Литье в песчано-глинистые формы (ПГС) — одна из наиболее универсальных и востребованных технологий литейного производства, позволяющая изготавливать детали сложной геометрии из серого и высокопрочного чугуна, а также отдельных цветных сплавов. Метод обеспечивает оптимальное сочетание стоимости, технологичности и качества, поэтому широко применяется как для единичного, так и для серийного производства.

ZOOMZU Machinery выполняет изготовление отливок по чертежам заказчика с полным производственным сопровождением проекта. Мы разрабатываем литейную технологию, изготавливаем модельную оснастку, выполняем формовку, плавку, заливку металла, очистку отливок, механическую обработку и контроль качества готовой продукции. Производственные мощности позволяют поставлять изделия заказчикам в России и странах СНГ.

Преимущества литья в песчано-глинистые формы

Где применяется технология

Технические возможности

Как мы работаем (5 шагов)

Почему выбирают ZOOMZU Machinery

Часто задаваемые вопросы

Литье в кокиль — технология изготовления металлических деталей в многоразовых металлических формах, обеспечивающая высокую точность размеров, качественную поверхность и стабильную повторяемость изделий. Данный метод широко применяется при серийном производстве деталей из алюминиевых и других цветных сплавов для машиностроения, энергетики, приборостроения и других отраслей промышленности.

Компания ZOOMZU Machinery выполняет полный цикл производства: анализ конструкторской документации, проектирование литейной технологии, изготовление кокилей, выпуск опытной партии, серийное производство, механическую обработку, термообработку и контроль качества. Мы принимаем чертежи в форматах STEP, DWG, PDF и других распространенных CAD-форматах, а готовая продукция поставляется заказчикам в России и странах СНГ.

Преимущества литья в кокиль

Где применяется технология

Технические возможности

Как мы работаем (5 шагов)

Почему выбирают ZOOMZU Machinery

Часто задаваемые вопросы

Проще всего отличить эти материалы, используя пять простых методов, основанных на внешних признаках и простых тестах.

По виду излома

Самый надёжный способ — разбить деталь или специально отлитую пробу. Рассмотрите свежий излом (не обработанную механически поверхность). У отливок из высокопрочного чугуна (ВЧ) структура на изломе мелкозернистая, цвет — чёрный или тёмно-серый (иногда с серебристым оттенком). Поверхность излома «бархатистая», матовая. У серого чугуна (СЧ) излом явно крупнозернистый, цвет серо-белый, а кристаллы графита имеют характерный металлический блеск (часто заметны крупные блестящие вкрапления).

По обработанной поверхности

Если деталь уже прошла механическую обработку (точёная, шлифованная поверхность), разница тоже заметна. Высокопрочный чугун даёт более чистую, блестящую поверхность с мелкой структурой. Серый чугун выглядит более матовым, «грязным», его структура заметно грубее.

По звуку при ударе

Возьмите любой небольшой металлический предмет (молоток, ключ) и постучите по детали. Высокопрочный чугун издаёт чистый, звонкий, продолжительный звук, похожий на звук удара по углеродистой стали. Эхо такого удара слышно заметное время. Серый чугун, напротив, звучит глухо, «деревянно», без эха. Звук быстро затухает. Этот метод очень удобен для быстрой оценки на месте.

По искрам при шлифовке

Если провести деталью о вращающийся шлифовальный круг (или поднести к нему искру), то форма и цвет искр тоже укажут на тип чугуна. У серого чугуна пучок искр тонкий, короткий, имеет оранжево-красный или тёмно-красный цвет. На конце искр часто видны перьевидные разветвления («кисточки»). Высокопрочный чугун даёт более яркие, длинные и многочисленные искры, напоминающие искры стали.

По прочности на разрыв

Это количественный метод, но он требует специального оборудования — твёрдомера (иногда используют портативные твёрдомеры ударного действия, по которым можно косвенно оценить предел прочности). Для серого чугуна (СЧ) предел прочности при растяжении (σв) составляет 80–340 МПа. Для высокопрочного чугуна (ВЧ) этот показатель лежит в диапазоне 400–900 МПа. Если у вас есть возможность сделать замер твёрдости, вы можете достаточно уверенно различить эти материалы.

Что ещё нужно знать

Имейте в виду, что при промышленной утилизации и приёмке металлолома наиболее распространённым методом является визуально-звуковой контроль прямо на месте. Самый точный из быстрых методов — определение по излому. Если требуется строгое подтверждение (например, для акта экспертизы), необходимо проводить металлографический анализ или хотя бы измерять твёрдость с последующим пересчётом в прочность.

Таким образом, руководствуясь этими пятью простыми признаками, вы сможете без специального лабораторного оборудования достоверно отличить отливку из высокопрочного чугуна от отливки из серого чугуна.

Базовые условия производства

Химический состав высокопрочного чугуна должен контролироваться особенно тщательно — малейшие отклонения приводят к браку. Необходимо жёстко соблюдать технологию начиная со входа сырья, выбора плавильного агрегата, режимов плавки, контроля температуры и заканчивая сфероидизирующей и модифицирующей обработкой в ковше.

Плавильное оборудование

Для получения качественного исходного расплава под ферритный высокопрочный чугун требуется обеспечить три главных условия. Во-первых, стабильный химический состав, точно соответствующий заданным пределам. Во-вторых, хорошее металлургическое качество: расплав должен быть чистым, без окислов и неметаллических включений. В-третьих, высокая температура выпуска: обычно в пределах 1500–1550 °C.

Формовочное оборудование

Важная особенность высокопрочного чугуна — большое графитовое расширение при затвердевании. Эту особенность можно и нужно использовать в производстве, но для этого требуется обеспечить высокую жёсткость и прочность литейной формы. Иначе форма «раздастся» под давлением расширяющегося металла, и отливка получится рыхлой, с усадочными раковинами. Поэтому выбор формовочной линии (особенно важно для безопочных машин и линий с невысокой жёсткостью опок) должен учитывать этот фактор.

Контроль качества сырья

Чушковый литейный чугун

Исходный чугун в чушках должен быть высокоуглеродистым, с низким содержанием кремния, фосфора и серы. Особенно опасны элементы-«спутники» (например, титан, свинец, сурьма), которые даже в малых концентрациях могут полностью подавить сфероидизацию. Необходимо избегать чугуна с крупными пластинами графита и большим количеством шлаковых включений. Выбор марки чугуна (то есть содержания кремния) определяется требованиями к металлической матрице будущей отливки и рецептурой шихты.

Для высокопрочного чугуна требуются специальные марки чугуна с низким содержанием фосфора (P ≤ 0,05%) и серы (S ≤ 0,02%). Обычный литейный чугун (с содержанием P ≤ 0,06% и S ≤ 0,03%) не всегда подходит.

Возврат собственного производства

Переплавлять литники и брак отливок из высокопрочного чугуна можно, но здесь требуется осторожность. Категорически запрещается использовать покупной чугунный лом неизвестного происхождения.

Стальной лом

Стальной лом служит для регулировки содержания углерода. Он может применяться и как основной шихтовой материал (при переплавке на углеродном носителе). Лом должен быть чистым, из углеродистой стали с известным химическим составом. Использование легированных сталей или лома с неизвестной историей недопустимо.

Сфероидизирующие и модифицирующие лигатуры

Сфероидизирующие лигатуры требуются стабильные и однородные по составу. Конкретный тип лигатуры выбирается в зависимости от типа плавильного агрегата, исходного содержания серы в чугуне и температуры выпуска металла.

