкции могут быть монолитными и сборными. Наиболее распространены сборные конструкции.

                             Элементы конструкций зданий.

     Основными элементами здания являются фундаменты, колонны и стены, подкрановые балки, несущие конструкции, перегородки, полы, двери, ворота, тамбуры, лестницы, световые фонари, галереи, эстакады, туннели, каналы, антресоли и др.

       Все здание опирается на основание, которое представляет собой слой грунта, воспринимающий вес всего здания или сооружения. Прочность грунта должна быть достаточной, чтобы исключить неравномерную осадку зданий и сооружений . Нормальным можно считать грунт, допускающий нагрузку 2.0 – 2.5 кгс/см2.

Физико-механические свойства грунтов определяются по образцам породы. При наличии грунтовых вод несущая способность грунта снижается. При необходимости грунты укрепляются вибрированием, нагнетанием цементных и химических растворов, гравием, щебнем или устройством свайных оснований.

         Глубина заложения фундамента зависит от расчетной нагрузки и допусти-мого давления на грунт. Фундаменты под колонны выполняют монолитными или сборными в виде отдельно стоящих столбов ступенчатой формы. Для распределения давления от колонны на большую площадь устраивают подколонник. Площадь подошвы фундамента определяется расчетом и зависит от нагрузки на колонну и допустимого давления на грунт.

         Железобетонные колонны применяются сборные, типовые прямоугольного сечения и двухветвенные. Выбор колонн определяется расчетом в зависимости от нагрузки.  

         Колонны средних рядов, за исключением колонн,  примыкающих к продольному температурному шву, и колонн, установленных в местах перепада высот пролетов одного направления, следует распологать так, чтобы оси сечения над крановой частью колонн совпадали с продольными и поперечными разбивочными осями.

       Подкрановые балки бывают железобетонными и стальными. Предварительно напряженные подкрановые железобетонные балки предназначены для пролетов шириной 12-30 м, оборудованных электромостовыми кранами грузоподъемностью от 5 до 50 т среднего и тяжелого режима работы. Стальные подкрановые балки применяются для тяжелых кранов грузоподъемностью свыше 30 т или в зданиях, где применены стальные колонны.

      Стены зданий выполняются из кирпичной кладки и бетонных панелей. Стеновые панели имеют высоту 1,2 и 1,8 м и длину 6 и 12 м. В неотапливаемых зданиях крупно панельные стены изготавливаются из железобетонных плит, в отапливаемых – из армопенобетонных. 

       Для естественного освещения зданий в наружных стенах выполняются световые проемы, заполненные оконными переплетами. В помещениях с небольшим влаговыделением рекомендуется применять стальные переплеты , а в помещениях с вредными выделениями и переменным температурно-влажным режимом – железобетонные. Размеры оконных переплетов стандартные. Подоконники располагаются на высоте 1,2 м от уровня пола.

       В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, оконные проемы иногда выполняются в два яруса, для освещения надкранового пространства.

       Покрытия литейных цехов делают безчердачными, состоят они из несущих балок и ферм, настила, теплоизоляции и кровли. В не отапливаемом здании со значительными тепловыделениями покрытия делают холодными, полутеплые покрытия устраивают в отапливаемых цехах с нормальной или пониженной влажностью. В цехах с нормальной и повышенной влажностью применяют теплые покрытия, с тем, чтобы избежать образования конденсата на внутренних поверхностях и таяния снега на крыше.

          Перекрытия подвалов рассчитываются с учетом нагрузки в 1 – 3 тс/м2 площади и выполняются монолитными или сборными. Для строительства туннелей и каналов используют сборные железобетонные панели и плиты. Каналы закрывают съемными чугунными или железобетонными плитами.

          Пешеходные галереи в литейных цехах устраиваются на высоте не менее 1,92,0 м от уровня пола. Ширина их зависит от количества людей, проходящих в смену в одном направлении.

          Размеры ворот выбираются в зависимости от габаритов транспортируемых грузов и интенсивности работы ворот. Они бывают раздвижными и створчатыми, с ручным и механическим закрыванием.

          Полы выкладываются в зависимости от участка.

          Здания литейных цехов оборудуются основными, служебными и пожарными лестницами.

                  Бытовые и административно-конторские помещения.

К бытовым помещениям литейного цеха относятся гардеробные, душевые, медпункт, столовая, умывальные, санузлы, курительные помещения, помещения для отдыха и личной гигиены женщин. К конторским помещениям – кабинеты и комнаты руководящего и технического персонала цеха, красные уголки и комнаты заседаний.

Бытовые и конторские помещения следует размещать в пристройках к производственным зданиям.

Санузлы в цехе размещаются равномерно на расстоянии не более 75 м от рабочего места. Их количество исчисляется количеством работающих женщин и мужчин.

В цехах предусматривается столовая или буфет, комната приема пищи. Расстояние до пункта питания должно приниматься при обеденном перерыве в 30 мин не более 300 м, а при обеденном перерыве 1 час – не более 600 м.

        Нормы проездов, проходов и привязки оборудования.

При проектировании литейных цехов расстановка и привязка оборудования внутри цеха производится согласно нормам, предусматривающим величину размеров цеховых проездов и проходов, расстояние оборудования от стен и колонн, ремонтные зазоры и др.

Размеры проездов и проходов зависят от вида транспорта, размеров транспортирующих грузов, величины зоны обслуживания оборудования.

Размеры ширины проезжей части предусматривают размеры транспортируемого груза – он не должен выходить за пределы габаритов транспорта.

Ширина проездов при транспортировке электропогрузчиками дается с уче-том возможности их поворота на 900.

Двустороннее движение в два потока не рекомендуется и допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании в проекте.

Передаточные тележки на рельсовом пути не должны размещаться на магистральных проездах. Минимальная ширина проходов – 800 мм. Размеры проходов зависят от наружных габаритов оборудования с учетом ограждений.

Высота проемов для проездов устанавливается с учетом ограждений, максимальных габаритов транспортируемых грузов и стандартного ряда высот 3000, 4200, 5600 мм. В отдельных случаях допускается снижение высоты проемов до 2300 мм при соответствующем обосновании в проекте.

  При обслуживании оборудования краном расстояние оборудования от стен и колонн устанавливается с учетом нормального положения крюка крана над обслуживаемым оборудованием.

Цех литья по выплавляемым моделям рассчитан на выпуск магнитов. Здание каркасное, оборудовано подвесным транспортом, в частности кран балками грузоподъемностью 3 тонны. Ширина здания 36 м, длина 72 м, высота 15 м.

Шаг крайних колонн 6 метров, средних 12 метров. В качестве несущих конструкций покрытия приняты типовые железобетонные фермы. Марка фермы ФС-18-38Л. Масса фермы 9 тонн.

Колонны крайнего ряда прямоугольного сечения для одноэтажных зданий с подвесным транспортом высотой 12,2 метра. Масса колонны 7 тонн.

Средние колонны высотой 8,4 метров и массой 6,2 тонны.

Плиты покрытия ребристые предварительно покрашенные размером 5,962,98 метра. Марка плиты ПКЖ, масса 2,3 тонны.

Стены кирпичные, толщиной 380 мм что обеспечивает теплотехнические характеристики здания.

Полы в цеху по грунту из металлической плитки. Плитка укладывается на слой бетона  толщиной 10 см.

