Система пескоподготовки
Линия обработки литейного песка рассчитана на производительность 40 тонн в час. Она выполняет полный цикл переработки старого и нового песка: дробление спекшихся комьев, магнитную сепарацию, транспортировку, просеивание, охлаждение, пылеудаление, вторичное просеивание, хранение, автоматическое дозирование и подачу воды, а также финишное смешивание. В соответствии с проектом цеха высотой 13 метров смонтированы два силоса хранения старого песка по 60 тонн каждый — общая вместимость 120 тонн.

Формовочные машины и линия заливки
Согласно требованиям заказчика, скорость автоматического формования должна составлять 120–150 песчаных форм в час. Для этого мы установили две полностью автоматические формовочные машины с размером опоки 550×650 мм, работающие на одну автоматизированную линию разливки. Такая конфигурация не только обеспечивает требуемую скорость, но и дает резервный формовочный агрегат. На линии разливки размещено 127 тележек для переноски, транспортировки, разливки, перемещения и охлаждения песчаных форм. Учитывая возможные низкие температуры в зоне эксплуатации оборудования, для привода механических манипуляторов, перемещающих чугунные пригрузы, применены сервоэлектрические цилиндры. В конце линии подключена высокотемпературная охлаждающая лента, увеличивающая время охлаждения форм и отливок. Для относительно тонкостенных решеток время охлаждения составляет около 60 минут.

Автоматическая разливка
Литье в песчаную форму выполняется автоматической разливочной машиной с ковшом емкостью 500 кг. После завершения формовки машина автоматически заливает расплав, регулируя параметры подачи металла. Она поддерживает синхронное перемещение с толкающим механизмом линии, обеспечивая непрерывную заливку прямо в движении. Оператор также может контролировать процесс в ручном режиме.

Плавильный участок и очистка
Плавильный цех укомплектован четырьмя среднечастотными индукционными печами мощностью 0,5 тонны каждая. В штатном режиме три печи запускаются последовательно, четвертая остается в резерве. Для финишной очистки черновых отливок разработана специализированная дробеструйная машина сквозного типа, адаптированная под габариты решеток.

Комплексная поставка
В состав поставки вошли:

• Автоматизированная линия обработки формовочного песка производительностью 30 тонн в час;

• Новейшая автоматизированная литейная линия ZOOMZU модели SXH8595;

• Полный комплект из одной-двух среднечастотных индукционных плавильных печей с циклонными пылеуловителями.

Высота цеха литейного производства составляет 16 метров. Система хранения старого песка включает три силоса вместимостью 100 тонн каждый — итого 300 тонн единовременного хранения. Линия переработки песка выполняет полный цикл: вибрационное дробление, магнитную сепарацию, просеивание, пылеудаление, хранение, смешивание и транспортировку, обеспечивая эффективный и стабильный формовочный песок для автоматической линии и переработку отработанной смеси.

Характеристики формовочной машины SXH8595
Размер песчаной камеры — 850×950 мм. Метод пескоструйной обработки — одновременный вертикальный пескострел сверху и снизу, что обеспечивает превосходное заполнение сложных форм. Высота песчаной формы регулируется в диапазоне 380–600 мм. Нижний песчаный ящик основной формовочной машины выполнен выдвижным: после уплотнения и извлечения модели он выкатывается, облегчая оператору точное размещение стержня в полости формы. Скорость формовки — 42 секунды на одну форму. Линия ориентирована на автоматизированное производство автомобильных деталей.

Зона заливки и охлаждения
В зоне заливки и охлаждения размещено 137 тележек для транспортировки песчаных форм. Автоматизированные роботизированные манипуляторы выполняют установку внешней коробчатой рамы и чугунных пригрузов. Над секцией заливки смонтирован боковой пылеотвод для сбора и очистки отходящих газов. Хвостовая часть линии состыкована с высокотемпературной охлаждающей лентой, что увеличивает время охлаждения отливки после заливки до диапазона 90–110 минут.

Линия заливки и автоматизация
В соответствии с требованиями заказчика мы оснастили цех автоматизированной линией транспортировки и заливки песчаных форм. Просторный литейный цех вместил 143 тележки для песчаных форм, образующих линию заливки общей длиной 56 метров. Для большинства типов шкивов после формовки требуется установка покрытых песчаных стержней; с учетом этой операции производительность составляет 55–62 песчаных формы в час. При полной загрузке 143 тележек время охлаждения залитой формы и отливки составляет примерно 90 минут. Автоматизированный роботизированный манипулятор выполняет установку и захват внешнего каркаса и утяжелителей для отформованной песчаной формы, делая процесс заливки проще и удобнее.

Особенности оснастки и качество
Формование шкива выполняется с плотностью разъемной поверхности от 85 до 92%. Центральная ось формируется методом размещения ламинированных песчаных стержней. Шаблон формы снабжен позиционирующей конструкцией с диагональными вогнуто-выпуклыми канавками по периметру, предотвращающей смещение верхнего и нижнего песчаных ящиков при последующем выталкивании формы и закрытии опок. После отладки и ввода в эксплуатацию автоматизированная формовочная машина стабильно выпускает литые детали шкивов различных типов и размеров с выходом годных изделий на уровне 95–98%.

Конфигурация линии
Линия оснащена полностью автоматической горизонтальной формовочной машиной с размером песчаной камеры 700×700 мм (длина×ширина) и автоматизированной линией заливки. В хвостовой части линии заливки подключена лента охлаждения песчаной формы. Линия скомпонована по схеме «два ряда секций заливки — один ряд секции охлаждения». В процессе работы два ряда заливочных секций используются попеременно, благодаря чему формовка на основной машине и заливка песчаных форм не оказывают взаимного влияния. Время от момента заливки до поступления формы в выбивное оборудование контролируется в диапазоне 90–120 минут. На начальном этапе эксплуатации применялась ручная заливка; после выхода на штатный режим пользователь установил над формовочной линией кран для транспортировки разливочных ковшей, что сделало работу заливщиков более удобной.

Технология формовки
Модель автоматической формовочной машины представляет собой горизонтально-разъемную конструкцию с пескоструйной обработкой верха и низа. Такой метод пескострела обеспечивает лучшее заполнение сложных полостей, характерных для корпусов компрессоров. Горизонтальный разъем в сочетании с селективным выдвижением нижней песчаной камеры дает максимум удобства при укладке покрытых песчаных стержней. Каждая песчаная форма рассчитана на выпуск одной отливки. С обеих сторон формы предусмотрены фланцевые каналы для отвода газов из полости во время заливки.

Результаты
По отзывам пользователя, автоматизированная линия литья обеспечивает значительно более высокую и гарантированную производительность по сравнению с ручным литьем. Отливки корпусов компрессоров отличаются высокой гладкостью поверхности и стабильным качеством. Предприятие полностью решило проблему старения кадров и трудностей с набором квалифицированных формовщиков.

Расширение мощностей в 2023 году
В апреле 2023 года заказчик вновь обратился к ZOOMZU для приобретения крупногабаритной формовочной машины с размером песчаной камеры 1620×1400 мм. Данная машина была призвана заменить первоначальный процесс литья в смоляные песчаные формы при производстве износостойких пластин для машиностроительного оборудования. Переход на автоматическую формовку в глинистые смеси позволил значительно снизить себестоимость литья и трудозатраты на изготовление износостойких пластин из высокопрочного чугуна. Таким образом, на предприятии теперь функционируют две формовочные линии разных типоразмеров, полностью перекрывающие номенклатуру выпускаемой продукции.