При плавке в вагранке (из-за более низкой температуры металла, повышенной серы и худшей чистоты расплава) требуются лигатуры с высоким содержанием магния (Mg 7–9%) и редкоземельных металлов (Re 5% или 7%). При плавке в электропечах металлургическое качество расплава лучше, температура выше, поэтому можно использовать лигатуры с меньшим содержанием магния и редкоземельных: например, Mg 6–8% и Re 2–4%. Для тонкостенных мелких отливок применяют лигатуры с Mg 5–7% и Re 1–3%.

Модификаторы (инокулянты) критически важны. Их введение после сфероидизирующей обработки не только устраняет опасность отбела, но и повышает степень сфероидизации, делает графитовые шарики более мелкими, округлыми и равномерно распределёнными. Практика показывает, что эффективность модифицирования тесно связана с составом инокулянта. В России широко используется ферросилиций ФС75. Для повышенной эффективности и длительности действия применяются комплексные инокулянты на основе кремния с добавками бария, стронция, кальция, алюминия, висмута (силикобарий, силикокальций, силикостронций).

Контроль у печи

Выбор химического состава

Структура и свойства высокопрочного чугуна напрямую определяются его химическим составом. Базой является углерод и кремний; содержание марганца, фосфора и серы ограничивается через качество шихты.

Углерод и кремний. Для получения в литом состоянии ферритной матрицы (без отжига) применяют принцип «высокий углерод + низкий кремний + интенсивное модифицирование». Углеродный эквивалент выбирается из компромисса между литейными свойствами и механическими характеристиками. Для ферритного ВЧШГ с содержанием феррита более 80% и недопустимостью отбела углеродный эквивалент поддерживают в пределах 4,3–4,8%. Содержание углерода: 3,3–3,9%. Содержание кремния в исходном расплаве: 1,2–1,6%; после модифицирования: 2,6–3,0%. Важно не перевысить кремний, так как он упрочняет феррит, но одновременно делает его хрупким и снижает пластичность и ударную вязкость.

Марганец. Он способствует образованию перлита и упрочняет феррит, но резко ухудшает пластичность и ударную вязкость. Для ферритного чугуна марганец должен быть минимальным, обычно менее 0,4%. Для тонкостенных отливок — менее 0,2%.

Фосфор и сера. Они однозначно вредны. Фосфор создаёт хрупкую фосфидную эвтектику по границам зёрен, резко снижая ударную вязкость и пластичность. Сера препятствует сфероидизации. Требования: фосфор менее 0,06%, сера в исходном чугуне до обработки менее 0,04%, после обработки — менее 0,02%.

Остаточный магний и редкоземельные металлы. После обработки в чугуне должно сохраняться определённое количество остаточных магния (действует непосредственно на сфероидизацию) и РЗМ (служат для рафинирования, дегазации, связывания серы и нейтрализации вредных примесей). Однако магний и РЗМ — сильные карбидообразователи. Их избыток ухудшает форму графита, провоцирует отбел и дефекты (шлаковые включения, усадочные раковины, подкорковые пузыри). Поэтому принцип: при гарантированной сфероидизации остатки магния и РЗМ должны быть минимально возможными. Обычно остаточный магний: 0,03–0,05%, остаточные РЗМ: 0,02–0,03%.

Сфероидизирующая и модифицирующая обработка

Для успешной сфероидизации следует соблюдать ряд правил.

Конструкция разливочного ковша должна отвечать технологии. Рекомендуемое соотношение высоты к диаметру полости ковша: 1,0–1,2 (для лучшего усвоения магния). На дне ковша должна быть выемка («колодец») или порог для размещения лигатуры.

Лигатуру дробят на куски подходящего размера. Слишком мелкая фракция быстро всплывает и окисляется (не усваивается), слишком крупная медленно растворяется, затягивает реакцию и снижает температуру металла. Калибр кусков зависит от массы обрабатываемого металла. Лигатуру дробят в день плавки и не хранят долго, особенно во влажных условиях.

Количество добавляемой лигатуры определяется типом плавильного агрегата, температурой выпуска и содержанием серы в исходном чугуне. При электроплавке перед выпуском необходимо тщательно удалить шлак с зеркала металла в печи.

Способ обработки должен быть рациональным. При заливке лигатуру помещают в «колодец» и плотно засыпают сверху модифицирующим ферросилицием и чугунной стружкой. Ковш перед загрузкой лигатуры не должен быть раскалён докрасна (во избежание окисления лигатуры). При заливке струя металла не должна бить прямо в лигатуру. Подача металла должна быть равномерной, без перерыва, не слишком бурной и не слишком слабой. Количество залитого металла должно быть точным (допустимо не более 5% отклонения). Сразу после окончания реакции сфероидизации ковш прикрывают, вводят шлакоуловитель, перемешивают металл и удаляют шлак. Затем производят модифицирующую обработку (инокуляцию).

Главная задача модифицирования — устранение отбела, который провоцируется сфероидизирующими элементами, а также дополнительное улучшение сфероидизации, измельчение и равномерность распределения графитовых шариков. Разные инокулянты, их дозировки, способы и время ввода сильно влияют на свойства. Наилучшие результаты даёт многократное модифицирование, в том числе так называемое «инстантное» (потоковое или в литниковую чашу). Рекомендованная схема: инокуляция в ковш (первичная) + инокуляция плавающим ферросилицием на зеркало металла (вторичная) + инокуляция при заливке в ковш-дозатор или литниковую чашу (третичная). Практика подтверждает высокую эффективность такой схемы.

Контроль в ковше у печи

Качество сфероидизации можно оценивать несколькими методами. Классический метод — заливка треугольной пробы (обычно заливают вертикально или горизонтально). После застывания и охлаждения пробы до тёмно-красного каления её гасят в воде и разбивают. При хорошей сфероидизации излом имеет характерные усадочные впадины по бокам, мелкозернистое строение, серебристо-серый (серебристо-белый) цвет, матовый, при ударе слышен «звон стали» и ощущается запах карбида. Наличие единичных мелких чёрных точек означает неполную сфероидизацию. Серый цвет излома, крупное зерно, множество чёрных пятен и глухой звук указывают на несфероидизированный чугун.

Современные методы — экспресс-металлография у печи (шлиф залитой пробы). Степень сфероидизации должна быть не ниже 2 (по шкале). Также применяются спектральные анализаторы, позволяющие за две минуты получить точный и полный химический анализ расплава.

Особенности конструирования литниково-питающей системы

Литниковая система для высокопрочного чугуна должна проектироваться с учётом его специфических свойств. После сфероидизирующей обработки образуется много густого шлака, поэтому в системе необходимо предусматривать шлакоуловители, перегородки и другие меры шлакоулавливания. Чугун склонен к вторичному окислению — при турбулентном движении и разбрызгивании струи образуются оксидные плёнки («вторичный шлак»). Поэтому важна спокойная, горизонтальная, нижняя подводка металла в форму.

Благодаря графитовому расширению, при жёсткой форме можно получить отливку без прибыли (если масса и конфигурация позволяют). Однако ВЧШГ имеет кашеобразный характер затвердевания, и протяжённость зоны эффективного питания прибыли невелика. Поэтому при необходимости ставят несколько прибылей или комбинируют прибыли с холодильниками.

Исходя из этого, для ВЧШГ обычно применяют полузакрытые или открытые литниковые системы.

Скорость охлаждения отливки в форме зависит от времени выбивки. Разное время выбивки даёт разную металлическую основу. Для получения ферритной структуры в литом состоянии мало иметь сырую песчаную форму с достаточной податливостью. Важно обеспечить длительную выдержку отливки в форме для замедленного охлаждения. Как минимум, необходимо остудить отливку в форме до температуры ниже 650 °C — только после этого её можно выбивать из формы.