Фундаменты под сборные ж/б колонны – монолитные ж/б, под кирпичные стены – железобетонные фундаментные балки серии КЭ-01-23, под внутренние кирпичные стены – бутобетон.

Остекление здания принято одинарное в стальных переплетах. Стальные переплеты изготавливают из специальных прокатных или штампованных профилей.

В целях борьбы с коррозией переплеты перекрашивают масляной краской. Стекла в переплетах устанавливают на суриковой замазке.

Монтаж стропильных и подстропильных ферм, плит покрытия осуществляется после монтажа всех колонн и заделки стыков колонн с фундаментом.

Рациональность выбора конструкций и методов производства работ подтверждается технико-экономическими показателями проекта.

Все конструкции изготавливаются на предприятиях Владимирской области и затраты на доставку конструкций, материалов и изделий не объект минимальные.

      Здание каркасное, железобетонное сборное.

      Колонны – унифицированные сборные железобетонные, с прямоугольным сечением 400*600 (мм).

      Фермы – железобетонные цементные бураскосные.

      Стены – из керамзитобетонных плит с частичным применением кирпича;

      Кровля – сборные железобетонные плиты, на которые уложены цементные стяжки, утеплитель и 3 слоя рубироида по битумной мастике. Отвод воды – внутренний через воронки в кровле в ливневую канализацию. Для обеспечения естественной вентиляции и естественного освещения предусмотрены светоаэрационные фонари.

      Полы состоят из покрытия, прослойки, стяжки и основания. Покрытия – чугунная плитка.

2.1 Общая характеристика литой детали.

                                                                                                  Таблица 2.1

Требования к отливке «Магнит ИКЖГ 757.164.082»

1.      На поверхностях отливки не допускаются трещины и остатки  керамики.

2.      Суммарная площадь допустимых дефектов от площади рассматриваемой  поверхности не должна превышать :

- на поверхностях полюсов – 15 % ;

- на остальных поверхностях – 25 % .

3.      Суммарная длина сколов не должна превышать 20 % от длины рассматриваемой кромки .Длина единичного скола не более 5 мм .

4.      Допускается остаток питателя высотой не более 0,5 мм или зарез глубиной не более 0,5 мм .

5.      На поверхности А допускается подлив высотой до 1,5 мм .

Выбор основных технологических параметров формовки

Отливка «Магнит» представляет собой деталь цилиндрической формы,   из которой получают два магнита и которая располагается вертикально в блоке , что обеспечивает удобство набивки опоки и получение качественной отливки.

Припуски на механическую обработку по ГОСТ 26645-85      -  (мм).

Усадка — 7%.

    Опоки – прямоугольные  сварные из нержавеющей стали без крестовин. Размеры в свету: 340* (мм), высота опоки – 150 (мм); они изготавливаются непосредственно на заводе , в цехе . Количество опок на форму – одна . Транспортировка  на тележках .

2.2 Припуски на  механическую обработку

Модель отличается от детали размерами и внешними очертаниями. Размеры модели увеличены на величину  припусков на механическую обработку, припусков на усадку металла, на величину  возможного напуска.

При мелкосерийном и единичном производстве и литье по выплавляемым моделям припуски на механическую обработку для отливок назначаются по ГОСТ 26645-85 (табл. 2.5).

              Таблица 2.2

   2.3 Расчет литниковой системы.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу 2.

                                                                                                                 Таблица 2.3

1. Выбор литниковой системы .

ЛПС при литье по выплавляемым моделям строят из известных традиционных элементов: литниковых воронок, стояков, зумпфов и литниковых ходов, прибылей и коллекторов. Благодаря характерной для ЛВМ неразъемной форме указанные конструктивные элементы удается расположить наиболее эффективно , максимально используя объем формы .

При выборе конструкции ЛПС необходимо стремится к соблюдению следующих принципиальных положений, направленных на получение годных отливок  и на экономичность их производства:

1) обеспечивать принцип направленного затвердевания, т.е. последовательного затвердевания от наиболее тонких частей отливки через ее массивные узлы к прибыли, которая должна затвердевать последней;

2)наиболее протяженные стенки и тонкие кромки ориентировать в форме  вертикально, т.е. наиболее благоприятно для их спокойного и надежного заполнения;

3) создавать условия для экономичного и механизированного производства отливок, в том числе : унификацию типоразмеров ЛПС и их элементов с учетом эффективного использования оснастки , имеющегося технологического оборудования , печей ; возможность применения модельных блоков и форм с металлическими каркасами ; удобство выполнения и минимальный объем  механической обработки при отрезке отливок  и последующем изготовлении из них деталей .

Из восьми типов ЛПС, применяемых при ЛВМ, для данной отливки используется 6 тип — с верхней прибылью. Эта прибыль представляет собой массивный резервуар металла над главным тепловым узлом  отливки .

Металл в прибыль заливают из ковша или непосредственно из тигля печи . Сосредоточение наиболее горячего расплава в верхней части прибыли приводит к созданию в форме наиболее благоприятного для питания отливки градиента температур .Прибыли рекомендованы для производства отливок , питание которых невозможно обеспечить через коллектор .

Длина пути подвода металла должна быть оптимальна: путь металла должен быть коротким, чтобы он несильно охлаждался, и в тоже время достаточно протяженным, чтобы обеспечить всплытие в шлакоуловителе шлака и неметаллических включений.

2. Расчет продолжительности заливки.

Оптимальное время заполнения формы,

τ=S 3√δG =  = 2,1*³√1*20= 6(с).

где S – коэффициент, учитывающий жидкотекучесть сплава, тип литниковой системы и толщину стенки отливки, S=2;

δ – средняя толщина стенки отливки, δ= (мм);

G – общая масса жидкого металла в форме, G=(кг).

3. Определение размеров элементов литниковой системы.

     Для оценки относительной продолжительности затвердевания  различных по форме тел Н.И.Хворинов ввел понятие приведенной толщины R=V0 ∕ S0 , где V0 — объем охлаждаемой отливки ; S0— поверхность ее охлаждения .

    Для обеспечения направленного затвердевания необходимо соблюсти условие непрерывного увеличения приведенной толщины от удаленных тонкостенных участков отливки к прибыли :

            Rn-1< Rn < Rn+1 .

    Питатель при литье магнитов из сплавов типа ЮНДК . Питатель для удобства отделения отливки ударом выполняют с пережимом . Высота питателя  bпит обычно соответствует высоте отливки . Толщина питателя питателя тогда составит

                                 aпит=2*R0*bпит ∕ ( bпит - 2*Rпит) ,

гдеR0-приведенная толщина отливки, Rпит – приведенная толщина питателя, Rпит=5мм

  R0=(3,14*9²*37)/(2*2*3,14*9+2*3,14*9*37)=4,3 мм

aпит=2*4,3*18 ∕ ( 18- 2*5)=15 мм

    В месте пережима , как  показал опыт , оболочковая форма хорошо прогревается  , и ширина пережима a´пит= k´*aпит ,

где  k´- коэффициент , отражающий марку сплава , для ЮНДК35Т5БА   k=0,8 (ГОСТ 17809-72) .

a´пит= 0,8*15=12мм

              Технологически процесс изготовления отливки «Магнит».

Технологический процесс изготовления отливки состоит из следующих

операций:

  1) Приготовление модельного состава МВС-3А.

Данный состав приготавливают охлаждением расплава  при непрерывном перемешивании его до пастообразного состояния. Для этого используется установка для приготовления модельного состава модели 61701.