Организация производства
Весь производственный цикл — смешивание формовочного песка, формование, заливка и плавка расплавленного металла — обслуживается бригадой из 5 человек. Производительность составляет 70–80 песчаных форм в час. Основная номенклатура — детали сцепления. Предприятие эксплуатирует три линии формования данного типа и одну многоконтактную линию литья под статическим давлением. Две из трех песчаных линий были впоследствии модернизированы и заменены нашими автоматизированными формовочными машинами взамен устаревшего оборудования.

Оснастка и заливка
Пользователь применил метод встраивания при изготовлении формы и гибко регулирует размер шаблона в соответствии с габаритами песчаной камеры. Благодаря этому каждый комплект форм может использоваться на формовочных машинах с различными размерами опок. Для заливки применяется линия на грунтовых рельсах. Пользователь самостоятельно изготовил полуавтоматическую разливочную тележку — конструкция показала себя исключительно практичной и надежной в реальном производственном процессе.

Результаты
После очистки поверхности заготовок дробеструйной обработкой и последующей ручной доработки детали поступают на сборку в готовые тормозные системы сцепления. Благодаря высокопрофессиональной технологии литья и автоматизированной линии формования выход годных изделий стабильно составляет около 98%.

Строительство и пескоподготовка
На начальном этапе мы разработали и спланировали компоновку всей линии исходя из имеющихся производственных площадей. На свободной территории был построен новый цех высотой 15 метров, длиной 30 метров и шириной пролета 12 метров. В нем смонтирована стандартизированная автоматизированная система обработки глинистого песка производительностью 30 тонн в час, выполняющая автоматическое дробление, охлаждение, просеивание, хранение, пылеудаление и смешивание. Система обеспечивает своевременную подачу высококачественного формовочного песка на автоматическую линию. На конвейерной ленте подачи песка предусмотрен разгрузочный патрубок для удаления некондиционной смеси — например, если смешанный песок долго хранился и потерял влагу, он может быть быстро и удобно выгружен.

Формовочная машина и производительность
Размер песчаной камеры — 750×750 мм — выбран с учетом требуемых габаритов отливок, чтобы обеспечить достаточный песчаный край и подходящее соотношение чугуна и песка для всех спецификаций торцевых крышек. Скорость формования — около 85 песчаных форм в час. Поскольку торцевые крышки не требуют установки стержней, основная машина работает в непрерывном бесперебойном режиме. За 10-часовую смену производится 20–23 тонны отливок.

Линия заливки и автоматизация
Время охлаждения торцевой крышки относительно короткое благодаря малой толщине стенок. Горизонтальная линия заливки оснащена 107 тележками, станция заливки вмещает 48 форм. Реализована двухступенчатая конструкция А/В для раздельной заливки и охлаждения. Секция заливки оборудована автоматическим разливочным устройством грузоподъемностью 500 кг с электрической связью с линией. Заливка может производиться в полностью автоматическом или ручном режиме. 48 песчаных форм заливаются всего за 8–10 минут. Кабина автоматической разливочной машины оснащена холодильной и кондиционирующей системами, что упрощает и ускоряет процесс, экономит трудозатраты, обеспечивает безопасность рабочих и позволяет избегать длительной работы в условиях высоких температур в жаркое время года.

Система возврата песка и чистота цеха
После охлаждения отливки роботизированный манипулятор снимает раму с охлажденной песчаной формы и переставляет ее на свежеотформованную форму, ожидающую заливки. При извлечении формы из рамы часть горячего песка неизбежно просыпается. Для поддержания чистоты в цехе под конвейерной дорожкой предварительно установлена лента сбора старого песка, состыкованная с лентой в нижней части выбивной машины. Это позволяет удобно возвращать выпавший горячий песок в систему обработки глинистого песка.

Результаты
Выход готовой продукции различных спецификаций и размеров, отлитой на автоматизированной линии формовки в глинистом песке, составляет около 96%.

Технологические трудности и инженерное решение
Формование корпусов насосов данного типа сопряжено с серьезными технологическими вызовами. Корпус имеет форму глубокой вогнутости глубиной 160 мм, при этом площадь поперечного сечения верхней части этой вогнутости невелика. В условиях ограниченного инвестиционного бюджета предприятия применение стандартной автоматической формовочной машины с одним горизонтальным пескоструйным цилиндром крайне неэффективно для таких отливок: песок плохо заполняет узкую глубокую полость, возникают рыхлоты и непроколы.

Для преодоления этих трудностей мы реализовали комплексное решение. Во-первых, песчаный стержень с пленочным покрытием и зажимом размещается на верхней части внутренней полости формы. Во-вторых, конструкция формовочной плиты предусматривает общее углубление на 4 мм, что способствует лучшему заполнению песком в процессе гидравлического уплотнения после пескоструйной обработки.

Ключевое инженерное решение — добавление двух уплотнительных масляных цилиндров к уплотнительной плите нижней песочной камеры. Процесс уплотнения двухступенчатый: сначала главный масляный цилиндр выполняет первичное уплотнение по всему объему песочной камеры. Затем многоконтактный масляный цилиндр производит вторичное доуплотнение непосредственно в зоне глубокой вогнутой внутренней полости. Это обеспечивает твердость песчаной формы, полностью соответствующую условиям заливки. Конструкция была финализирована после предоставления заказчиком пресс-формы и проведения практических испытаний перед отгрузкой оборудования с завода.

Конфигурация линии
Автоматизированная линия литья имеет общую длину 47 метров и состоит из 125 тележек для песчаных форм. Исходя из производительности электропечи 1,2 тонны расплавленного чугуна в час и диапазона веса металла, заливаемого в каждую форму, в разливочной секции размещено 38 рабочих станций с тележками. Под разливочной платформой установлен высокотемпературный охлаждающий конвейер для песчаных форм, позволяющий увеличить время охлаждения после заливки. Продолжительность охлаждения для отливок различных размеров контролируется в диапазоне приблизительно 90–120 минут.

Технология формовки со стержнями
Горизонтальные формовочные машины с автоматической разъемной системой имеют неоспоримое преимущество при производстве отливок, требующих установки стержней. Пользователи предварительно изготавливают песчаные стержни на смоляной связке с помощью устройства для впрыскивания стержней и ожидают их охлаждения. Затем стержни помещаются в полость формы, и машина автоматически закрывает песчаную форму. Поскольку модели и размеры корпусов редукторов различаются, каждая форма вмещает от 1 до 2 корпусов. Скорость формования составляет 45–62 отливки в час.

Организация работы
В ночное время, в период льготного тарифа на электроэнергию, литейщики работают по напряженному графику. С началом плавки операторы запускают формовочную машину и изготавливают партию песчаных форм, перемещая их на производственную линию. Плавильщики с помощью крана подают ковши с расплавленным чугуном и выполняют заливку. Цикл повторяется до следующего утра.