За последнее десятилетие активного развития технологии автоматической формовки, автоматической заливки и автоматического смесеприготовления достигли высокой степени зрелости. Сегодня большинство формовочных линий работают по принципу: пневматический вдув песка + гидравлическое уплотнение для автоматического изготовления песчаных форм.

Вертикальная опочная формовочная машина

Это оборудование использует сжатый воздух для вдува формовочной смеси в формовочную камеру с модельной оснасткой в вертикальной плоскости. Отсюда и название — вертикальный вдув.

Как работает:
После завершения вдува смесь внутри формовочной камеры уплотняется гидравлическим цилиндром в горизонтальном направлении.

Преимущества:

• Очень высокая производительность — до 300–500 форм в час.

• Идеальна для крупносерийного производства простых отливок.

Для каких отливок подходит:

• Строительный крепёж,

• Элементы канализации,

• Чугунная арматура и фитинги.

Ограничения и требования:

• Высокая стоимость оборудования и эксплуатации.

• Жёсткие требования к качеству формовочной смеси (необходима мощная, хорошо отлаженная система подготовки «сырой» смеси — green sand).

• Нужна быстрая заливка форм и высокая производительность плавильного оборудования (электропечи достаточной ёмкости).

Горизонтальная опочная формовочная машина

Этот тип машин тоже использует вдув песка сжатым воздухом и гидравлическое уплотнение. Главное отличие: модель делит формовочное пространство на верхнюю и нижнюю опоки в горизонтальном положении.

Как работает:
Готовая форма находится в горизонтальном положении, и заливка металлом тоже происходит в горизонтальной плоскости.

Преимущества:

• Удобство установки стержней (опускание стержней — core setting).

• Быстрая переналадка на другую модель.

• Гибкий режим работы: можно формовать днём (когда дороже электричество), а заливать ночью.

• Относительно низкие инвестиции и низкая стоимость эксплуатации.

• Широкая номенклатура отливок.

Производительность: 60–120 форм/час.

Для каких отливок подходит:

• Мелкие и средние отливки,

• Относительно сложные фасонные детали.

Дополнительно:
Машины этого типа во многом стали прямой заменой ручной формовки по сырой земле. Они позволяют надёжно контролировать качество и снижать себестоимость отливки.

Многоконтактная статическая прессовая линия

Это наиболее технологичный и дорогой вариант. Смесь засыпается в опоку, а затем уплотняется несколькими гидравлическими элементами (плитками) под высоким давлением.

Как работает:
Готовая форма с опокой (не извлекается из опоки) движется как единое целое через все операции: транспортировку, опрокидывание, сборку, заливку.

Преимущества:

• Отличное равномерное уплотнение по всему объёму формы.

• Низкий уровень шума в работе.

• Высокий выход годного.

• Позволяет формовать самые сложные отливки (глубокие полости, сложная конфигурация).

Производительность: 40–110 форм/час (зависит от размера опоки и сложности).

Для каких отливок идеально подходит:

• Блоки цилиндров двигателей,

• Тормозные барабаны,

• Другие сложные автомобильные отливки.

Ограничения и требования:

• Самая высокая стоимость линии и эксплуатации.

• Требует больших площадей цеха.

• Высокая автоматизация — формовка и заливка идут синхронно, нужна бесперебойная работа плавильного и заливочного оборудования.

• Используется в основном на крупных литейных заводах.

Краткое сравнение в таблице

Как выбрать линию?

Выбор типа линии определяется тремя главными факторами:

1. Номенклатура и сложность отливок (простые, средние, сложные).

2. Объём производства (тысячи тонн в год или десятки тысяч).

3. Доступный бюджет и площадь цеха.

Практический совет:

• Для массового выпуска простого крепежа и фитингов — вертикальная линия (дорого, но быстро и много).

• Для универсального цеха со средней номенклатурой и ограниченным бюджетом — горизонтальная машина без опоки (золотая середина).

• Для сложного автомобильного литья и максимального качества — многоконтактная статическая линия (дорого, качественно, технологично).

Если у вас остались вопросы по подбору формовочной линии для ваших задач, обратитесь к нашим технологам — мы поможем рассчитать требования к смеси, производительность и бюджет.

Сменная деталь для горизонтальной формовочной машины. Формирует литниковую воронку, снижает эрозию песчаной формы при заливке.

Коммутационная аппаратура, защита цепей управления и силовой части формовочного автомата.

Пневмоаппаратура для системы засыпки песка, толкателей форм, выдвижения опок, работы заслонок.

Программируемый логический контроллер для управления циклом формовки, синхронизации с линией, сбора данных.

Оригинальные гидрораспределители, предохранительные клапаны, насосы переменной производительности для литейных машин.

Siemens (частотный двигатель)

YUKEN (гидроблок)

Привод гидравлики уплотнения и перемещения опок. В комплекте: насос, клапаны, бак, фильтр.

Зачем крупному литью своя машина
Значительная доля литейных производств работает с крупносерийным выпуском габаритного чугунного литья — от крышек и колец канализационных люков до декоративных парковых решеток, каминных топок, пожарных гидрантов и противовесов для спецтехники. Традиционные процессы (в том числе ХТС по холоднотвердеющим смесям) не всегда дают нужную производительность и экономику. Переход на автоматическую формовку в сырые песчано-глинистые смеси требует оборудования, способного стабильно формовать опоки с размером песчаной камеры в диапазоне 750–1600 мм. Представленная машина закрывает эту потребность: двусторонний пескострел обеспечивает полное и равномерное заполнение даже при максимальном ходе пескоструйного тракта, исключая непроколы в углах и у модельной оснастки.

Проверенная надежность и референции
По состоянию на ноябрь 2023 года мы поставили 86 единиц данных крупногабаритных машин с двусторонним пескострелом на внутренний рынок и в зарубежные страны. Максимальный реализованный типоразмер песчаной камеры достигает 1620 мм. В промышленной эксплуатации находятся два флагманских автомата с размером опок 1620×1400 мм, запущенные на литейных предприятиях в регионах Гуандун и Шаньдун. Оборудование получило широкое признание технологов за стабильность цикла и качество уплотнения. Эти внедрения подтверждают правильность выбранного вектора на освоение двусторонней пескоструйной технологии и готовность платформы к масштабированию под индивидуальные требования заказчика.

Механика точности: устойчивость без смещений
При разработке кинематики особое внимание уделено балансировке нижней плиты. Движение осуществляется через мощный гидроцилиндр, выталкивающий опоку на 2/3 ее хода. Для исключения перекосов и изгибающих напряжений в выдвинутом положении служит усиленная удлинительная платформа. Она подхватывает низ опоки, работая как механический захват, и переводит конструкцию в идеально сбалансированное, разгруженное состояние. Такая архитектура исключает провисание камеры и микросдвиги, гарантируя ювелирную соосность при закрытии «верха» и «низа» даже после сотен тысяч циклов. С обеих сторон нижней камеры смонтированы прецизионные рельсовые направляющие вкупе со стальными упорными роликами, обеспечивающие плавность скольжения и защиту от люфтов.

Техническая эволюция и адаптация
Модель официально поставляется литейным предприятиям с 2019 года и стала логичным развитием традиционной однопозиционной горизонтальной машины. В настоящий момент инженерная платформа масштабирована: конфигурация с выдвижным низом доступна как для классических автоматов с одним пескодувом, так и для двухкамерных крупногабаритных машин и систем с раздельным уплотнением верха и низа. Это позволяет модернизировать практически любую автоматическую линию под задачи точной посадки стержня. Конструктивно станок оснащен двумя независимыми комплектами масляных цилиндров, синхронизирующих перемещение и прессование верхней и нижней опок. Хотя это несколько повышает себестоимость производства по сравнению с бескассетными аналогами, выигрыш в удобстве работы с оснасткой и стабильность разборки-сборки форм полностью окупают инвестиции.