Модельный состав поступает на завод уже готовым в мешках развесом по 20кг. Производитель – НПО Ликом  г.Ярославль.

Его перед загрузкой предварительно измельчают до кусков не более 50 мм ,что ускоряет процесс расплавления.Модельный состав за 20-25 минут приобретает пастообразное состояние.  

                                                                                                        Таблица 2.4

2)  Изготовление моделей отливок и  литниковой системы  в пресс-формах на автомате модели 61201.

Процесс изготовления моделей в пресс-формах включает подготовку пресс-формы ,введение в ее полость модельного состава, выдержку модели до затвердевания, разборку пресс-формы и извлечение моделей, а также охлаждение моделей до температуры производственного помещения. Используют следующий способ заполнения пресс-форм модельным составом – запрессовка в пастообразном состоянии.

Подготовка пресс-форм. Пресс-формы очищают (протирают, обдувают), смазывают их рабочую поверхность, в ряде случаев подогревают или охлаждают. В  данном случае на автомате смазывание пресс-форм осуществляется обдувкой их рабочих поверхностей масляной эмульсией. При ручном изготовлении моделей смазочный материал наносят тонким  ровным слоем с помощью ватного или матерчатого тампона.

Температура пресс-формы оказывает важное влияние на качество  моделей. Пресс-формы перед началом работы обычно подогревают введением в них  модельного состава. При этом первые модели  направляются в переплав.

3)  Контроль внешнего вида моделей. На этом этапе техпроцесса проверяют внешний вид моделей звена, прибыли ,центрового стояка , модели образца для химического анализа. Контроль осуществляют визуально, а высоту звена вместе с коллектором – штангенциркулем.

4)   Сборка моделей в блоки.

       Перед сборкой надо сделать следующее: налить в прибыль расплавленный модельный состав , установить центровой стояк, выдержать до остывания,  выравнить поверхность прибыли на предварительно разогретом приспособлении.

Сборка в блоки осуществляется припаиванием. Нагретое лезвие ножа или электрического паяльника  помещают между посадочной частью питателя модели и моделью литниковой системы в месте , где модель должна быть припаяна. Затем одной стороной плоской части лезвия касаются одновременно питателя модели, а другой – посадочного места модели литниковой системы, оплавляя их , после чего нож быстро убирают  и соединяемые части слегка прижимают одну к другой.

Используют стандартные электропаяльники ЭТ-П (ГОСТ 7219-77), которые могут нагреваться до температуры 240 ºС   и выше.

       Для сборки моделей в блоки применяют полые металлические стояки, на которые наращивают слой модельного состава толщиной 2-5 мм .

Состав наносят многократным погружением в расплав модельного состава (4-5 раз) с охлаждением после каждого погружения в течение 8-10 минут.

При сборке блоков припаиванием моделей стояк закрепляют обычно в горизонтальном положении.

5)    Контроль модельных блоков.

Контролируют на предмет подтеков, засоров и зазоров в местах припаивания визуально.

6)    Приготовление гидролизованного раствора этилсиликата .

В бачок первоначально заливают этилсиликат с ацетоново-спиртовой

смесью , а затем перемешивают в течение 5-7 минут . Далее вводят

соляную кислоту HCl и воду , перемешивают  в течение 3-5 минут.

Готовую смесь перемешивают еще в течение 40-50 минут.

7)  Приготовление огнеупорной суспензии совмещенным методом.

В бачок установки влить расчетное количество этилсиликата и ацетоно-спиртовой смеси. Включить установку и перемешивать в течение 5-7 минут. Всыпать 2∕3 части от общего количества наполнителя и перемешать до получения однородного без комков раствора. Ввести необходимое количество H2SO4 и перемешивать   в  течение 3-5 минут .Ввести  HCl  с водой  и перемешивать в течение 30-40 минут . Загрузить оставшуюся часть наполнителя и   перемешивать готовую смесь 15-20 минут. Выключить установку , замерить плотность ρ , она должна быть 1,72-1,74 .

Плотность 1-го слоя — 1,74-1,78 ;

                    2-го слоя — 1,76-1,8 ;

                    3-го и последующих — 1,78-1,83 . 

                                                                                                               Таблица 2.5

                   Составляющие огнеупорной суспензии.

8)   Нанесение огнеупорного покрытия , сушка .

   Поверхность блока моделей смачивают суспензией окунанием  и тут

же обсыпают зернистым материалом. Суспензия прилипает к его поверхности  и точно воспроизводит конфигурацию ; зернистый материал внедряется в слой суспензии , смачивается ею, фиксирует суспензию на поверхности блока , создает скелет оболочки и утолщает ее .

  Свеженанесенный слой оболочки практически не обладает прочностью и удерживается на поверхности блока только благодаря действию  сил смачивания ; упрочнение происходит в процессе сушки — химического твердения . Оболочку формируют последовательно : смачивают блок суспензией , обсыпают и сушат . Наносят 5 слоев огнеупорного покрытия .

Обсыпку проводят путем создания псевдоожиженного слоя зерен обсыпки, пропуская  при  этом  сжатый воздух снизу через пористую перегородку , и в слой  находящихся во взвешенном состоянии зерен погружают  блок  на несколько секунд . При этом зерна прилипают к суспензии .

Сушку проводят либо на воздухе —40-50 минут, либо  сначала  в среде аммиака NH3 — 20-30 минут , потом на воздухе — 20-30 минут.

9)   Выплавление  модельного состава  в горячей воде.

Заполнить ванну установки водой  и добавить  соляную кислоту (на 1л воды — 1 мл соляной кислоты ). Включить установку, нагреть воду ( 90-100 ºС ). На полку укладывать 2 блока . После частичного выплавления  модельного состава вынуть металлический стояк из формы и положить в тару.

Выплавку моделей проводить до полного удаления модельного состава из полости формы. Вытопленную керамическую промыть горячей водой.

Положить керамическую форму на стеллаж и просушить в течение 5 часов при температуре окружающей среды .

10)    Контроль керамических блоков .

Проверить внешний вид на предмет трещин и сколов; годные  сложить на стеллаж.

После контроля, керамические формы направить на операцию подготовки форм к прокалке, на исправление  дефектов или хранение.

Мелкие трещины толщиной не более  0,5 мм, заделать смесью следующего состава : стекло натриевое жидкое  ГОСТ 13078-81 —

5-10 % ; кварц молотый пылевидный  ГОСТ 9077-82 — 90-95 % .

11)Подготовка форм к заливке  жидкотекучей смесью.

Транспортировать керамические формы на участок  подготовки форм к прокалке, на тележку укладывать 25 штук .Притереть  нижнюю плоскость  керамической формы , выдерживая размер.

Приготовить жидкотекучую смесь по рецептуре :

    -песок кварцевый  , ГОСТ 2138-91 — 50 % ;

    - цемент марки 300, 400  , ГОСТ 969-77 —12,5 % ;

    - кварц молотый пылевидный марки КП-2 , КП-3 , ГОСТ 9077-82 —

12,5 % ;

     - вода техническая — 25,0 % .

Все это загружается в растворосмеситель  типа СО-2БА , ГОСТ 16349-85Е, перемешивается в течение 10-20 минут. Притереть нижнюю плоскость, выдерживая размер. Залить данной смесью  формы   до верхнего уровня опок. Выдержать опоки до полного затвердевания жидкотекучей  смеси,  но не менее

12 часов. Транспортировать опоки к месту прокалки.