Конфигурация формовочной линии
Полностью автоматическая горизонтальная формовочная линия оснащена двухкамерной двухсторонней машиной для подачи песка и автоматизированной линией заливки с функцией укладки коробчатых рам и тяжелых чугунных пригрузов. Размер песчаной камеры — 750×750 мм, высота формы регулируется в диапазоне 320–520 мм, скорость формования — 75 песчаных форм в час. Основное назначение — литье и производство деталей дизельных двигателей из высокопрочного чугуна: маховиков и комплектующих.

Автоматизация транспортировки и заливки
В линии используются захватное, перегрузочное и толкающее устройства на сервоэлектрических цилиндрах. Вся линия формования выполнена по двухветочной схеме А и В, включающей секцию заливки и секцию охлаждения. Общая длина линии — 45 метров, предусмотрено 42 заливочные станции. Проект учитывает существующую скорость плавки: электропечь выдает 1,2 тонны расплавленного чугуна в час при расходе металла 50–70 кг на одну песчаную форму. Время охлаждения отливок — 45–60 минут.

Пескоподготовка
Формовочная машина обслуживается автоматическим смесительным оборудованием для влажного песка производительностью 40 тонн в час. Место установки смесительного оборудования в существующем цехе было локально поднято на высоту 15 метров с резервированием достаточного пространства для технического обслуживания. Пользователь приобрел на месте нестандартную сталь в объеме 85 тонн для несущих конструкций и крепления смесительного оборудования, что позволило несколько снизить себестоимость комплекта пескоподготовки.

Система пескоподготовки и параметры формовки
Линия оборудована автоматической системой обработки влажного формовочного песка производительностью 30 тонн в час. Система в автоматическом режиме выполняет полный цикл: подачу песка, дробление комьев, просеивание, охлаждение, пылеудаление и дозирование вспомогательных материалов. Производительность формовочной машины — 45–60 песчаных форм в час. Диапазон регулировки высоты формы составляет от 400 до 600 мм, что полностью перекрывает производственные потребности предприятия по всей номенклатуре трубопроводных отливок.

Конфигурация линии заливки и охлаждения
Автоматизированная линия литья состоит из двух секций заливки, одной секции охлаждения и одной ленты охлаждения песчаной формы. Установлено роботизированное захватное устройство, которое автоматически устанавливает внешнюю раму песчаной формы и чугунные пригрузы, необходимые для процесса заливки. Пресс-форма для песчаной формы отлита и обработана пользователем самостоятельно по чертежам, предоставленным нашей компанией. Время охлаждения отливки — от момента заливки до поступления формы в вибрационное оборудование для выбивки песка — составляет около 70–90 минут.

Особенности технологии
Главная технологическая особенность автоматизированного процесса — воздействие впрыскивания песка на уплотнение и последующее извлечение модели из песчаной полости. Пользователь предусмотрел выпускной желоб на горизонтальной разъемной поверхности песчаной формы для отвода газов, образующихся в полости во время заливки. Двухсторонняя форма для литья трубопроводов изготовлена из стали толщиной 25 мм. Внутренняя полость формируется покрытым песчаным стержнем, а заливочное отверстие для расплавленного металла расположено непосредственно над фильтрующей сеткой.

Плавка и организация работы
Линия оснащена промышленной среднечастотной индукционной печью емкостью 1 тонна. После плавки расплав проходит обработку на автоматическом оборудовании для сфероидизации. Благодаря малому весу и небольшой толщине стенок отливок время их охлаждения относительно короткое. В штатном режиме оператор, ответственный за формовочную линию, заполняет песчаные формы в двух секциях разливки, после чего приступает к единой заливке всей партии. Время разливки не превышает 10 минут.

Результаты
Отливки трубопроводов из высокопрочного чугуна, изготовленные на автоматизированной линии формования, демонстрируют стабильный выход годного на уровне около 96%. Этот показатель достигнут благодаря многолетнему опыту заказчика в области литья и превосходной технологии, заложенной в оборудование.

Проблематика и решение
Заказчик столкнулся с комплексом проблем, сдерживающих развитие: старение квалифицированных формовщиков, низкая производительность, растущие затраты на литье, трудности контроля гладкости поверхности и веса отливок, а также невозможность своевременной поставки при увеличении объема заказов. Понимая глубину проблем, мы выработали совместное решение и предоставили автоматизированные формовочные машины и вспомогательное оборудование, разработанные по индивидуальному заказу, способные перекрыть все типоразмеры отливок в номенклатуре предприятия. Машина с камерой 1620×1400 мм на сегодняшний день является крупнейшей полностью автоматической горизонтальной формовочной машиной безопочного типа в линейке Zoomzu и даже в мире.

Технология формовки и пескоподготовка
Для обеспечения высочайшего качества литейного песка выбрана стандартная автоматизированная система обработки мощностью 30 тонн в час, поставляющая кондиционную глинистую смесь на формовочный автомат. При конструировании машины применен метод двусторонней пескоструйной обработки. Спроектированы и изготовлены стальные двусторонние формы. После достижения расчетной плотности поверхность разъема песчаной формы демонстрирует равномерную и очень высокую плотность уплотнения. Система заливки разработана с учетом метода ручной заливки, традиционно применяемого на предприятии.

Разливочная линия
В качестве транспорта заливки мы оснастили цех производственной линией на базе железнодорожных вагонов. Выбор продиктован тем, что установленная в разливочном цехе электропечь имеет относительно небольшую плавильную мощность, и основное время заливки сосредоточено в ночные часы — равномерная заливка песчаных форм производится после полуночи.

Результаты
Чугунная рама для пианино, изготовленная на полностью автоматической формовочной машине, обладает превосходной гладкостью поверхности, высокой размерной точностью, минимальной погрешностью по весу и высоким выходом годного. Отливки имеют отличные технологические характеристики, красивый внешний вид, низкую себестоимость и высокую производительность. Этот проект стал для нас значительным прорывом в технологии автоматических горизонтальных формовочных машин безопочного типа.

Технология формовки и заливки
Тормозные поддоны — относительно небольшие отливки с малой толщиной стенок, что обуславливает короткое время охлаждения. В конструкции литниковой системы применяется заливочный стержень диаметром 40 мм в качестве стояка для подачи расплавленного металла и выпускной стержень диаметром 30 мм с противоположной стороны заливочного канала. Благодаря такой конфигурации и малому времени затвердевания данный тип отливок не требует установки внешнего каркаса песчаной формы и размещения тяжелых чугунных пригрузов в процессе заливки.

Организация производства
В ночное время, в периоды льготного тарифа на электроэнергию, формовочная машина изготавливает песчаные формы, а плавильщики синхронно готовят расплав и заливают формы до следующего утра. Для облегчения работы заливщиков мы установили параллельные передвижные гусеничные краны непосредственно над конвейерной линией песчаных форм. Это решение также позволило сэкономить площадь цеха, традиционно занятую под размещение и складирование опок. Материал отливок — серый чугун HT250. Производительность автоматизированной формовочной машины составляет 96 песчаных форм в час.

Компоновка и параметры машины
Линия смешивания литейного песка вынесена в отдельное изолированное помещение, для чего были возведены локальные заводские конструкции. Формовочный песок подается в бункер автоматической формовочной машины ленточным конвейером. Такое решение в значительной степени снижает пыле- и шумовое загрязнение формовочно-плавильного цеха. Размер песчаной камеры машины — 610×710 мм, диапазон регулировки высоты — 320–520 мм. В одну форму помещается четыре рифленые трубчатые отливки: две пары отливок формуются рядом с помощью соединенного покрытого песчаного стержня. В центре устанавливается заливочный патрубок диаметром 40 мм для подачи расплавленного металла. Песчаный край по периметру формы составляет 30–50 мм.