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.

1. Точный контроль работы оборудования
Управление двигателями реализует прецизионный запуск, останов и регулировку скорости каждого привода линии: моторов ленточного конвейера, ковшового элеватора, роторного пескомешателя, вентилятора пылеулавливающей установки, привода охлаждающей ленты и прочих. Это гарантирует перемещение песка между агрегатами строго по заданному циклу и с расчетной скоростью, обеспечивая непрерывность и стабильность производства. Контроль подачи регулирует количество материала, поступающего на каждый этап обработки, чтобы объем песка соответствовал технологическим требованиям и исключал ухудшение качества и эффективности обработки из-за избыточной или недостаточной загрузки.

2. Оптимизация производственного процесса
Оператор может гибко настраивать параметры процесса под конкретную рецептуру смеси: время перемешивания, дозирование воды, интенсивность вентиляции и охлаждения. Это позволяет быстро адаптировать линию под различные виды литья и оперативно корректировать режимы в ходе замеса. Электронная система ведет запись и архивацию производственных данных: времени работы оборудования, журналов неисправностей, значений технологических параметров. Анализ этих записей служит основой для совершенствования технологии и планирования технического обслуживания, повышая общую эффективность и качество продукции при снижении производственных издержек.

3. Внедрение автоматизированных операций
Программирование логики процессов объединяет все этапы — просеивание, смешивание, охлаждение, транспортировку — в полностью автоматизированный цикл с минимальным ручным вмешательством. Это кратно повышает производительность и стабильность свойств формовочной смеси. Параллельно система ведет мониторинг состояния каждого агрегата в реальном времени. При возникновении неисправности она точно локализует проблемный узел, выдает сигнал тревоги и автоматически выполняет защитные действия — вплоть до отключения аварийного оборудования, предотвращая каскадное развитие отказа и давая ремонтному персоналу четкую картину для оперативного вмешательства.

4. Обеспечение безопасности производства
Система реализует блокировки безопасности: оборудование запускается только при соблюдении всех предусмотренных условий — например, при закрытых защитных дверцах и кожухах. Это исключает несчастные случаи из-за ошибочных действий оператора или скрытых неисправностей. Защита от перегрузки автоматически отключает питание или снижает обороты при превышении допустимых токов, предохраняя двигатели и механические узлы от повреждений и предотвращая угрозы безопасности, вызванные перегрузкой оборудования.

Конструктив и компонентная база
Шкаф управления имеет степень защиты IP54 (пылезащита — уровень 5, водонепроницаемость — уровень 4), что обеспечивает высокую герметичность корпуса и эффективно предотвращает попадание пыли и частиц внутрь, гарантируя надежную защиту электронных компонентов в жестких условиях литейного цеха.

В стандартной комплектации применяются:

• ПЛК и защитные устройства Siemens;

• Контакторы и реле Schneider Electric (серия LC1D);

• Модули и частотные преобразователи ABB, устройства плавного пуска (серия ACS);

• Таймеры Chint.

По требованию заказчика система может быть укомплектована электрическими компонентами любых других производителей с учетом привязки к локальному рынку запчастей и сервисной базе в регионе эксплуатации.

Место в системе пескоподготовки
Рукавный фильтр является обязательным вспомогательным оборудованием стандартной линии обработки как сырых песчано-глинистых, так и сухих формовочных смесей. В типовой компоновке задействуются два фильтра с разным объемом прокачиваемого воздуха: один на стадии просеивания и охлаждения старого песка, второй — на стадии вибрационной выбивки и транспортировки. Оборудование соединяется с источниками пыления всасывающими трубами. Объем воздуха подбирается расчетным путем исходя из часовой производительности системы, длины трассы, количества подсоединяемых патрубков и числа рукавов. Основная задача — своевременно удалять из оборотного песка пылевидную фракцию, остатки сгоревших оболочковых стержней и горячие газы. Без этого формовочный песок теряет газопроницаемость и текучесть, что критично при многократном циклическом использовании в автоматической формовке.

Рекомендации по установке
При компоновке линии обработки влажного песка предпочтительна выносная установка фильтра вне цеха. Это экономит производственную площадь и минимизирует длину всасывающих магистралей.

Области применения в литейном цехе

1. Производство песка и пескоподготовка. На этапах дробления, грохочения, охлаждения и транспортировки образуется значительное количество пыли. Фильтр собирает ее непосредственно в точке генерации.

2. Процесс плавки. В плавильных печах при расплавлении металла выделяется большой объем дыма и тонкодисперсной пыли. Рукавный фильтр эффективно улавливает эти выбросы, поддерживая качество воздуха в плавильном отделении.

3. Процесс заливки. При контакте жидкого металла с формовочной смесью интенсивно выделяются дым и газы. Фильтр оперативно улавливает их, сохраняя чистоту на заливочном участке.

4. Очистка отливок. Выбивка, дробеметная и пескоструйная очистка сопровождаются мощным пылеобразованием. Импульсный фильтр собирает пыль непосредственно от очистного оборудования, снижая нагрузку на персонал и улучшая санитарные условия.

Состав оборудования

1. Пылесборный корпус. Сварная конструкция из стальных листов с внутренними перегородками для разделения рабочих зон. Корпус герметичен для исключения утечек пыли.

2. Зольный бункер. Расположен в нижней части, служит для сбора стряхнутой пыли. Оснащен разгрузочным клапаном для регулярного удаления накоплений.

3. Фильтровальные мешки. Основной рабочий элемент из высококачественного фильтрующего материала с отличной фильтрующей способностью и коррозионной стойкостью. Мешки поддерживаются внутренним каркасом, формируя фильтрующий слой.

4. Система импульсной регенерации. Подает сжатый воздух в мешки через импульсные клапаны по команде системы управления. Обеспечивает автоматическую очистку без остановки фильтрации.

5. Входной и выходной патрубки. Вход оснащен направляющей пластиной для равномерного распределения запыленного потока. Выход соединен с вытяжным каналом для выпуска очищенного газа в атмосферу.

Техническое обслуживание
Для стабильной работы и продления ресурса фильтра необходимы:

1. Регулярная ревизия фильтровальных мешков на предмет износа и повреждений со своевременной заменой.

2. Периодическая очистка зольного бункера от накопившейся пыли.

3. Проверка работоспособности импульсных клапанов и системы управления.

4. Смазка и протяжка узлов трансмиссии и крепежных элементов.

Конструкция и привод
Барабанный пескоструйный аппарат включает корпус барабана, отдельную секцию пескоструйной обработки с крышкой, опорную раму, передаточный механизм, спиральную направляющую футеровку, загрузочное отверстие и выходное отверстие для отливки. Привод реализован через комбинацию опорных колес: главное ведущее опорное колесо находится в непосредственном фрикционном контакте с роликовой направляющей цилиндра, обеспечивая плавное вращение без жесткой кинематической связи.

Типоразмерный ряд
Оборудование представлено двумя моделями:

• L31 — однослойный пескоструйный охлаждающий барабан диаметром 1400–1800 мм. Предназначен для выбивки, охлаждения и предварительной очистки малых и средних отливок, чувствительных к ударным нагрузкам.

• L32 — двухслойный пескоструйный охлаждающий барабан диаметром 2800–3200 мм. Обеспечивает высокую производительность сброса песка. Звездообразные чугунные блоки во внутреннем и внешнем барабанах циркулируют, обволакивают и смягчают удары, интенсивно трутся об отливку, давая превосходный эффект предварительной очистки поверхности и питателей.