12)Подготовка шихтовых материалов.

Навесить шихтовые материалы согласно шихтовой карте .

Титан порошковый таблетированный, никель порошковый спеченный , сернистое железо прокалить при 250-300˚С   в течение 1,5-2,0 часов.

Проконтролировать навески по всем элементам.

              Таблица 2.6

       Взвешенную шихту уложить поплавочно в ящики для шихты . На

каждом  ящике для шихты указать номер плавки и номер ящика.

Транспортировать ящики с шихтой на плавильный участок.

13)Прокалка форм .

При прокалке решаются 3 задачи : удаление газотворных составляющих, повышение прочности , нагрев оболочки для лучшего заполнения  полостей металлическим расплавом .При прокалке протекают процессы :  нагрев оболочки ; удаление из нее газотворных составляющих, источником которых является влага; удаление остатков модельного состава и продуктов деструкции связующего; гидролитическая поликонденсация  связующего; образование кристаллических структур связующего; термическое расширение оболочки и полиморфные превращения ; образование капиллярных каналов.

Сначала керамические формы прокаливают при температуре 950 ± 10 ˚С не

менее  3-х часов , а затем — при 1290 ± 10 ˚С   в течение 20 -25 минут .

Для этой цели используют толкательную печь модели   СТО -5.240.2,5 / 13 – И1.

14)Плавка шихты .

Для этой цели используют печь повышенной частоты  ИСТ-0,16  (модернизиро-

ванную, для форсированной плавки ; емкость тигля – 30 кг ). Сначала на дно

тигля укладывают кобальт, железо , никель , и включают максимальный наг-

рев. По мере расплавления материалов последовательно загружают медь,

ниобий, часть алюминия — 10-20 % от общего количества; довести температуру расплава до 1550-1600 ˚ C .

Сплавы, легированные лигатурой Fe-C , загружают после введения первой

части  алюминия при 1550 -1600 ˚С, выдерживают 2-3 минуты.

Снижают мощность генератора до 20-30 кВт и загружают оставшуюся  часть алюминия, титана и сульфида железа FeS , погружая их в жидкий металл ломиком.

Снимают шлак, а потом сливают в ковш, предварительно подогретый до 600-900 ˚ С.

Заливка формы с наполнителем на водоохлаждаемом холодильнике .

Выгружают опоку из  толкательной печи (с помощью манипулятора) одновременно с выпуском металла из плавильной  печи и устанавливают на холодильник. Далее  засыпают опоку с наружной стороны сухим кварцевым песком на высоту  не менее 80-100 мм перед заливкой. Выдерживают расплав в ковше перед заливкой 30-40 секунд, шлак задерживают флажком; время заливки — 15-20 секунд. Устанавливают термоизолирующий  кожух после заливки . Выдерживают форму на холодильнике 20-25 минут.

15)Выбивка и очистка отливок.

Удаляют наполнитель из опоки с помощью выбивной решетки.

Очистка от остатков керамической формы осуществляют в дробеструйной

камере.

16)Контроль отливок.

Контроль внешнего вида отливок  и их размеров проводят по чертежам.

Контроль цеха

                          - по внешнему виду  — 100 %;

                          - контроль размеров — 10 %;

                          - структуры (по питателю ) — 100 % .

Контроль ОТК

                         - по внешнему виду — 10 %;

                          - по размерам — 3 % .

17)Термомагнитная обработка  состоит из следующих операций :

     а) Отжиг . В печь с температурой 50 ± 10 ˚ С загрузить отливки и затем нагреть до 1050 ±10 ˚ С со скоростью 150 ˚ С / час , выдержать 3 часа . Далее охладить вместе с печью до 300 ± 20 ˚С , а потом на воздухе .В печь укладывают до 700 заготовок . 

    б) Транспортировать на участок предварительной механической обработки.

    в) Упаковать магниты с помощью нихромовой проволоки.

   г) Провести медленный низкотемпературный  нагрев. Загружать до 70 связок .

   д) Провести высокотемпературный нагрев при температуре 1257 ± 8˚С в течение  12 минут у дверцы   и  в зоне нагрева в течение 12 минут.

   е) Далее проводят текстуровку с подстуживанием. Выгрузить 4 связки заготовок из высокотемпературной печи и установить в электромагнит, раздвинув их на равные расстояния друг от друга для равномерного охлаждения в течение 60-80 секунд. Затем по 2 связки заготовок установить непосредственно у каждого полюса и выдержать 70-90 секунд . Общее время подстуживания 160-170 секунд . Перенести связки заготовок в изотермическую ванну и выдержать в течение 10-12 секунд при 810 ±2 ˚С.

Все вышеперечисленные операции осуществляются в кристаллизаторе .

   ж) Отпуск  проводится по следующему режиму :

            650 ± 10 ˚С — 5 часов

            560 ± 10 ˚С — 20 часов .

В печь загружают до 450 связок .

   з) Размагничивание проводят с помощью  размагничивающей катушки (ЕА200.02); сложить в тару.

  и) Очистка сжатым воздухом (камера для очистки сжатым воздухом  ЕА 50.024.00.000) . Тару с заготовками поместить в камеру очистки ; обдуть сжатым воздухом , переворачивая их разными поверхностями . В тару сложить 168 заготовок , транспортировать на участок предварительного контроля магнитных свойств .

   к) Контрольная . С помощью импульсной намагничивающей установки ( ЕАЖИ 69.053.00.000 ) , электромагнита ( ЕАЖИ 55.066.00.000 ) , коэрцитиметра (1МП.300.03 ) проверить параметры  заготовок . Размеры заготовки : d=17,1 , L=16 – 0,1.Магнитные параметры : Фр1≥ 1,85 *0,0001 Вб; количество делений α=74 деления , W=40 витков ; Hс= 115 кА/ м. Контроль — 100 % .

  л) Отобрать заготовки магнитов с магнитными свойствами: Фр1≥ 2,05 *0,0001 Вб ; количество делений α≥ 82 деления , W=40 витков , Hс≥115 кА/ м. Заготовки сложить в тару и отправить на участок механической обработки .

18) Механическая обработка состоит из следующих операций :

    а) Бесцентрошлифовальная, шлифовать наружный диаметр  предварительно в размер d=17,01- 0,1.

    б) Плоскошлифовальная, шлифовать торцы предварительно в размер 37- 0,1.   Начинать шлифовать торец, противоположный торцу с питателем .

    в) Плоскошлифовальная. Резать заготовку по размеру 37–0,1 на 2 части в размер 15,26 ± 0,2. Операцию резки чередовать с операцией подшлифовки снимая припуск не более 0,3 .

     г) Плоскошлифовальная. Шлифовать торцы предварительно в размер 15,26 – 0,1.

     д) Контрольная . Проверить размеры d=17,1- 0,1.

     е) Круглошлифовальная. Острые кромки притупить фаской размером  0,38 ± 0,25 *45˚.

     ж) Передать на ТМО .

      з) Бесцентрошлифовальная. Шлифовать наружный диаметр окончательно в размер d=15,26-0,059 .

      и) Круглошлифовальная. Старые кромки притупить фаской размером  0,6*45 ˚.

      к) Плоскошлифовальная. Шлифовать торцы окончательно в размер 15,26 – 0,045 , выдерживая неперпендикулярность относительно наружного диаметра  не более 0,05 и непараллельность торцев не более 0,025 мм .