Плавка и заливка
Плавильный цех предприятия оснащен индукционной печью емкостью 0,75 тонны, способной выдавать 1 тонну расплавленного металла в час. Материал отливок — высокопрочный чугун QT450. Температура расплава на выпуске из печи поддерживается в диапазоне 1500–1550 °C. Толщина стенок фитингов относительно мала, и высокая температура высокопрочного чугуна благоприятна для качественного заполнения тонкостенной формы. В процессе затвердевания высокопрочного чугуна происходит выделение графита, сопровождающееся значительным расширением. Поэтому при заливке обязательно применяются внешний каркас песчаной формы и чугунные пригрузы, а также строгий контроль скорости заливки.

Производственный график
Предприятие придерживается двухсменной схемы: днем формовочная машина изготавливает и укладывает песчаные формы, ночью производится плавка и заливка. Автомат стабильно выдает 50–58 песчаных форм в час, что обеспечивает ежедневный выпуск 7–9 тонн отливок противопожарных трубопроводов. После охлаждения и выбивки отливки проходят очистку и полировку до состояния готовой продукции.

Конфигурация оборудования
В указанный период мы спроектировали, собрали и ввели в эксплуатацию комплект автоматизированного оборудования для смешивания и обработки литейного песка с производительностью 30 тонн в час. Система работает в паре с горизонтальной автоматической формовочной машиной с размером опоки 510×610 мм. Данная связка ориентирована на автоматизированное производство отливок для ходовых деталей сельскохозяйственной техники.

Формовка и оснастка
На автоматизированной формовочной машине изготавливается наружная оболочка корпуса редуктора и другие корпусные детали. Для отливок сложной формы с внутренними полостями применяются покрытые песчаные стержни, укладываемые в готовую песчаную полость после уплотнения и извлечения модели.

Организация производства
В дневную смену рабочие цеха запускают автоматизированное оборудование для смешивания формовочного песка и формовочную машину. Готовые песчаные формы ровно раскладываются на полу цеха. В ночную смену плавильщики заливают расплавленный металл во все накопленные формы. Такая организация обеспечивает четкое разделение труда и позволяет избежать пиковых периодов потребления электроэнергии. Фотофиксация выполнена в мае 2021 года в ходе планового визита для послепродажного сопровождения и технического обслуживания оборудования. Предприятие сохранило часть участков традиционного ручного литья в песчаные формы для удовлетворения потребностей в мелкосерийном и единичном производстве.

Особенности предприятия и конфигурация
Данное предприятие представляет собой традиционную семейную мастерскую по ручному изготовлению мелких литейных изделий. Из-за ограниченной площади цеха и бюджетных ограничений на начальном этапе капиталовложений мы оснастили его относительно простой, но функционально полной системой обработки мокрого песка. В ее состав вошли: вибрационное выбивное оборудование, барабанный грохот для просеивания старого песка, пылеулавливающее оборудование и высокоскоростной роторный пескомешатель диаметром 1600 мм. Здание завода поднято на 11 метров в месте расположения смесительной установки. Оборудован бункер для хранения компонентов формовочного песка с функцией автоматического регулирования времени и количественного дозирования добавок в процессе смешивания. Производительность системы обработки мокрого песка — 20 тонн старого песка в час. Размер опоки автоматизированной формовочной машины — 550×650 мм, скорость формования — 85 песчаных форм в час.

Технология формовки маховика
Литье маховика выполняется на автоматизированной формовочной машине с горизонтальной плоскостью разъема. Каждая форма вмещает четыре отливки маховика. Заливочное отверстие для чугуна расположено в средней части песчаной формы, выпускные отверстия выведены наружу от плоскости разъема.

Производственный цикл
Предприятие работает по схеме дневной формовки и ночной заливки. Ежедневно с полудня рабочие приступают к формовке песчаных форм партиями на автоматизированной машине и аккуратно размещают их в литейном цехе. К вечеру другой рабочий выполняет заливку чугуна во все накопленные формы. Залитые опоки охлаждаются до следующего утра, после чего формовщики дневной смены извлекают отливки. Отработанный песок охлаждается добавлением воды и складируется погрузчиком. Отливки проходят дробеструйную очистку и поступают в цех механической обработки на станки с ЧПУ для расточки отверстий и финишной обработки периферии.

Результаты
По сравнению с традиционным ручным литьем, отливки маховиков, производимые на автоматической формовочной машине, демонстрируют значительно лучший контроль общего выхода годной продукции и стабильность веса отдельных отливок.

Конфигурация линии
В соответствии с требованиями литейного цеха заказчика мы изготовили стандартную полностью автоматическую горизонтальную формовочную машину с левосторонним расположением и автоматизированную горизонтальную линию заливки песчаных форм. Формовочная смесь подается от существующей автоматизированной системы обработки песка, в которую мы интегрировали дополнительную ветку для обеспечения новой машины. Заказчик собственными силами изготовил прочный чугунный каркас для линии заливки на основе предоставленных нами чертежей. Полная длина линии составляет 43 метра. Она оснащена 117 тележками для транспортировки песчаных форм, из которых 52 позиции отведены под станции заливки. В хвостовой части смонтирован высокотемпературный конвейер для охлаждения песчаных форм с временем цикла около 45–55 минут. Линия обеспечивает ежедневный выпуск от 12 до 18 тонн чугунных деталей. Основная продукция — корпуса воздушных компрессоров, корпуса редукторов и картеры автомобильных коробок передач.

Формовка и заливка
Формирование корпуса редуктора выполняется прессованием и последующим извлечением модели на горизонтальной автоматической формовочной машине. В готовую полость формы укладывается покрытый песчаный стержень. После завершения монтажа оборудования первая заливка высокопрочного чугуна в песчаную форму производилась вручную с помощью подвесного разливочного устройства, смонтированного в литейном цехе. Рациональная конструкция литниковой системы и своевременная очистка песчаной формы обеспечивают надежное серийное производство отливок.

Конфигурация оборудования
Литейный цех оснащен системой обработки песка производительностью 40 тонн в час. Компания ZOOMZU установила две горизонтальные автоматизированные формовочные машины с разъемным механизмом и две автоматизированные конвейерные линии для транспортировки песчаных форм. Исходя из основных типоразмеров отливок предприятия, были выбраны стандартные формовочные машины с опоками 420×520 мм и 510×610 мм. Время охлаждения отливок в форме составляет около 70–85 минут.

Результаты модернизации
После реконструкции и модернизации литейный цех стабильно выпускает 20–25 тонн отливок в день. Прирост производственной мощности составил порядка 8 тонн в сутки по сравнению с первоначальными показателями. Вся реконструкция — от утверждения плана до завершения монтажа и ввода оборудования в эксплуатацию — заняла 25 дней. Заказчик выразил полное признание и одобрение как координации строительных работ, так и конечного результата эксплуатации автоматизированной линии литья.