Обе модели ориентированы на системы обработки формовочной смеси производительностью свыше 40 тонн старого песка в час, то есть обслуживают формовочные линии с темпом более 120 форм в час.

Принцип работы и три стадии процесса (на примере L32)
Барабан медленно вращается вокруг горизонтальной оси. Залитая форма под действием центробежной силы поднимается по внутренней стенке до определенной точки, после чего срывается и падает по расчетной траектории, ударяясь о футеровку и другие отливки. Одновременно спиральная направляющая продвигает материал к разгрузочному отверстию. Совместное действие этих двух движений завершает измельчение песчаной формы и отделение песка.

Спиральная линия футеровки имеет три высоты зуба по длине барабана: 175 мм, 75 мм и 25 мм. В сочетании с разделительной втулкой, формирующей внутренний цилиндр, это разделяет весь процесс на три этапа.

Этап 1 — Прокатка и вибрационное дробление.
Высота спирали 175 мм на протяжении 14 витков футеровки. Главная задача — быстрое разрушение песчаной формы и просеивание старого песка через мелкие отверстия футеровки. Интенсивное перекатывание отливок и комьев смеси обеспечивает первичное измельчение внешних песчаных масс.

Этап 2 — Очистка от оксидной пленки.
Высота спирали уменьшается примерно до 25 мм на длине 7 витков. Направляющий эффект ослабевает, осевая скорость отливки замедляется, и формируется плотное накопление. Звездообразные чугунные блоки вступают в полный контакт с поверхностью отливок. При скорости вращения барабана около 3 об/мин они посредством трения и сжатия удаляют песчаные стержни из внутренних полостей, а также оксидный слой и спекшуюся корку с поверхности отливки.

Этап 3 — Разделение.
Формовочный песок уже достаточно тщательно удален, и основная цель — отделить звездообразный чугун, головки стержней и прочие включения от отливки. Разделительная втулка лишена направляющей спирали, а высота изолирующей стенки достаточна, чтобы замедлить осевое движение и не допустить выноса звездообразного чугуна вместе с отливкой. Литник и питатель после такой обработки могут напрямую возвращаться в плавильную печь без дополнительной очистки. Звездообразный чугун используется многократно; добавка свежего составляет лишь 3–5% для компенсации износа.

Преимущество перед вибрационной выбивкой
На вибрационной решетке центр тяжести отливки всегда стремится занять нижнее положение, что затрудняет переворачивание и делает практически невозможной качественную очистку внутренних полостей и верхней поверхности. Во вращающемся барабане отливка постоянно переворачивается, а воздействие звездообразного чугуна обеспечивает равномерную обработку всех поверхностей. Скорость вращения регулируется в диапазоне 3–5 об/мин в зависимости от соотношения песка и металла и геометрии отливок, что исключает чрезмерное истирание.

Охлаждение и аспирация
В процессе очистки измельченный песок движется вместе с отливкой в текучем состоянии. Система распыления воды предварительно охлаждает горячую отливку и старый песок непосредственно в барабане. Горячий воздух, пар, дым и пыль отсасываются всасывающей трубой, установленной над входным концом цилиндра. Это ускоряет охлаждение и обеспечивает приемлемую рабочую среду вокруг оборудования.

Почему критичен контроль температуры оборотки
В литейной технологии песок с температурой выше 71°C классифицируется как горячий. Практика показывает: уже в диапазоне от 48,8°C до 71°C в процессе смешивания возникает температурная несовместимость компонентов. Бентонит теряет способность к равномерной гидратации, вода испаряется неконтролируемо, и добиться стабильных свойств формовочной смеси становится крайне затруднительно. Если горячий песок после выбивки не охладить эффективно и быстро вернуть в формовочный цикл, это гарантированно приведет к дефектам отливок — от поверхностных ужимин до газовой пористости и рыхлот. Двухдисковая мешалка-охладитель является как раз тем оборудованием, которое оперативно сбивает температуру оборотки до значений, безопасных для ввода в пескомешатель и последующей подачи на формовочный автомат. В штатных условиях данная машина интегрируется в систему обработки влажного песка производительностью до 40 тонн в час.

Рабочий цикл
Высокотемпературный песок после выбивки форм проходит стадию дробления комьев на барабанном грохоте и поступает на увлажнение. Увлажненная до содержания влаги порядка 4–5% горячая оборотная смесь подается через загрузочное отверстие в корпус охладителя. Каждый поток песка находится в машине около двух минут. За это время материал тщательно перемешивается скребками и движется внутри чаши по двум круговым траекториям. Одновременно воздуходувка, установленная в нижней части правой стенки охлаждающей камеры, через воздуховоды подает холодный воздух в вентиляционные отверстия, расположенные у дна резервуара с внутренней стороны. Холодный воздух пронизывает слой песка, переводя его в кипящее состояние и забирая тепло. Нагретый воздух и водяной пар отсасываются вытяжным вентилятором через верхний вытяжной канал.

На выходе охлажденный старый песок достигает трех уровней однородности: равномерной температуры, умеренной и стабильной влажности, однородного компонентного состава. Это создает идеальные стартовые условия для финишного смешивания и гарантирует получение формовочной смеси со стабильными технологическими свойствами от замеса к замесу.

Зачем нужна магнитная сепарация в обороте песка
При литье в песчаные формы формовочная смесь после выбивки собирается вибрационным грохотом и возвращается в систему пескоподготовки для повторного использования. Однако в отработанном песке неизбежно присутствуют железная стружка, осколки литников, остатки прибылей и мелкий металлический мусор из зоны заливки. Если не удалить эти включения, они повредят рабочие органы смесителя, забьют пескострельные отверстия формовочного автомата и приведут к поверхностным дефектам отливок. Именно для сбора этих примесей в технологическую цепочку встраиваются магнитные сепараторы.

Компоновка в системе пескоподготовки
Как правило, в линии обработки старого песка устанавливается два-три последовательных уровня магнитной сепарации. Количество и тип сепараторов подбираются исходя из производительности системы и ширины конвейерной ленты. Наиболее распространены два типа оборудования на постоянных магнитах:

• Барабанный магнитный шкив, встраиваемый в приводной или натяжной ролик конвейера;

• Подвесной ленточный сепаратор, размещаемый над трассой транспортировки.

Данная модель относится ко второму типу. Сепаратор проектируется и устанавливается над конвейерной лентой сбора старого песка либо над роликовыми узлами на концах трассы. Проходящий под ним слой песка попадает в зону действия магнитного поля. Железные включения притягиваются к поверхности сепаратора, а очищенный песок беспрепятственно движется дальше по технологической цепочке. Накопленный металл периодически сбрасывается в приемный бункер. Своевременное и эффективное отделение примесей предохраняет смесители, элеваторы и формовочные автоматы от абразивного износа и механических повреждений.

Принцип работы и компоновка
Материал равномерно подается из питателя в загрузочное отверстие верхней камеры. Под действием линейной вибрации он перемещается к разгрузочному торцу. Фракция, прошедшая сквозь сито, попадает в нижнюю камеру и выгружается через выпускной патрубок. Надрешетный продукт и примеси, размер которых превышает ячейку, продолжают движение до отводного отверстия и удаляются из цикла. Конструкцией предусмотрены три варианта выгрузки отходов: передняя, задняя и правая — под компоновку конкретного участка. Оборудование отличается низким энергопотреблением, высокой производительностью и полностью закрытым исполнением, исключающим пыление. Штатно комплектуется патрубком для подключения к цеховой системе аспирации, что попутно обеспечивает охлаждение и обеспыливание оборотного песка.