      и) Контрольная. Проверить  размеры  d= 15,26 -0,059 , L=17,1-0,1 мм , неперпендикулярность торцев относительно наружного диаметра  не более и непараллельность торцев не более 0,025.

      к) Круглошлифовальная. Острые кромки притупить фаской размером  0,38 ± 0,25 * 45 ˚  согласно чертежу.

      л) Маркирование. Маркировать магниты согласно ГОСТу 24936-89 . Передать магниты  в ОТК.

      м) Контрольная. Проверить магнитные свойства Фd= 1,8*0,0001 Вб в КМС с немагнитными засорами по δ=1,25 мм , H св′≥ 115 кА/ м .

      н) Упаковывание. Упаковать магниты согласно инструкции .

«Исследование влияния характера кристаллизации сплавов и условий затвердевания на структурообразование .»

           Получение любой литой металлической заготовки — от многотонного слитка до литой ленты толщиной менее 1мм — связано с процессом кристаллизации металлического расплава. Ввиду большого разнообразия составов используемых металлических сплавов и огромного различия в условиях охлаждения прогнозирование результатов кристаллизации (структуры и свойств сплавов ) представляется на первый взгляд неразрешимой задачей .По-видимому, единственный подход, обещающий дать наиболее общее решение проблемы и позволить предсказать ход и результаты кристаллизации в разнообразных условиях , состоит в том , чтобы исходить из единых общетеоретических представлений .

      3.1  Равновесная кристаллизация.

В данном случае первоосновой таких представлений являются законы равновесной кристаллизации , отражаемые равновесными диаграммами состояния . Однако по своей сущности равновесная кристаллизация является идеальным , практически невозможным процессом . Реальная кристаллизация всегда проходит неравновесно .

         Необходимо иметь в виду, что равновесная кристаллизация является однозначно определяемым процессом, т.е., существует только один вариант равновесного процесса. Неравновесная же кристаллизация бесконечно разнообразна в своих проявлениях в зависимости от свойств сплавов и внешних условий , в первую очередь , от скорости охлаждения .

         Для описания процесса равновесной кристаллизации характерны следующие количественные показатели:

1)     температурный интервал кристаллизации — δt=tл – tс ; он показывает в каком промежутке температур осуществляется процесс ; считается , что чем больше этот интервал , тем вероятнее образование в отливках усадочной пористости , меньше величина зоны столбчатых кристаллов в макроструктуре и т.д;

2)     интервал изменения состава фаз — δc = c2 – c1; он отражает различие в содержании второго компонента в самых последних каплях жидкости и самых первых порциях твердой фазы ; значение и роль этого показателя в настоящее время еще недостаточно выяснены и поэтому он не привлекается для обсуждения происходящих при кристаллизации явлений ;

3)     коэффициент распределения k , он равен отношению состава равновесной твердой фазы cтв к составу жидкой равновесной фазы cж : k= cтв ∕ cж ; коэффициент распределения в общем случае не является постоянной величиной , он меняется в ходе равновесной кристаллизации ;

4)     темп кристаллизации , он характеризует интенсивность нарастания твердой фазы по температуре ; если обозначить темп кристаллизации как i , то                     i=dmтв ∕ dt ; темп кристаллизации всегда оказывается отрицательной величиной ; это объясняется тем , что mтв= f ( t ) уменьшается с ростом температуры и возрастает с ее уменьшением .

        Из обзора литературных данных следует, что равновесная кристаллизация осуществляется  путем двух параллельно идущих процессов — появления кристаллов состава kcж из имеющейся жидкости  состава cж и изменения  состава прежде выпавших кристаллов за счет взаимодействия этих кристаллов с жидкостью состава cж . Эти процессы приводят к переходу массы вещества dmж при  изменении температуры на dt из жидкости в твердую фазу . При отыскании величин Мрасп (масса вещества, переходящее из жидкой  в твердую фазу за счет «распада» жидкости ) и Мвз ( масса вещества, переходящее из жидкой в твердую фазу за счет «взаимодействия» уже имеющихся кристаллов с жидкостью ) после преобразований получили :

Мрасп=[( k*lnk)∕ ((k-1)2)] -[ 1∕ (k-1)]  ;

Мвз= [k ∕ (k-1)] - [(k*lnk) ∕ (k-1)2] ,

где  k – коэффициент распределения.

  Легко убедиться, что Мрасп + Мвз = 1, как это и должно быть по физическому смыслу этих величин. Величина Мрасп обязана своим появлением только диффузионному массопереносу  в жидкости. Величина Мвз является долей сплава, превращающейся в кристаллы путем диффузионного массопереноса между жидкой и твердой фазами , т.е. ее появление связано с диффузией в твердой фазе .

      Различия в величине Мвз и Мрасп у разных сплавов, так же, как и различия в температурном интервале  кристаллизации δt , различия в интервале изменения составов фаз δc, различия в величине коэффициента распределения k, темпа кристаллизации i никак  не проявляются  после действительно равновесной кристаллизации сплава. Итогом этого процесса является только переход  сплава в твердое (кристаллическое ) состояние  столь же однородного строения, как и жидкость перед  кристаллизацией .

3.2 Неравновесная кристаллизация.

В общем случае неравновесная кристаллизация весьма сложна. Она определяется сложным взаимодействием тепловых, диффузионных, флуктуационных процессов. Для описания реальной кристаллизации сплавов приходиться прибегать к упрощенным моделям, учитывающим лишь некоторые стороны процесса. При этом некоторые из действующих факторов принимаются постоянными,  другие приравниваются к нулю или считаются стремящимися к бесконечности.

  В первую очередь необходимо сказать о тепло- и массопереносе в металлических расплавах, которые определяются соответственно коэффициентами температуропроводности и диффузии. Величина коэффициента температуропроводности превышает коэффициент диффузии в 1000-10000 раз . Поэтому во многих случаях можно не учитывать теплопередачу , принимая , что она в кристаллизующихся сплавах происходит мгновенно, так что равенство температуры в любой точке объема сплава обеспечивается в полной мере.

  3.3  Затвердевание отливок.

     Затвердевание отливок представляет собой сложный комплекс разнообразных процессов, влияющих друг на друга и взаимно согласующихся. Нередко затвердевание рассматривают  как чисто теплофизический процесс, оставляя без внимания  физико-химические явления зарождения и роста кристаллов, происходящие при этом изменения состава фаз , пренебрегая движением расплава из-за его объемной усадки и конвекции , не учитывая механическое взаимодействие  отливки и литейной формы и возникающие напряжения в самой отливке .

     Затвердевание отливок ни в коем случае нельзя отождествлять с кристаллизацией сплавов. Процесс кристаллизации сплавов является лишь одной из составляющих процесса затвердевания отливок.

   3.4 Переходная (двухфазная) область.

    Расплав, залитый в литейную форму определенной конфигурации и размеров  и потому имеющий конечную массу, кристаллизуется согласно физико-химическим  закономерностям. Кристаллизация сплава в отливке происходит под действием теплоотвода  различного направления и интенсивности .