Качество продукции
Благодаря активному сотрудничеству технического персонала предприятия и наших специалистов по пусконаладке, качество отливок трансмиссионных валов из чугуна после механической обработки, а также качество черновых заготовок и полуфабрикатов уплотнительных крышек из чугуна после пескоструйной очистки и полировки стабильно удерживается на уровне около 98%.

Компоновка цеха и пескоподготовка
В соответствии с первоначальной планировкой литейного цеха зона электроплавки расположена в правой части помещения. Исходя из этого, автоматическое оборудование для обработки мокрого формовочного песка было размещено в дальней левой части цеха. Отдельные участки завода подняты на высоту 9–11 метров специально для монтажа системы пескоподготовки. Производительность смешивания составляет порядка 20 тонн формовочного песка в час. Готовая смесь транспортируется ленточным конвейером в небольшой расходный бункер, установленный непосредственно над формовочной машиной. Размер опоки автоматической формовочной машины — 550×650 мм. Сама машина, согласно компоновке оборудования, выполнена в конфигурации с левым толкателем, что позволило сократить длину ленточного конвейера и оптимизировать ежедневную работу и обслуживание персоналом.

Производственный процесс
Большинство автомобильных деталей данной номенклатуры требуют ручной укладки покрытых песчаных стержней внутрь песчаной формы. С учетом времени на позиционирование и установку стержневой оснастки фактическая скорость автоматизированного литья составляет 50–60 песчаных форм в час. Суточная производительность — 8–12 тонн автомобильных отливок. Готовые песчаные формы, сошедшие с формовочной машины, размещаются в литейном цехе и ожидают ночной смены, когда плавильщики равномерно заливают расплавленный чугун во все накопленные формы.

Эффект формовки
После уплотнения и раскрытия формы на автоматизированной формовочной машине отчетливо видно качественное формирование полостей в верхнем и нижнем песчаных ящиках. В нижний ящик оператором укладывается покрытый песчаный стержень, формирующий внутреннюю геометрию поворотного кулака.

Если вам нужна более подробная информация об использовании автоматизированного литейного оборудования для автомобильных деталей или о приобретении отливок данного типа, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Организация заливки и оснастка
Рабочие в литейном цехе заливают песчаные формы последовательно, одну за другой. Для предотвращения расширения под воздействием высокотемпературного высокопрочного чугуна и растрескивания форм во время заливки применяется определенный парк алюминиевых коробчатых рам, на которые устанавливаются чугунные утяжелители. Когда песчаная форма залита и расплав схватывается, утяжелитель вместе с коробчатой рамой снимается и переустанавливается на следующую форму под заливку. Цикл повторяется до тех пор, пока не будет залита вся партия песчаных форм.

Формовка и производительность
Горизонтальная формовочная машина с разъемным соединением выполняет уплотнение формы крышки люка и ее раскрытие по плоскости разъема. В определенную позицию формы оператором укладывается покрытый песчаный стержень. Фактическая скорость формования стабильно составляет около 42 песчаных форм в час.

Продукция и результаты
После выбивки и очистки от песка из высокопрочного чугуна получаются черновые отливки люков с выходом годной продукции около 96%. Предприятию требуется производить порядка 12 тонн отливок люков в день. После финишной полировки и механической обработки готовая продукция экспортируется в Японию.

Автоматизация разливочной линии
После завершения формовки песчаная форма поступает на стандартную автоматизированную разливочную линию, спроектированную под размер и высоту опоки. С помощью сервоэлектрических цилиндров в качестве привода изготовлена механическая рука-манипулятор, которая автоматически устанавливает внешнюю раму песчаной формы и чугунные утяжелители. На обоих концах разливочной линии смонтированы компактные устройства перемещения и перестановки. Вся цепочка — транспортировка, заливка и охлаждение песчаной формы — работает в автоматическом режиме вплоть до выбивки, после которой старый песок возвращается в систему обработки влажного формовочного песка.

Производственный график и мощность
Литейное предприятие начинает работу примерно после 22:00. Перед плавкой расплавленного чугуна в электропечи операторы сначала запускают формовочную машину, чтобы выставить песчаные формы на разливочную линию. После готовности расплава ковш подается по направляющей рельсе вдоль линии, и выполняется порционная заливка форм. Цикл повторяется до 7:00 утра. Ежедневный выпуск составляет от 15 до 20 тонн отливок из высокопрочного чугуна марки QT450 и серого чугуна HT250.

Особенности охлаждения и чистота цеха
При проектировании линии особое внимание уделялось требованию пользователя к более длительному времени охлаждения автомобильных отливок из высокопрочного чугуна. Для этого было установлено достаточное количество тележек для переноски песчаных форм, а также добавлена дополнительная секция охлаждения с учетом имеющегося пространства в литейном цехе. Это позволяет гибко выбирать точку сброса песка в зависимости от производственных потребностей. При снятии рамы песчаной формы существует риск выпадения песчаных комьев, поэтому под конвейерной линией секции охлаждения смонтирована конвейерная лента для сброса просыпавшегося песка. Это обеспечивает чистоту в цехе и снижает трудозатраты рабочих в течение длительного производственного процесса.

Конфигурация двух линий
Первая линия построена на базе крупногабаритной формовочной машины с размером опоки 800×1450 мм и регулируемой высотой в диапазоне 180–380 мм. Она оснащена автоматической тележкой для транспортировки по разливочному пути и роботизированным устройством для установки внешнего опочного каркаса и чугунных утяжелителей. Вторая линия использует формовочную машину с опокой 550×650 мм и высотой формы 200–400 мм, укомплектованную конвейерной линией для производства мелких и легковесных отливок.

Система пескоподготовки
Обе линии обслуживаются единой автоматизированной системой обработки литейного песка производительностью 60 тонн в час. Система подает кондиционную формовочную смесь на обе машины. После заливки и охлаждения отработанный песок сортируется на вибрационном сите и возвращается в систему пескоподготовки по конвейерной ленте. Таким образом сформирован полный замкнутый цикл: литье — заливка — охлаждение — выбивка — смешивание песка, что делает весь производственный процесс максимально эффективным и удобным.

Производительность и технология крупной линии
В соответствии с требованиями заказчика крупногабаритная машина 800×1450 мм спроектирована под размещение двух отливок в одной песчаной форме. После отладки плотность песчаной формы стабильно удерживается на уровне около 85 единиц. Производительность линии составляет 45 автоматизированных отливок в час. Заливка формы 800×1450 мм выполняется вручную. Поскольку отливка изготавливается из высокопрочного чугуна и вес расплавленного металла в каждой форме относительно велик, во время заливки обязательна установка внешней рамы и утяжелителей для предотвращения расширения и растрескивания. Конструкция отливки тонкая при большой горизонтальной площади, время охлаждения короткое. Для обеспечения выхода годного два оператора должны одновременно заливать расплавленный чугун в форму.

Особенности малой линии
Формовочная машина 550×650 мм используется для производства небольших чугунных опорных плит и уплотнителей. Процесс значительно проще: для быстрой заливки требуется только один рабочий, без установки тяжелых чугунных пригрузов и внешней рамы.

Результаты
На изображении — черновая отливка уплотнительной пластины из высокопрочного чугуна размером 600×700 мм, изготовленная на крупногабаритной автоматизированной формовочной машине. После четырех месяцев монтажа и отладки оборудование получило полное признание заказчика.