Ситовое полотно и его фиксация
Сетка выполнена плетением из марганцовистой стали марки Mn65-Q. Поверхность полотна плоская, без выступающих узлов переплетения основы и утка, что дает равномерное распределение нагрузки по всей площади. Исходная твердость HB180–230 сочетается с высокой пластичностью и ударной вязкостью. В процессе работы под действием интенсивного трения и ударов поверхностный слой получает наклеп — твердость возрастает до HRC60 и выше. При износе наружного слоя наклеп вновь образуется на обнажившейся поверхности, обеспечивая длительный ресурс без хрупкого разрушения.

Система крепления и натяжения сетки:

• Винтовой механизм с гайкой облегчает демонтаж и установку крюков и сеточных элементов.

• Вращение патрона на валу через резиновую прокладку прижимает сетку к нижней поверхности, позволяя точно регулировать натяжение и выравнивать разницу высот на отдельных участках.

• Фиксирующие пластины, прижимные бруски, деревянные клинья и резиновые уплотнения жестко фиксируют полотно, исключая вторичные колебания сетки и гарантируя эффективную передачу вибрации от корпуса.

Такая конструкция обеспечивает плотное прилегание сетки к корпусу, высокую эффективность рассева и возможность адаптации конфигурации сита под различные задачи. Вибрационный шум минимален, грохот обладает хорошей сейсмоустойчивостью и позволяет обрабатывать глинистый песок с полной вибрационной проработкой на большой длине транспортировки.

Ковшовый элеватор обычно устанавливаются в замкнутых системах пневмотранспорта и пылеудаления, поэтому важно предусмотреть подключение к аспирации.

Состав оборудования
Элеватор состоит из следующих узлов: загрузочный бункер (башмак), приводное устройство, верхний и нижний барабаны (или звездочки при цепной тяге), термостойкая лента (или тяговая цепь) с закрепленными ковшами, натяжное устройство и закрытый корпус-кожух. Высота подъема, производительность и габариты рассчитываются индивидуально под мощность конкретной системы обработки песка и компоновку смежного оборудования. Каждый элеватор оснащается внутренними противооткатными роликами, исключающими сход ленты, и сервисными дверцами для удобства очистки, ревизии и технического обслуживания.

Привод и защита от обратного хода
Передаточный механизм построен на цилиндрическом редукторе с ограничителем хода. Такая компоновка делает трансмиссию компактной, обеспечивает плавный пуск и равномерное движение, а главное — защищает мотор-редуктор и тяговый орган от рывков и ударных нагрузок. Ограничитель обратного хода удерживает загруженный материал в неподвижном состоянии при остановке привода, исключая самопроизвольное обратное движение ленты под весом груза.

Система натяжения
Нижняя секция элеватора оборудована мощным молотковым натяжным устройством с болтовой тонкой регулировкой. Механизм поддерживает постоянное автоматическое натяжение: при вытяжке ленты в процессе эксплуатации натяжение компенсируется без вмешательства оператора, предотвращая пробуксовку. Бункер имеет конструктивный допуск, защищающий нижний вал и компоненты при случайном заклинивании. Вес противовесов с обеих сторон рассчитывается исходя из балансировки нижнего барабана, а прецизионные регулировочные болты обеспечивают строгую соосность и исключают увод ленты во время работы.

Антикоррозийная защита
После завершения сварочно-сборочных работ и полировки поверхностей корпус элеватора подвергается равномерному антикоррозийному напылению. Окраска разделяется на обработку днища и наружное покрытие. Цвет наружного слоя подбирается в единой гамме всей системы пескоподготовки либо по согласованию с заказчиком.

Типы выбивных машин в системе пескоподготовки
Наиболее распространены две компоновки: с неподвижной боковой выгрузкой и с транспортирующей нижней выгрузкой. В паре с горизонтальными формовочными линиями с разъемным механизмом преимущественно применяется конвейерный тип с нижней выгрузкой и вибрационным транспортирующим потоком. Здесь отливка, освобожденная от песка, под действием возбуждающей силы движется по наклонной решетке в заданном направлении до падения в приемный контейнер или на сборочный конвейер.

Принцип работы
В основе — комбинация инерционных и упругих сил, генерируемых вибрационным двигателем. Два мотора работают во встречном синхронном режиме: горизонтальные составляющие силы взаимно уравновешиваются, а вертикальная результирующая заставляет опорный корпус совершать синусоидальные колебания с заданным ускорением и частотой. Эксцентриковые блоки вибромоторов создают разнонаправленное движение вверх-вниз и влево-вправо. Когда опока попадает на вибрирующую решетчатую деку, высокочастотная вибрация эффективно разрушает спекшуюся песчаную корку и удаляет пригарную смесь с поверхности отливки. Между внутренней стенкой корпуса и декой выдерживается расчетный зазор, обеспечивающий свободный ход колебаний без заклинивания.

Конструкция и материалы
Рама решетки изготовлена из утолщенных антихрупких стальных плит, прошедших отжиг для снятия внутренних напряжений. Конструкция обладает высокими динамическими характеристиками, сейсмической стойкостью и рассчитана на длительную работу в условиях знакопеременных нагрузок. Простота устройства и умеренные инвестиционные затраты делают данный тип выбивной машины оптимальным выбором для большинства литейных цехов. При монтаже оборудование оснащается системой пылеулавливания и проходит герметизацию с шумоизоляцией, что соответствует требованиям экологичного и зеленого литейного производства.

Устройство и принцип действия
Основной рабочий орган — шестиугольное цилиндрическое сито, установленное под углом к горизонту. Конструкция включает: несущую раму, раму ситового барабана, шестигранную призматическую обечайку с натянутой сеткой, привод вращения, загрузочный бункер с вибромотором и разгрузочный бункер в нижней части. Снаружи барабан закрыт пылезащитным кожухом с двумя ревизионными смотровыми люками.

При непрерывном вращении барабана горячий отработанный песок поступает через загрузочный бункер внутрь. В процессе пересыпания по граням шестигранника комья и спекшиеся конгломераты многократно ударяются о ребра и друг о друга, разрушаясь до исходной зернистой фракции. Раздробленный песок проваливается сквозь ячейки сита и уходит на следующую ступень переработки. Крупные неподдающиеся включения — затвердевшие остатки оболочковых стержней, мелкий металлический сор, куски спекшегося песка — под действием наклона скатываются в торец барабана и собираются в мешки для утилизации. Пыль и горячий воздух отсасываются через вытяжную вентиляцию в систему пылеулавливания, что одновременно сбивает температуру оборотки.

Почему шестигранник, а не цилиндр
На раннем этапе развития оборудования применялись цилиндрические барабанные грохоты. Однако практика показала: при высокоскоростном вращении именно шестигранная призма создает каскад ударных столкновений. Комья не просто катятся по гладкой стенке, а подбрасываются и бьются о грани, что дает значительно лучший эффект дробления спекшихся кусков.

Надежность и обслуживание
Сито изготовлено из высокопрочной холоднотянутой сетки из нержавеющей стали диаметром 3,5 мм, отвечающей требованиям по износостойкости, ударной вязкости и коррозионной стойкости. Сетка натягивается на каркас с двух сторон болтовыми стяжками, плотно прилегает к раме, исключая просыпи песка, и при этом легко демонтируется для замены. Такая конструкция гарантирует упругость полотна и стабильность ячейки на всем сроке службы.

Зачем нужна эта операция
Отработанный песок после заливки содержит обгоревшие стержневые остатки, зернистые скопления и затвердевшие комья. Если пропустить стадию грохочения, эти включения попадут прямо в формовочную смесь. На автоматической формовочной линии это приводит к осыпанию полости формы после извлечения модели, поверхностному браку отливок и снижению выхода годного.