    Вначале в расплаве, а затем в затвердевающей отливке возникает перепад температуры. Типичная ситуация при этом состоит в следующем : внутренние области, где температура еще  не достигла ликвидуса сплава или находится на уровне ликвидуса , являются жидкими . Наружные области , где температура опустилась ниже солидуса, перешли в твердое состояние. Между внутренними и наружными областями находится промежуточная область, ограниченная изотермами ликвидуса и солидуса сплава. В этой области происходит кристаллизация. Указанная область перемещается от поверхности вглубь отливки. При обычных условиях получения отливок она постепенно расширяется в соответствии с закономерностями нестационарной теплопередачи.

     Наличие такой области является главной характерной чертой процесса затвердевания отливок, определяющей многие их свойства, в том числе и макроструктуру. Эту область называют двухфазной, или переходной.

    Теоретически переходная область как часть объема затвердевающей отливки отсутствует, если кристаллизация сплава совершается при постоянной температуре. Переходная область всегда возникает в затвердевающих отливках, и прежде всего по той причине, что действительно чистые, полностью свободные от примесей металлы в технике не используются.

     Величина переходной области зависит от температурного интервала кристаллизации сплава, от интенсивности передачи тепла в системе : отливка — литейная форма. Чем интенсивнее отвод тепла, тем меньше ширина переходной области.

      Переходную область в общем случае можно разделить на две части – жидкотвердую и твердожидкую. Жидкотвердой называют переднюю часть переходной области , примыкающую к изотерме ликвидуса , где количество твердой фазы настолько мало , что не возникает единый каркас из кристаллов. Твердожидкая часть переходной области расположена в задней ее части и примыкает к изотерме солидуса. В этой части имеется единый каркас из сросшихся кристаллов.

     Многие свойства литых заготовок, в первую очередь плотность, а также макроструктура связаны с размерами переходной области. В общем случае стремятся обеспечить возможно меньшие размеры этой области , главным образом , путем усиления теплоотвода литейной формой, а также за счет уменьшения температурного интервала кристаллизации сплава.

     Литые заготовки, в том числе фасонные отливки, как правило, имеют макроструктуру, состоящую из огромного числа беспорядочно ориентированных кристаллов. При этом чем более мелки и одинаковы по размерам зерна, чем разнообразнее их взаимная кристаллографическая ориентировка, тем выше технологические и эксплуатационные свойства литого металла.

     Однако в некоторых случаях желательно чтобы отливка имела целиком столбчатую структуру. Такую структуру можно назвать ориентированной поликристаллической. Некоторые свойства сплавов в литых заготовках с ориентированной структурой существенно возрастают.

    Получение отливок с ориентированной структурой требует, чтобы было организовано направленное затвердевание , когда теплоотвод осуществляется не по всей поверхности заготовки , а только по ее части , и строго в одном направлении. Наиболее надежно направленное затвердевание реализуется применительно к протяженным литым заготовкам с постоянным поперечным сечением по длине. Как правило, в этих случаях литая заготовка располагается вертикально по своему наибольшему размеру (длине), а затвердевание осуществляется снизу вверх. Именно такие условия создаются для получения отливок  с ориентированной (столбчатой или монокристаллической) структурой.

     Направленное затвердевание может быть организовано так, что, как и при обычном затвердевании расстояние между изотермами ликвидуса и солидуса сплава (т.е. размер переходной области) по ходу процесса возрастает. Такой процесс можно назвать направленным нерегулируемым затвердеванием. Направленное нерегулируемое затвердевание используют для получения отливок со столбчатой структурой.

           В этом разделе я рассчитываю основные характеристики равновесной кристаллизации и рассматриваю неравновесную кристаллизацию (а именно скорость нарастания процента твердой фазы в зависимости от содержания легирующего компонента, строение двухфазной области).

      3.5 Расчет основных характеристик (параметров) равновесной кристаллизации.

     Я рассматриваю двойную диаграмму состояния , три ее сплава : 1— 10% компонента В и 90% компонента А ; 2 — 50% А и 50% В ; 3 — 90% В и 10% А.

Для каждого сплава веду расчет основных параметров равновесной кристаллизации.

Сплав 1:

1) температурный интервал кристаллизации — δt=tл – tс ,где tл – температура ликвидус , tс – температура солидус ;

δt=840 – 675 =165 ;

2) коэффициент распределения : : k= cтв ∕ cж , cтв - состав равновесной твердой фазы ,  cж - состав равновесной жидкой фазы.

к1= 0,01 ∕ 0,1=0,1 ;

3)темп кристаллизации i=dmтв ∕ dt , где mтв –  содержание твердой фазы , dt – интервал времени ;

dmтв= 3 ∕ 21= -0,14

iл=-0,14∕ 5=0,03  (1 ∕ град)

mтв(tс+1)=93 ∕ 94=0,989

dmtс=1-0,989=0,011

iс=0,011 ∕ 5=0,0022 (1 ∕ град)

4) масса вещества, переходящее из жидкой  в твердую фазу за счет «распада» жидкости — Мрасп=[( k*lnk)∕ ((k-1)2)] -[ 1∕ (k-1)]  ;

  масса вещества , переходящее из жидкой в твердую фазу за счет «взаимодействия» уже имеющихся кристаллов с жидкостью — Мвз= [k ∕ (k-1)] - [(k*lnk) ∕ (k-1)2] , где

k- коэффициент распределения .

Мрасп=[( 0,1*ln0,1)∕ ((0,1-1)²)] -[ 1∕ (0,1-1)] =0,83 ;

Мвз= [0,1 ∕ (0,1-1)] - [(0,1*ln0,1) ∕ (0,1-1)²]=0,17 ;

Мрасп + Мвз =0,83 + 0,17=1 .

Сплав 2 :

1) температурный интервал кристаллизации — δt=tл – tс ,где tл – температура ликвидус , tс – температура солидус ;

δt=715 – 330 =385 ;

2) коэффициент распределения : : k= cтв ∕ cж , cтв - состав равновесной твердой фазы ,  cж - состав равновесной жидкой фазы.

к1= 0,08 ∕ 0,5=0,16 ;

3)темп кристаллизации i=dmтв ∕ dt , где mтв –  содержание твердой фазы , dt – интервал времени ;

dmтв= 1 ∕ 86= -0,01

iл=-0,01∕ 5=0,003  (1 ∕ град)

mтв(tс+1)=84 ∕ 87=0,969

dmtс=1-0,969=0,034

iс=0,034 ∕ 5=0,0068 (1 ∕ град)

4) масса вещества , переходящее из жидкой  в твердую фазу за счет «распада» жидкости — Мрасп=[( k*lnk)∕ ((k-1)2)] -[ 1∕ (k-1)]  ;

  масса вещества , переходящее из жидкой в твердую фазу за счет «взаимодействия» уже имеющихся кристаллов с жидкостью — Мвз= [k ∕ (k-1)] - [(k*lnk) ∕ (k-1)2] , где

k- коэффициент распределения . Для данного сплава расчет этих величин ведется в два этапа : 1)сначала расчет ведется  для области расходящихся линий ликвидуса и солидуса до середины интервала кристаллизации ; 2) далее — для области сходящихся линий . Но прежде для каждого этапа рассчитываем коэффициент распределения .

k= 0,08∕ 0,5=0,16

Мрасп1=[( 0,16*ln0,16)∕ ((0,16-1)²)] -[ 1∕ (0,16-1)] =0,39 ;

Мвз1= [0,16 ∕ (0,16-1)] - [(0,16*ln0,16) ∕ (0,16-1)²]=0,11 ;

k= 3,5

Мрасп2=[( 3,5*ln3,5) ∕ ((3,5-1)²)] -[ 1∕ (3,5-1)] =0,15 ;

Мвз2= [3,5 ∕ (3,5-1)] - [(3,5*ln3,5) ∕ (3,5-1)²]=0,35 ;

Мрасп = Мрасп1 + Мрасп2 = 0,39 + 0,15 = 0,54 ;

Мвз = Мвз1 + Мвз2 =0,11 + 0,35 =0,46;

Мрасп + Мвз = 0,54 + 0,46 = 1 .