Технология формовки и заливки
Отливки коленчатых валов из высокопрочного чугуна формуются и уплотняются на автоматизированной машине. Для формовки используется литейный песок с относительно крупным размером зерна. Применяется метод заливки с центральным заливочным отверстием и выпускными каналами с обеих сторон формы. Такая схема позволяет минимизировать термическое расширение песчаной формы под воздействием высокотемпературного расплава во время заливки. Процесс заливки при этом становится более удобным и не требует использования внешней опочной рамы и тяжелых чугунных пригрузов.

Модернизация пескоподготовки и транспортировки
После периода эффективной эксплуатации автоматизированной формовочной машины предприятие приобрело стандартизированную линию обработки литейного песка производительностью 30 тонн в час. Это обеспечило стабильную подачу кондиционной формовочной смеси и значительно улучшило характеристики песка. Прямой контакт смеси с грунтом был полностью исключен, равно как и попадание посторонних примесей в процессе циклического использования. Для транспортировки песчаных форм применяются наземные конвейерные линии и передвижные разливочные платформы, размещенные на разливочных путях. Это сделало размещение отформованных опок в цехе более удобным и упорядоченным, а также облегчило работу заливщиков при заполнении форм расплавленным металлом.

Конфигурация оборудования
Первоначально предприятие уже эксплуатировало автоматизированную формовочную машину с размером опоки 700×800 мм. В рамках модернизации в качестве второй формовочной машины была выбрана модель с песчаной камерой 550×650 мм, чтобы закрыть потребность в серийном производстве более мелких отливок. Высота песчаной камеры регулируется в диапазоне 250–460 мм. Обе формовочные машины разных типоразмеров оснащены идентичной конфигурацией разливочных линий с сервоприводными механическими манипуляторами и гидравлическими цилиндрическими толкателями для перемещения опок.

Охлаждение и заливочный участок
В хвостовой части автоматизированной линии разливки установлен высокотемпературный конвейер для охлаждения песчаных форм. Он смонтирован посередине между двумя производственными линиями, что позволило увеличить общее время охлаждения отливок в форме примерно до 80 минут после заливки. Над секцией заливки проложен направляющий рельс для крана, предназначенного для транспортировки ковшей с расплавленным чугуном и выполнения разливочных операций.

Организация производства
После завершения формовочной машиной уплотнения и извлечения модели для чугунных трубных фитингов оператор выполняет укладку покрытых песчаных стержней. Горизонтальный разъем формы обеспечивает максимальное удобство для позиционирования и посадки стержневой оснастки. Стандартная автоматизированная система обработки глинистого песка бесперебойно подает кондиционную формовочную смесь на оба автомата. В ночное время, когда потребление электроэнергии находится в пределах льготного тарифа, ведется синхронная работа: пока автоматическая формовочная машина изготавливает песчаные формы, заливщики с помощью небольших разливочных ковшей заливают расплав в формы на линии. Цикл непрерывной работы продолжается до 8 утра следующего дня.

Параметры формовочной машины
Размер опоки горизонтального автоматического формовочного станка с разъемным механизмом составляет 550×650 мм. Высота песчаной формы регулируется в диапазоне 400–600 мм. При выборе модели типоразмер опоки был подобран индивидуально исходя из разнообразия номенклатуры отливок, выпускаемых предприятием. Примечательно, что литейный цех сохранил часть участков ручной формовки. Автоматизированное литейное оборудование задействуется только при больших объемах заказов на серийное производство.

Механизм транспортировки
После завершения формовки песчаная форма перемещается на тележку с нижней плитой и роликами. Подъемное устройство опускает тележку с формой на уровень земли и выравнивает с рельсовыми путями. Затем гидравлический цилиндр перемещает тележку к устройству перемещения по рельсам, обеспечивая автоматическую транспортировку и размещение песчаной формы в замкнутом циклическом режиме.

Конфигурация разливочных линий
Линия включает 8 рельсовых путей с вагонетками, каждый из которых вмещает 35 песчаных форм. В дневную смену рабочие занимаются формовкой и установкой песчаных форм на вагонетки, а также поочередной заменой и автоматической выбивкой охлажденных форм. В ночную смену выполняется заливка чугуна. Главное преимущество такой компоновки — достаточное время охлаждения песчаной формы после заливки и исключение контакта формы с грунтом, что уменьшает загрязнение оборотного песка посторонними примесями. Кроме того, длительное охлаждение на рельсовых путях в определенной степени смягчает проблему перегрева песка, вызванную малой вместимостью старых бункеров на начальном этапе.

Продукция
Основная номенклатура — маховики дизельных двигателей из серого чугуна HT250. В центре отливки расположено заливочное отверстие для подачи расплавленного металла. По краю выполнены скрытые стояки, используемые для заполнения формы при литье в песчаные смеси.

Производственный цикл и мощность
Литейный цех предприятия занимает площадь около 3500 квадратных метров. Две автоматизированные формовочные машины за 8-часовую дневную смену изготавливают порядка 900 песчаных форм, которые аккуратно раскладываются вручную на свободных участках цеха. В ночную смену плавильщики готовят расплав и равномерно заливают все накопленные формы. Ежедневная производительность составляет около 16–18 тонн отливок. Залитые ночью формы остаются на позициях и охлаждаются до следующего утра. С началом дневной смены формовщики извлекают отливки из охлажденных опок. Отработанные песчаные формы собираются, штабелируются и промываются водой с помощью погрузчиков, после чего старый песок возвращается в цикл смешивания в соответствии с требованиями формовочных автоматов.

Номенклатура и материалы
В числе производимых комплектующих для погружных водяных насосов — отливка фильтрующего устройства всасывающего патрубка из серого чугуна марки HT250. Эта деталь позволяет уменьшить количество песка и другого мусора, попадающего в водяной насос через всасывающий патрубок. Также на автоматизированных формовочных станках с горизонтальным разъемом изготавливаются корпуса погружных центробежных насосов и другие комплектующие.

Проработка проекта и запуск
На начальном этапе сотрудничества мы разработали и спланировали компоновку производственного цеха литейного предприятия с подготовкой подробных чертежей. После согласования окончательного плана с заказчиком была предоставлена смета на требуемое оборудование. Заказчик передал модели, необходимые для оснастки горизонтальной автоматической формовочной машины. Мы организовали для него экскурсию на близлежащий завод, где уже эксплуатировалась аналогичная модель. Детальное описание процесса использования автоматизированного литейного оборудования и наглядная демонстрация формовки и отливки образцов корпусов швейных машин позволили полностью снять все опасения заказчика, что привело к успешному заключению контракта.

Организация производства
В штатном режиме операторы днем автоматически формуют песчаные формы и размещают их на гусеничных линиях разливки. Ночью производится заливка всех накопленных форм — это позволяет избежать пиковых тарифов на электроэнергию и ощутимо снизить затраты литейного предприятия. При высоком спросе на производственную мощность автоматическое формование и разливка ведутся одновременно.

Компоновка цеха
В литейном цехе установлены две горизонтальные автоматические формовочные машины модели Z6171 (размер опоки 610×710 мм). Каждая машина оснащена двумя комплектами гусеничных линий подачи. Компоновка построена по схеме «одна формовочная машина — один комплект линий»; каждый комплект включает три гусеничные ветки. Транспортировка, заливка и охлаждение песчаной формы рационально распределены между ветками, используемыми попеременно. Два комплекта рельсовых литниковых линий имеют длину 42 и 46 метров соответственно и применяются для автоматического формования отливок швейных машин различных типов и размеров. В процессе заливки, благодаря использованию серого чугуна марки HT250 и точно контролируемой скорости заливки, не требуется установка внешних опочных рам и утяжелителей — именно это обстоятельство и определило выбор данной конфигурации производственной линии.