Устройство и принцип работы

Установка работает по принципу псевдоожиженного (кипящего) слоя: горячая смесь попадает на вибрирующую перфорированную плиту, продувается воздухом снизу, за счёт чего интенсивно охлаждается, а пыль и влага удаляются вытяжной системой в рукавный фильтр.

Корпус станка разделен горизонтальной наклонной кипятильной плитой с перфорацией типа «рыбья чешуя» на две камеры: верхнюю — охлаждающую и нижнюю — воздухозаборную. С обеих сторон корпуса смонтированы группы вибрационных двигателей. Дополнительно станок оснащен системой обдува (нагнетательный вентилятор) и системой отвода воздуха (вытяжной вентилятор с подключением к пылеулавливающей установке).

Цикл работы:

1. Рыхлый высокотемпературный песок через загрузочное отверстие поступает на вибрирующую кипятильную плиту.

2. Под действием направленной вибрации моторов песок движется вперед по уклону плиты.

3. Одновременно нагнетательный вентилятор подает холодный воздух в нижнюю камеру. Поток продавливается через чешуйчатые поры в плите в верхнюю камеру, приводя слой горячего песка в псевдоожиженное (кипящее) состояние.

4. Холодный воздух и раскаленная песчинка находятся в полном контакте. Интенсивность теплообмена в кипящем слое в 6–10 раз выше, чем в статическом насыпном, что обеспечивает быстрое и равномерное охлаждение.

5. Горячий воздух, водяной пар и пыль отсасываются вытяжным вентилятором, проходят через систему пылеочистки и выбрасываются в атмосферу.

6. Охлажденный и обеспыленный песок непрерывно сходит через выпускной патрубок и готов к подаче в магистраль оборотной смеси или бункер смесителя.

Итог — стабильный по температуре и гранулометрии песок на входе в пескомешатель, что напрямую влияет на повторяемость качества формовочной смеси и снижение брака формовки.

Конструкция и состав
Смеситель состоит из массивного основания, чаши корпуса с боковой разгрузочной и сервисной дверцей, нижнего двухсекционного S-образного лопастного вала, верхнего высокоскоростного ротора, пылезащитного кожуха и полностью автоматической электрической системы управления. В состав также интегрированы: тензометрический весовой бункер для сырья, узел взвешивания вспомогательных материалов, автоматическое устройство количественного добавления воды и затвор для оперативного отбора проб песка.

На корпусе симметрично смонтированы два роторных механизма с прямым приводом от электродвигателей через клиновые ремни. В верхней части чаши расположены две ревизионные дверцы для визуального осмотра, ремонта и очистки стенок от налипшей смеси. Каждая дверца оснащена концевым выключателем безопасности: при ее открытии питание смесителя мгновенно отключается, и запуск блокируется, что полностью исключает травмирование персонала.

Принцип смешивания
Сырье подается порционно через весовое устройство. Одновременно с этим через форсунки равномерно распыляется вода. Нижний двойной S-образный смеситель и верхний высокоскоростной ротор, выступающий вниз из крышки, вращаются в противоположных направлениях, в то время как чаша и направляющие пластины остаются неподвижными. Такая кинематика «движение — неподвижность» создает интенсивное трехмерное перемещение частиц: смесь движется вверх, вниз и горизонтально, непрерывно разрыхляясь и гомогенизируясь. Итог — быстрое достижение высокой однородности без непромесов.

Две модификации под разную производительность
На автоматизированных линиях обработки глинистого песка применяются два типа роторных смесителей:

1. Традиционный высокоскоростной смеситель с неподвижным ротором. Оптимален для линий производительностью 20–60 тонн формовочной смеси в час.

2. Высокоскоростной планетарный роторный смеситель. Рассчитан на мощности 70–200 тонн/час. Оснащен четырьмя роторными валами различной геометрии. В процессе работы каждый ротор создает собственный вихревой поток, а все четыре вала вращаются вокруг центральной оси чаши по планетарной траектории. Это полностью исключает застойные и мертвые зоны внутри смесителя. Скорость каждого вала регулируется независимо в двух режимах — постоянная и переменная. Частотно-регулируемый привод, встроенные датчики плотности и соотношения компонентов, функция визуального контроля замеса и автоматическая система смазки делают планетарную версию GS наиболее интеллектуальным и энергоэффективным решением в своем классе.

Зона 1: Формовочный участок
Сердце зоны — горизонтальный автоматический формовочный автомат. В состав участка также входят:

• Роботизированное захватное устройство (манипулятор) для автоматической посадки и снятия внешних опочных рам и тяжелых металлических пригрузов. Это решение кратно снижает трудозатраты и убирает с участка монотонный ручной труд.

• Комплект подшипниковых тележек для перемещения опок по рельсовым направляющим.

• Приводное толкающее устройство, механизмы перемещения и перенаправления, концевики и станция очистки.

• Шкаф управления на базе ПЛК, координирующий перемещение тележек с опоками по разным веткам линии согласно заложенной циклограмме.
  Движение осуществляется гидроцилиндрами с толкающими и перенаправляющими узлами на обоих концах трека, что позволяет компактной тележке с песчаной формой поочередно заходить на разные пути.

Зона 2: Заливочный участок
Комплектуется под конкретные задачи заказчика. Мы предлагаем три базовых варианта:

1. Подвесной кран с ковшом. Экономичное и гибкое решение: оператор вручную управляет позиционированием ковша с расплавом, заливая формы сверху с заливочной платформы.

2. Автоматическая заливочная машина. Максимальная безопасность и производительность. Исключает контакт персонала с высокотемпературными газами и излучением, обеспечивая точную дозировку и стабильный темп заливки.

3. Ручная заливка через малый ковш. Наиболее простой и бюджетный вариант для невысоких требований к темпу.
   В зону также интегрируются вакуумные трубопроводы и рельсовые пути крана.

Зона 3: Охлаждение и рециркуляция
После заливки тележка с опокой поступает на контур охлаждения, включающий линию рециркуляции тележек и термостойкие охлаждающие ленты. В процессе циркуляции залитая форма постепенно отдает тепло. При необходимости увеличения времени охлаждения количество тележек может быть наращено, либо в хвостовой части добавлены дополнительные высокотемпературные конвейерные секции. На финише охлажденная опока автоматически выбивается, песок уходит на регенерацию, а отливка — на дальнейшую обработку.
Для соблюдения экологических норм в зоне охлаждения штатно монтируются вытяжные вентиляторы, пылеотсосы и оборудование очистки отработанных газов. Это позволяет вписать линию в жесткие требования российского природоохранного законодательства и улучшить условия труда в цехе.

Энергоэффективный производственный сценарий
Ключевое преимущество линии — возможность гибкого разделения операций во времени. Днем горизонтальный формовочный автомат работает на полную мощность, накапливая готовые формы. Ночью, в часы действия льготных тарифов на электроэнергию, производится заливка и охлаждение металла. Такой подход позволяет литейным предприятиям существенно экономить на энергозатратах, сохраняя низкую себестоимость формовки в песчано-глинистые смеси. При этом стоит учитывать, что уровень полной автоматизации не является запредельным: установка утяжелителей и каркасных рам на опоки пока требует ручного участия оператора, а сама линия занимает ощутимую производственную площадь.

Кинематика и рециркуляция тележек
Сервоприводные тележки установлены на обоих концах направляющего пути — в головной и хвостовой зонах. После завершения заливки и отвода тепла залитая форма вместе с тележкой поступает на участок рециркуляции. Здесь пневматический толкающий цилиндр сталкивает песчаную форму с отливкой на вибрационную выбивную решетку. Освободившаяся подшипниковая тележка по обратному пути возвращается к подъемному устройству формовочной машины и вновь поступает в оборот.