Сплав 3:

1) температурный интервал кристаллизации — δtр=tл – tс ,где tл – температура ликвидус , tс – температура солидус ;

δt=425 – 215 =210 ;

2) коэффициент распределения : : k= cтв ∕ cж , cтв - состав равновесной твердой фазы ,  cж - состав равновесной жидкой фазы.

к1= 035 ∕ 0,15=2,33 ;

3)темп кристаллизации i=dmтв ∕ dt , где mтв –  содержание твердой фазы , dt – интервал времени ;

dmтв= 1 ∕ 100= -0,01

iл=-0,01∕ 5=-0,0022  (1 ∕ град)

mтв(tс+1)=28 ∕ 32=0,875

dmtс=1-0,875=0,125

iс=-0,125 ∕ 5=0,025 (1 ∕ град)

4) масса вещества , переходящее из жидкой  в твердую фазу за счет «распада» жидкости — Мрасп=[( k*lnk)∕ ((k-1)2)] -[ 1∕ (k-1)]  ;

  масса вещества , переходящее из жидкой в твердую фазу за счет «взаимодействия» уже имеющихся кристаллов с жидкостью — Мвз= [k ∕ (k-1)] - [(k*lnk) ∕ (k-1)2] , где

k- коэффициент распределения .

k = 0,35 ∕ 0,15 = 2,33

Мрасп=[( 2,33*ln2,33)∕ ((2,33-1)²)] -[ 1∕ (2,33-1)] =0,37;

Мвз= [2,33 ∕ (2,33-1)] - [(2,33*ln2,33) ∕ (2,33-1)²]=0,63 ;

Мрасп + Мвз =0,37 + 0,63=1 .

Характеристики неравновесной кристаллизации.

К ним можно лишь отнести неравновесный интервал кристаллизации :

δtн=tл. – tс.н. ,где tл – температура ликвидус , tс.н – температура солидус неравновесная.

Сплав 1:

δtн=840 – 200 =640ºС

Сплав 2 :

δtн=715 – 200 =.515

Сплав 3:

δtн=375 – 200 =175

  В специальной части я также рассматриваю кристаллизацию с плоским фронтом и через двухфазную область. Для рассмотрения кристаллизации с плоским фронтом я строю график зависимости нарастания твердой фазы от содержания легирующего компонента; для его построения была составлена программа. По рассчитанному количеству твердой фазы с уменьшением температуры строим переходную (двухфазную область). Для наглядности на плакат выводим схематический рисунок того как будет выглядеть дендрит для рассматриваемых сплавов. В случае кристаллизации с плоским фронтом наблюдается сильно выраженная макроликвация, а при кристаллизации через двухфазную область макроликвации нет, но присутствует микроликвация (дендритная).

3.6 Расчет времени затвердевания отливок со столбчатой структурой из магнитного сплава ЮНДК35Т5БА (расчет кинетики затвердевания отливок).

       А.А.Рыжиков и А.Ф.Спасский показали, что можно использовать  решение задачи Стефана-Больцмана и для сплавов с интервалом кристаллизации .

        Расчет состоит из двух частей: сначала проводим расчет времени затвердевания для отливки , а затем , используя полученный результат , рассчитываем толщину прибыли.

1) Затвердевание отливки .

а) Рассмотрим бесконечную по длине отливку (ее высота 0,037м).   

Толщина затвердевающей отливки определяется по формуле :

ξотл= k1*√τ – p1*(tзал-tкр),                 (1) 

k1=√(2*λ*(tкр-tпов)) ∕ (ρм.тв.*(L+cм.тв.(tкр-tпов) ∕ 2) ,где λ-теплопроводность ,λ=100Вт ∕ м*˚С ; tкр- температура кристаллизации , tкр=1350˚С ; tпов –температура поверхности , tпов=600˚С ; ρм.тв- плотность металла в твердом состоянии , ρм.тв=7200 кг ∕ м3 ;L- теплота кристаллизации , L=240000 Дж ∕ кг ; cм.тв – теплоемкость материала в твердом состоянии , cм.тв=1000 Дж ∕ кг*˚С .

p1=(δ1*ρм.ж.*cм.ж.) ∕(ρм.тв.*L) ,где  ρм.ж- плотность металла в жидком состоянии , ρм.ж=7000 кг ∕ м3 ; cм.ж – теплоемкость металла в жидком состоянии , cм.ж =1200 Дж ∕ кг*˚С .

k1=√(2*100*(1350-600)) ∕ (7200.*(240000+1000.(1350-600) ∕ 2)=0,0058 ,

p1=(0,034*7000.*1200) ∕(7200.*240000)=0,00016527.

Из формулы (1) выражаем время затвердевания

τ=((ξ+p1*(tзал-tкр)) ∕ k1)2 ,

подставляя полученные коэффициенты , получаем

τ=((0,037+0,00016527*(1650-1350)) ∕ 0,0058)2=207,66 сек=3,46 мин.

Проведем такие же расчеты для следующих температур заливки: 1350˚С, 1450˚С , 1550˚С , 1750˚С , 1850˚С .

1)для 1350˚С:

τ=40,2 сек= 0,67мин

2) для 1450ºС:

τ= 84,58сек= 1,41мин.

3) для 1550ºС:

τ= 132,7сек= 2,21мин.

4) для 1750ºС:

τ= 313,83сек= 5,23мин.

5)     для 1850ºС:

τ= 402сек= 6,7мин.

б) Рассмотрим бесконечную по длине отливку (ее высота 0,056м) с прибылью.(для сравнения)   

Проведем такие же расчеты для тех же температур заливки:

1)для 1350˚С:

τ= сек= мин.

2) для 1450ºС:

τ= 204,36сек= 3,41мин.

3) для 1550ºС:

τ= 359,8сек= 6мин.

4) для 1650ºС:

τ= 562,83сек= 9,38мин.

5) для 1750ºС:

τ= 801,74сек= 13,36мин.

6)для 1850ºС:

τ= 1088,23сек= 18,14мин.

Этот расчет показывает , что нерационально использовать модель отливки высотой 0,056 м , так как это увеличивает время затвердевания отливки и как следствие уменьшается производительность.

  2) Расчет прибыли .

           Прибыль (а именно ее высота ), используемая при заливки на базовом предприятии не рациональна из-за большой массы , а также она может влиять на качество получаемых магнитов 082 со столбчатой структурой.

         Для определения толщины затвердевающей корки прибыли используют следующую формулу :

  ξ =[(2*bф*(tп – t0 ) ) ∕ (ρм.тв.*L*√ π)] –[( δ*ρм.ж.*cм.ж.*(tзал- tкр)) ∕ (ρм.тв.*L)] , где

bф=√λф*сф*ρф – коэффициент теплопоглощающей способности материала формы (λф- теплопроводность материала формы, λф=1Вт/(м*К), сф – теплоемкость материала формы, сф =1000 Дж/(кг*К), ρф – плотность материала формы, ρф= 1650 кг/м³); ;L- теплота кристаллизации , L=240000 Дж ∕ кг; ρм.ж=7000 кг ∕ м3 ; cм.ж – теплоемкость металла в жидком состоянии , cм.ж =1200 Дж ∕ кг*˚С ; tкр- температура кристаллизации , tкр=1350˚С ; tпов –температура поверхности , tпов=600˚С ; ρм.тв- плотность металла в твердом состоянии , ρм.тв=7200 кг ∕ м3.