Результаты
Выход готовой продукции стабильно составляет около 94%. Погрешность веса заготовки не превышает 0,3 кг.

Перепланировка цеха и компоновка оборудования
Первоначальный формовочный цех заказчика имел недостаточную площадь и не соответствовал требованиям для размещения полного комплекта автоматизированного оборудования обработки песка внутри помещения. После детального обсуждения было принято решение установить автоматизированную систему обработки влажного песка снаружи цеха, с возведением водонепроницаемых сооружений после завершения монтажа. Система пескоподготовки имеет производительность 20 тонн в час. В качестве основного формовочного агрегата применена автоматическая литейная машина модели SX6171 с размером опоки 610×710 мм. Формовочный узел и вибрационное выбивное оборудование размещены в существующем формовочном цехе, а формовочный песок и переработанный горячий старый песок подаются во внешнюю систему обработки с помощью ленточного конвейера.

Номенклатура и технология литья
Литейное предприятие специализируется на выпуске отливок клапанов из высокопрочного чугуна. Большинство изделий — обратные клапаны с вертикальным подъемом, поворотные обратные клапаны, фильтрующие клапаны и другая трубопроводная арматура. Для формирования внутренних полостей применяется укладка покрытого песчаного стержня до закрытия песчаной формы.

Организация производства
Предприятие работает по двухсменной схеме: днем производится формовка песчаных опок, ночью — их заливка партиями. В каждую песчаную форму размером 610×710 мм заливается примерно 60–70 кг расплавленного металла. Из-за высокой температуры высокопрочного чугуна и значительного объема заливки на каждую форму в процессе разливки требуется установка тяжелых чугунных пригрузов и накрытие внешней опочной рамы. Объем производства относительно невелик — порядка 12 тонн отливок в сутки. Готовая продукция в основном экспортируется в Южную Корею. Заготовки клапанов из высокопрочного чугуна, полученные на автоматизированном формовочном оборудовании, после механической полировки и нанесения внешнего лакокрасочного покрытия проходят обязательное гидравлическое испытание под давлением.

Модернизация 2019 года под экологические требования
В 2019 году в связи с ужесточением экологических норм региона литейным предприятиям потребовалось модернизировать производство и сократить выбросы вредных веществ. Мы модифицировали первоначальный метод литья, оснастив линию тремя гусеничными конвейерными ветками, спроектированными с учетом специфики процесса заливки и требований к охлаждению данного типа отливок. Каждая из трех линий вмещает 86 песчаных форм. Скорость формования основной машины составляет 82 формы в час, что при полной загрузке трех веток обеспечивает время охлаждения отливки более 90 минут. В зоне заливки дополнительно смонтировано оборудование пылеудаления с рукавным фильтром для сбора и очистки отходящих газов, образующихся в процессе заливки.

Технология формовки нажимной пластины
Нажимная пластина сцепления отливается из серого чугуна. Вес одной отливки составляет около 35 кг. В центре формы расположено заливочное отверстие для подачи расплавленного металла. На верхней уплотняющей плите песчаной формы установлено несколько выпускных игл, которые функционируют как вентиляционные каналы, не соединяясь с полостью формы. Общая высота песчаной формы — 180–200 мм. Процесс заливки требует горизонтального метода для обеспечения динамической балансировки отливки на последующих этапах. Критически важно длительное время охлаждения: при преждевременном контакте отливки с внешним воздухом и слишком быстром остывании возникает избыточная твердость, неблагоприятная для механической обработки.

Для нажимных пластин меньшего диаметра отливки располагаются в форме в 3–4 ряда. В центре формы выполнено заливочное отверстие диаметром 40 мм, в центре каждой детали — выпускное отверстие диаметром 30 мм. При стабильных условиях и слаженной работе персонала плоскостность отливок контролируется на уровне 98%. После того как персонал предприятия полностью освоил работу оборудования, скорость производства была выведена на уровень 90 песчаных форм в час.

Состав и производительность линии
Основной комплект оборудования включает:

• Систему смешивания и обработки формовочного песка производительностью 30 тонн в час;

• Традиционную горизонтальную формовочную машину с размером опоки 450×550 мм;

• Две конвейерные линии заливки в песчаные формы длиной 42 метра каждая (ветки А и В).

Линии работают попеременно: пока ветка А заполнена формами и находится в режиме заливки и охлаждения, электронная программа управления переключает формовочную машину на заполнение ветки В. Одна 42-метровая конвейерная линия вмещает 78 песчаных форм. Автоматическая скорость формования составляет около 95 форм в час. Для моделей наружных подшипниковых опор, требующих установки покрытых песчаных стержней, скорость снижается примерно до 65 форм в час — с учетом времени на ручную посадку стержня оператором.

Разливочный участок
Заказчик самостоятельно изготовил мобильную гусеничную разливочную тележку, перемещающуюся вдоль конвейерных линий А и В. Такая компоновка позволила гибко организовать заливку без привязки к стационарному крановому оборудованию и оптимизировать трудозатраты на разливочном участке. После завершения заливки формы проходят охлаждение непосредственно на конвейерной ветке, после чего поступают на выбивку.

О продукции
Опорное седло подшипника — ответственный компонент, служащий для соединения подшипникового узла с оборудованием. От качества его геометрии и плотности чугуна зависит надежность всей механической системы. Автоматизированная формовка обеспечивает стабильность размеров, равномерную плотность формы и высокий выход годного по сравнению с ручным процессом.

Если вам необходимо приобрести отливки данного типа или узнать больше о технологических возможностях литья опорных седел, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Перепланировка цеха и компоновка
Литейный цех подвергся полной перепланировке. В нем установлена автоматизированная формовочная машина с размером песчаной опоки 750×750 мм. Готовые песчаные формы транспортируются на заданный путь небольшой вагонеткой. Далее гидравлические цилиндры толкают песчаные формы вместе с вагонеткой по предварительно заданному литейному пути. Такая схема обеспечивает поточное перемещение опок без ручной перестановки.

Особенности формовки шкивов
Эффект литья кранового шкива достигается за счет качественного уплотнения на автоматизированной формовочной машине: плотность песчаной формы стабильно держится в диапазоне 80–88%. Специфика отливок данного типа — наличие канавок и фасок на боковой поверхности — требует обязательной установки покрытого песчаного стержня в форму. Заливочное и выпускное отверстия для расплавленного металла расположены перпендикулярно песчаной форме. В течение дневной смены оператор запускает автоматизированный формовочный механизм, и только что изготовленная песчаная форма цилиндром перемещается к концу литейного конвейера. Уже залитые и охлажденные формы, находящиеся на конвейере, могут быть передвинуты оператором за один проход в концевой участок для последующей выбивки.