Варианты организации заливочного участка
Мы предусмотрели два способа заливки. Первый, наиболее распространенный — монтаж шагающего крана над бетонным треком. Оператор находится на платформе крана и ведет заливку сверху; там же смонтировано стационарное устройство для быстрой установки тяжелых металлических рам и грузов-утяжелителей на опоку. Второй вариант реализуется при достаточной площади цеха: на путях резервируется свободное пространство, и заливка с установкой утяжелителей производится рабочим непосредственно с пола. В штатном цикле только что сформованная опока на тележке выталкивается цилиндром в хвост линии, а охлажденная и залитая — одновременно возвращается на исходную позицию. После заливки оператор переключает программу, и форма уходит на охлаждающий трек, уступая место следующей.

Цепной конвейер синхронизируется с формовочными машинами, участком заливки металла и выбивным оборудованием, формируя единый транспортный контур литейки. Конструкция линии рассчитана на высокие термические и механические нагрузки при транспортировке горячих опок и песчаных форм после заливки.

Линия может комплектоваться:

• приводными и неприводными секциями;

• рольганговыми участками;

• постами автоматической или ручной заливки;

• зонами естественного охлаждения форм;

• накопительными секциями;

• системами автоматического позиционирования опок;

• интеграцией с выбивными решетками и пескоподготовкой.

Оборудование позволяет организовать непрерывный цикл:
формовка → транспортировка формы → заливка металла → охлаждение → выбивка

Использование автоматической цепной линии снижает простои литейного участка, повышает производительность формовочного отделения и обеспечивает стабильную логистику движения форм внутри цеха. Решение подходит для среднесерийного и массового литейного производства.

Применение

• литейные цеха чугуна;

• производство стальных отливок;

• автоматические формовочные линии;

• линии ПГС и ХТС;

• серийное и массовое производство отливок;

• модернизация существующих литейных участков.

Преимущества

• непрерывная транспортировка литейных форм;

• синхронизация с автоматическими формовочными машинами;

• устойчивость к высоким температурам и вибрационным нагрузкам;

• снижение ручного труда на линии заливки;

• возможность интеграции в действующее литейное производство;

• адаптация под размеры опок и производительность заказчика.

Мы предлагаем подбор конфигурации линии под задачи конкретного литейного производства, пусконаладку, обучение персонала и монтаж в любом регионе РФ.

Платформа разработана в 2018 году, а в 2022-м, после четырех лет промышленных испытаний и обработки обратной связи от технологов, мы выпустили кардинально обновленную версию. Ключевой задачей стало устранение залипания и забивания пескострельных отверстий при длительной работе на песках с повышенной влажностью и слабой сыпучестью. Новая система пескоструя прошла проверку в жестких условиях и получила единодушное одобрение пользователей. Сегодня мы предлагаем кастомизацию песчаной камеры в диапазоне вплоть до 1200 мм, что подтверждает запас прочности и стабильности пескострельного тракта.

Интеллектуальная система пескоструя

Одна из главных особенностей машины — возможность селективного открытия пескострельных отверстий. При стандартных настройках давления и времени оператор может задействовать только половину отверстий. Физика процесса такова, что сужение проходного сечения при том же давлении увеличивает скорость потока смеси. Это позволяет точечно, адресно обстреливать проблемные зоны модельной оснастки, добиваясь эталонного предварительного уплотнения и равномерности заполнения глубоких карманов перед основным прессованием.

Надежность конструкции и сервоприводы

Для обеспечения стабильной пескодувной производительности на крупных опоках применена двухбункерная схема: цилиндры запаса песка для верха и низа разделены и полностью независимы. Это снимает избыточную нагрузку с пневмосистемы, а внутри каждого бункера установлена аэрирующая пластина из нержавеющей стали AISI 304 с мелкосетчатой структурой. Впускной тракт и газоподводящая магистраль спроектированы с низким сопротивлением, что позволяет вести качественный пескострел на пониженном давлении. Герметизация стыка «бункер-опока» исключает протечки воздуха и пыление, продлевая ресурс уплотнений.
Нижняя часть бункера оснащена сервисными лючками для очистки и обслуживания, а компоновка гидравлики в цоколе станка оставляет достаточно места для ремонта. Привод подачи модельной оснастки и гидравлический узел переведены на серводвигатели, обеспечивающие быстрое время отклика и прецизионное выполнение сложных циклограмм. Машина оснащена устройством быстрого подъема оснастки для оперативной смены моделей и комплексной интеллектуальной системой с выводом на дисплей предупреждений безопасности и кодов неисправностей.

Область применения

• производство сложных чугунных отливок;
• корпусное литье;
• шкивы и редукторные корпуса;
• тонкостенные и рельефные детали;
• автоматические линии ПГС;
• серийное и массовое литейное производство.

Преимущества оборудования

• равномерное заполнение формы смесью;
• верхний и нижний независимый пескодув;
• высокая плотность и стабильность полуформ;
• качественная формовка сложных и глубоких полостей;
• снижение брака по непробою и осыпаемости;
• высокая производительность формовочного участка;
• интеграция в автоматические литейные линии;
• удобная переналадка под различные размеры опок.

Оборудование подбирается под требования конкретного литейного производства с учетом размеров опок, номенклатуры отливок и требуемой производительности. Выполняем пусконаладку, обучение персонала и монтаж в любом регионе РФ.

Машина работает по классической опочной технологии с боковым вдувом формовочной смеси. Пескодувная головка обеспечивает равномерное заполнение опоки смесью перед прессованием, что позволяет получать стабильную плотность полуформ и повторяемое качество литья.

Данная модель является базовым и наиболее универсальным решением в линейке автоматических формовочных машин. Простая конструкция, надежная гидравлика и минимальные требования к обслуживанию делают оборудование оптимальным вариантом для модернизации существующих литейных участков и запуска автоматизированной формовки с умеренными инвестициями.

Область применения

• мелкое и среднее чугунное литьё;
• производство стальных отливок;
• серийное литейное производство;
• автоматические линии ПГС;
• корпусные и технические отливки;
• модернизация литейных цехов.

Преимущества оборудования

• классическая надежная опочная формовка;
• боковой пескодув для стабильного заполнения формы;
• компактные размеры и удобство обслуживания;
• высокая повторяемость качества полуформ;
• оптимальное решение для мелкого и среднего литья;
• простая интеграция в существующие литейные линии;
• низкие эксплуатационные затраты;
• высокая ремонтопригодность оборудования.

Энергосберегающий режим работы

Формовочная машина оснащается частотным преобразователем Siemens, который автоматически переводит гидравлический насос в режим холостого хода в паузах между циклами формовки. Такое решение снижает потребление электроэнергии, уменьшает нагрев гидросистемы и повышает ресурс оборудования.

Унификация компонентов

Все машины серии, выпускаемые с 2018 года, имеют унифицированные компоненты электроники и гидравлики. Это упрощает обслуживание парка оборудования, сокращает склад запасных частей и облегчает подготовку обслуживающего персонала на литейном предприятии.

Конструктивные особенности

Конструкция машины рассчитана на интенсивную эксплуатацию в условиях литейного производства. Оборудование оснащается гидравлической системой уплотнения, автоматическим управлением циклом формовки и возможностью интеграции с транспортировкой форм, заливочными участками и выбивным оборудованием.

Мы подбираем оборудование под задачи конкретного литейного производства, выполняем пусконаладку, обучение персонала и монтаж в любом регионе РФ.