Время затвердевания отливки известно для различных значений tзал. необходимо определить высоту прибыли с учетом , что время затвердевания прибыли должно быть примерно на 20% больше.

Для tзал= 1650ºС  τзатв.отл.=206 с, следовательно   τзатв.пр.=250 с.

к = 0,00016;

р= 0,00486*ξ

ξ =0,00016*√τ – 0,00486*( 1650- 1350),

ξ + 0,00486*( 1650- 1350)= 0,00016*√τ , отсюда

ξ =  (0,00016*√τ)/2,48=0,002м.

Но такая толщина прибыли очень мала , она не сможет компенсировать усадку (7%) и не создаст требуемый градиент температур, следовательно принимаем толщину прибыли 0,02м.

Теперь проведем расчет времени затвердевания для прибыли высотой 0,02м по формуле (3.8) для разных температур.

1)     для 1350ºС:

к=0,000042, р=0,000097,

τпр= 476,2с = 7,91 мин;

2)     для 1450ºС

к=0,000036 , р=0,000097,

τпр= 1414,28 с = 23,57 мин;

3)     для 1550ºС:

к=0,00003 , р=0,000097,

τпр= 1313 с = 21,8 мин;

4)     для 1650ºС:

к=0,000026 , р=0,000097,

τпр= 1888 с = 31,5 мин;

5)     для 1750ºС:

к=0,000022 , р=0,000097,

τпр= 2672,7 с = 44,5 мин;

6)     для 1850ºС:

к=0,000018 , р=0,000097,

τпр= 3805,5 с = 63,42 мин.

  4.1. Маркетинговое исследование.

Экономический смысл маркетинга заключается в достижении следующих результатов:

-         создание конкурентоспособного товара;

-         успешное продвижение товаров – товар должен быть своевременно доведен до того покупателя, которому он предназначен;

-         удовлетворение потребностей покупателей;

-         ускорение отдачи инвестиций;

-         прибыльность производства и реализации товаров.

                                     Описание продукта.

            Основную долю в проектируемом цехе будет занимать производство отливок из магнитных сплавов. Способ литья – по выплавляемым моделям – позволяет получить отливки различной сложности. Универсальность, оперативность и гибкость – одно из главных достоинств проектируемого производства.

Мощность цеха 200 (т) литья, количество отливок(магнитов), выпускаемых в проектируемом цехе – небольшое , а небольшая их себестоимость и универсальность производства дают надежду на большие объемы реализации продукции.

Выпускаемые магниты находят широкое применение практически во всех отраслях промышленности .

Магнитные сплавы (типа ЮНД, ЮНДК, ЮНДКТ), используемые в проектируемом цехе наиболее устойчивы к воздействию температуры, времени, вибрации и другим внешним факторам.

                              Рынок в системе маркетинга.

  Для своей практической деятельности фирма занимается конкретным исследованием рынков, на которые она либо уже вышла и стремится закрепиться, либо собирается выходить и осторожно исследует возможности и опасности, либо собирается организованно покинуть тот или иной рынок.

При анализе рынка фирма обязана учитывать конкретные особенности, например, такие, как:

-         национальные, региональные рынки;

-         рынки определенных товаров или услуг;

-         рынки с нестабильной конъюнктурой;

-         рынки с повышенной долей финансового риска;

-         рынки с наибольшей стабильностью прибыли.

При анализе рынков наибольший интерес представляют такие факторы, как:

-         определение емкости рынка, то есть возможных объемов продаж того или иного товара, в зависимости от общей экономической конъюнктуры и складывающихся политических условий;

-         конъюнктурные и прогнозные исследования сбыта;

-         исследование поведения покупателей;

-         изучение практики деятельности конкурентов;

-         исследование возможной реакции (например, конкурентов или правительства) на появление на рынке той или иной страны нового товара.

Для определения реакции рынка часто практикуются товарные интервенции – неожиданный выброс партии товаров, особенно с новыми потребительскими свойствами. Затем системно изучается поведение покупателей, конкурентов, правительства. При общем положительном итоге фирма может увеличить масштабы вторжения на рынки, корректируя свои действия.

Рыночные исследования обычно осуществляются комплексно, всем персоналом фирмы, еще задолго до выхода товаров на рынок. Постепенно набирается статистический материал о емкости рынка, динамике изменения его показателей.

По данным базового предприятия продукция имеет большой спрос.

                        Конкурентоспособность товара.

         Под конкуренцией понимается соперничество между отдельными лицами,

хозяйственными единицами, заинтересованными в достижении одной и той же цели на каком-либо поприще. Итак, конкуренция характеризуется:

а) наличием нескольких соперников;

б) одной и той же сферой деятельности;

в) совпадающей целью.

  Конкурентоспособность можно понимать, как способность выдерживать конкуренцию, противостоять конкуренции.

Чтобы выстоять в конкурентной борьбе, необходимо усилить конкурентоспособность продукции.

Необходимо быть гибче своих конкурентов, развить дилерскую сеть в регионах, проводить плановые совещания, где будут приниматься к рассмотрению предложения дилеров, скоординировать действия, что бы работа шла четко и слажено. Затем в первую очередь спланировать улучшение качество обслуживания клиентов, сократить время, затрачиваемое ими на оформление документов. Необходимо упорядочить систему скидок для дилеров, для оптовых покупателей, чтобы им было выгодно покупать именно нашу продукцию.

                                  Вывод товара на рынок.

Что бы вывести товар на рынок необходимо проинформировать потенциальных покупателей о своем товаре, и какими преимуществами он обладает. Это достигается с помощью рекламы и различных выставок.

Под рекламой понимается деятельность, связанная с привлечением внимания к товару, услуге конкретного производителя, торговца или посредника и с распространением за их счет и под их маркой предложений, призывов, советов или рекомендаций купить данный товар или воспользоваться данными услугами.

       Реклама выполняет, прежде всего, информационную функцию о новом товаре, услуге, ценах и т.д.

Если мы хотим найти новые рынки сбыта и увеличить объем  продаж, потенциальные потребители должны иметь возможность увидеть нашу продукцию, оценить их достоинство и сделать свой выбор.

                          4.2.    Расчет инвестиций в проекте

Инвестиции (капитальные вложения) представляют собой долгосрочные вложения средств в производственные фонды для обеспечения начала и нормального протекания производственного процесса.

Капитальные вложения принимаем равными сумме основных производственных фондов и норматива оборотных средств, выделяемых цеху.

В стоимость ОПФ включаются затраты на проектирование объекта, строительство зданий и сооружений, приобретение, доставку и монтаж технологического и подъемно – транспортного оборудования, приобретение и доставку ценного и длительного пользования универсального инструмента, оснастки и приспособлений, служащих более года и стоящих более 0,5 тыс.рублей.

                                                                                                         Таблица 4.1 Сводная стоимость ОПФ

                                                                                                                  Таблица 4.2

Ведомость затрат на технологическое и подъемно – транспортное оборудование.