Выбор типоразмера и тиражирование решения
Поскольку модели и размеры отливок торцевых крышек на всех предприятиях региона не имеют существенных различий, на основе расчета габаритов отливок и рациональных условий заливки мы предложили унифицированное решение на базе традиционной горизонтальной формовочной машины с размером опоки 550×650 мм. После успешного запуска и эксплуатации на первых двух литейных заводах конфигурация подтвердила свое полное соответствие требованиям производства. Впоследствии все литейные предприятия региона приняли данный типоразмер в качестве стандарта автоматизированной формовки.

Организация производственного цикла
На пилотном предприятии, первом внедрившем этот план, из-за значительных первоначальных инвестиций и наличия неопределенных факторов была принята схема с централизованным накоплением песчаных форм и единой заливкой. Формовочная машина с опокой 550×650 мм сопряжена с автоматизированным смесительным оборудованием для глинистого песка производительностью 20 тонн в час. Дневная смена начинает работу с извлечения отливок из охлажденных песчаных форм, оставшихся после ночной заливки. Старый песок складируется и охлаждается водой с помощью погрузчика. Одновременно запускается формовочный автомат, начинающий формовку и укладку новых песчаных форм. Ночная смена заливщиков заполняет накопленные формы расплавленным чугуном. Такой цикл обеспечивает непрерывность производства и ежедневный выпуск порядка 16 тонн отливок торцевых крышек.

Особенности формовки и выбивки
Автоматическое формирование полости песчаной формы для торцевых крышек двигателей различных размеров сопряжено с определенными трудностями моделирования и требует тщательного контроля процесса смешивания формовочного песка. В песчаной форме используется метод укладки. После заливки и охлаждения рабочие с помощью цехового крана снимают нижнюю плиту опоки, собирают и складируют ее нижнюю часть, а лопатой засыпают измельченный старый песок вместе с отливками в вибрационную выбивную машину. После отделения старого песка от отливок он направляется на склад песка для последующей переработки.

Результаты внедрения
Литые торцевые крышки двигателей, изготовленные с помощью автоматизированных формовочных машин, выгодно отличаются от продукции ручной формовки. Вес отливок контролируется значительно точнее, погрешность по массе минимальна. Выход годного увеличился примерно до 96%. Как следствие, при калькуляции себестоимости литья использование автоматизированных формовочных машин обеспечивает более конкурентоспособное преимущество по сравнению с традиционным ручным процессом.

Исходная ситуация и модернизация пескоподготовки
На момент обращения заказчика на предприятии уже эксплуатировалось автоматизированное оборудование для обработки сырой песчаной массы, обслуживавшее ручную формовку. В пиковый период численность формовщиков достигала примерно 35 человек. Производительность линии смешивания составляла 20 тонн формовочного песка в час, объем бункера хранения старого песка — 60 тонн, еще 60 тонн хранилось непосредственно в литейном цехе с попеременным использованием. Однако после перехода на круглосуточную ротационную работу автоматизированной линии разливки вскрылась серьезная проблема: из-за малого объема хранения и длительного циклического использования формовочного песка температура оборотки оказалась критически высокой. Для ее решения в конструкцию линии обработки сырой песчаной массы было интегрировано двухдисковое перемешивающе-охлаждающее оборудование для старого песка, позволившее охлаждать оборотку быстрее и эффективнее.

Компоновка формовочной линии и разливочного участка
После детальной проработки проекта и планировки цеха мы оснастили предприятие горизонтальной автоматизированной линией, которая автоматически устанавливает внешнюю опочную раму и прессованный чугунный пригруз на песчаную форму. Перемещение опок осуществляется гидравлическим цилиндром с толкающим и направляющим механизмами. На разливочном участке смонтировано устройство с круговыми направляющими для транспортировки ковшей. Схема организации заливки: после завершения формовки рабочие плавильного участка распределяют расплав из 500-килограммового разливочного ковша по двум 150-килограммовым ковшам, подвешенным на круговой направляющей. Два заливщика одновременно и быстро заливают чугун в песчаную форму. Такая компоновка обеспечивает требуемую температуру разливки и значительно снижает физическую нагрузку на персонал.

Производительность и параметры формовки
Требование заказчика по производительности — автоматическое формование и заливка около 40 песчаных форм в час при максимально эффективном использовании соотношения чугуна и формовочного песка. Под эти задачи выбрана песчаная камера 900×850 мм. Для отливки тормозных дисков диаметром 380 мм каждая форма вмещает четыре детали. В центре формы расположено заливочное отверстие для расплавленного чугуна, внутри полости устанавливается покрытый песчаный стержень. Полное время цикла формования и установки стержня составляет 65–68 секунд на одну песчаную форму. Это удовлетворяет требованиям по скорости формовки и оставляет достаточное время для рационального отдыха операторов, а также поддерживает линию заливки в статическом состоянии, позволяя рабочим быстро производить заливку без спешки.

Параметры формовочной машины и оснастки
Размер песчаной камеры составляет 500×600 мм. Диапазон регулировки высоты: верхняя часть камеры — от 200 до 300 мм, нижняя — от 150 до 250 мм. Такая гибкость позволяет оперативно перенастраивать линию под разные типоразмеры осей и ступиц без замены базовой оснастки.

Организация производственного цикла
Пользователь развернул простое оборудование для приготовления формовочной смеси и проложил литниковую дорожку в формате традиционной мастерской. Технологическая цепочка выстроена по двухсменной схеме:

• Дневная смена: операторы работают на формовочном автомате, накапливая готовые песчаные формы. Отформованные опоки с помощью автоматической тележки транспортируются и выставляются на заданную разливочную дорожку.

• Ночная смена: бригада заливщиков производит заливку накопленных форм партиями.

Такой подход позволил предприятию с ограниченным бюджетом автоматизировать самую трудоемкую стадию — формовку, оставив заливку в полуавтоматическом режиме. Над линией разливки смонтирована подвесная крановая колея, оснащенная ковшами для транспортировки расплавленного чугуна. Поскольку большинство автомобильных деталей выполняется из высокопрочного чугуна, заливка каждой формы должна завершаться в сжатые сроки, а масса заливаемого металла пропорциональна весу отливки. Для облегчения работы заливщиков используется разливочный кран с механизированной подачей ковша, что частично компенсирует физическую нагрузку при больших объемах металла.

Ограничения и преимущества выбранного решения
Уровень автоматизации данной разливочной линии невысок: она содержит значительное количество ручных операций на позициях фиксации и пригруза песчаных форм перед заливкой. При сравнительно больших объемах расплавленного металла требуется предварительная ручная установка утяжелителей и фиксация опок. По этой причине мы рекомендуем подобную конфигурацию лишь некоторым литейным предприятиям с ограниченным бюджетом.

Тем не менее, у схемы есть весомые плюсы:

• Достаточное время охлаждения залитых форм до выбивки.

• Отработанный песок не контактирует с грунтом, что исключает попадание посторонних примесей в оборотную смесь.

• Низкие капитальные и эксплуатационные затраты по всей линии.

Особенности формовки деталей со стержнями
Для отливок, где внутренняя структура центральной части оси не позволяет полностью поднять песок при формовке, эффект песчаной формовки достигается укладкой покрытых песчаных стержней. Таким образом, на одном и том же автомате производятся различные модели и типоразмеры головок осей и ступиц колес для тяжелых грузовых автомобилей. Фотофиксация оборудования выполнялась в сентябре 2016 года во время планового технического обслуживания и фиксации производственных показателей.