Produzione di prodotti in gomma fusa. Fonderie e produttori di getti Introduzione di tecnologie avanzate

Il motto del congresso riflette veramente il ruolo significativo della produzione della fonderia e dello sviluppo del complesso russo di costruzione di macchine. La quota di pezzi fusi rappresenta in media il 50-70% della massa (nell'industria delle macchine utensili fino al 90%) e il 20-22% del costo delle macchine.

Di norma, le parti fuse sopportano carichi elevati su macchine e meccanismi e ne determinano l'affidabilità operativa, la precisione e la durata. Pertanto, attualmente vengono poste maggiori esigenze sulla qualità dei getti.

Il concetto di “fusione di alta qualità” combina una serie di requisiti per le parti fuse utilizzate in macchine e meccanismi di vari settori. I requisiti principali sono: caratteristiche di resistenza e prestazione, precisione geometrica e dimensionale, pulizia della superficie, presentazione, tolleranze minime per la lavorazione.

Il processo per ottenere una fusione di alta qualità consiste in due principali complessi tecnologici: ottenere una fusione di alta qualità e preparare uno stampo di fusione. Tuttavia, anche con un'implementazione di alta qualità di questi processi tecnologici, possono formarsi getti difettosi quando si versa la lega in lo stampo e raffreddamento del getto a contatto con il materiale dello stampo. Pertanto, il ciclo tecnologico per la produzione di una parte fusa è lungo e responsabile.

Il primo complesso tecnologico è costituito dai seguenti metodi tecnologici: preparazione dei materiali di carica e fusione in un'unità di fusione, trattamento termico e temporaneo della fusione in un forno, lavorazione fuori forno della fusione (modifica, raffinazione) e colata in uno stampo di colata.

Il secondo complesso: preparazione di miscele per forme e anime, produzione di forme e anime, assemblaggio di stampi e fornitura per la colata (nella produzione di stampi da miscele di sabbia-argilla e indurimento a freddo) o produzione di stampi metallici per colata in conchiglia, stampaggio a iniezione, fusione centrifuga ecc. Dopo il colaggio, l'indurimento e il raffreddamento nello stampo, vengono eseguiti i processi di estrazione, pulizia, trattamento termico e priming dei pezzi fusi.

Nonostante l'utilizzo di un gran numero di metodi tecnologici e un elenco significativo di materiali, fonderie e attrezzature ausiliarie per la produzione di getti di alta qualità, la produzione di fonderia in Russia occupa una posizione di leadership tra le altre industrie di approvvigionamento del complesso di costruzione di macchine come saldatura e forgiatura. Solo la produzione di fonderia permette di realizzare grezzi sagomati con configurazioni e geometrie complesse con cavità interne in leghe ferrose e non ferrose, di peso da pochi grammi a 200 tonnellate.

La produzione di fonderia è la produzione ad alta intensità di conoscenza, ad alta intensità di energia e di materiali. Quando si sviluppano le basi teoriche dei processi tecnologici, vengono utilizzate le scienze di base: fisica, chimica, chimica fisica, idraulica, matematica, scienza dei materiali, termodinamica e altre scienze applicate.

Per produrre 1 tonnellata di getti adatti, sono necessarie 1,2-1,7 tonnellate di materiali di carica metallica, ferroleghe, modificanti, lavorazione e preparazione di 3-5 tonnellate di sabbie per stampaggio (per la fusione in stampi di argilla), 3-4 kg di legante materiali (per colata in stampi da CTS) e vernici. Il consumo di elettricità durante la fusione di leghe ferrose e non ferrose nei forni elettrici varia da 500 a 700 kW/ora. Nel costo della fusione, i costi energetici e del carburante sono del 50-60%, il costo dei materiali è del 30-35%.

I progressi della scienza, lo sviluppo di nuovi processi tecnologici, materiali e attrezzature hanno permesso negli ultimi 10 anni di aumentare le caratteristiche meccaniche e operative delle leghe del 20%, aumentare la precisione dimensionale e geometrica, ridurre le tolleranze di lavorazione e migliorare la commerciabilità.

Il miglioramento della qualità della fusione è indissolubilmente legato all'aumento della produttività, all'automazione e alla meccanizzazione dei processi tecnologici, degli indicatori economici e ambientali. Pertanto, durante la costruzione di nuove e la ricostruzione di vecchie fonderie e fabbriche, la scelta dei processi tecnologici e delle attrezzature viene effettuata in base al tipo di lega, massa e nomenclatura dei getti, volume di produzione dei getti, requisiti tecnici dei getti, indicatori tecnici, economici e ambientali.

Per sviluppare prospettive e strategie per l'ulteriore sviluppo della produzione di fonderia, è necessario valutare le sue condizioni in Russia nel suo insieme e separatamente in vari settori, determinare le prospettive per lo sviluppo delle industrie prioritarie e, sulla base di esse, determinare le prospettive per lo sviluppo di leghe ferrose e non ferrose, processi tecnologici e attrezzature.

Consideriamo lo stato attuale della produzione di fonderia in Russia.

Nel 2015 nel mondo sono state prodotte 104,1 milioni di tonnellate di getti di leghe ferrose e non ferrose. I volumi di produzione di billette fuse da leghe ferrose e non ferrose nei paesi di tutto il mondo sono presentati in Fig. 1.

Riso. 1

Secondo stime sperimentali, attualmente in Russia operano circa 1.100 fonderie, che nel 2016 hanno prodotto 3,8 milioni di tonnellate di getti, e circa 90 imprese che producono attrezzature e materiali per la produzione di fonderia.

La distribuzione delle fonderie e delle fabbriche in Russia per capacità è presentata in Fig. 2.

Riso. 2 Distribuzione delle fonderie e degli impianti per capacità, 1000 t/anno e %

Attualmente in Russia il maggior numero di fonderie (70%) con una capacità fino a 5 mila tonnellate all'anno.

Le dinamiche di produzione dei getti di leghe ferrose e non ferrose nel periodo dal 1985 al 2016 sono presentate nella Tabella 1.

Tabella 1

Dinamiche della produzione dei getti e prospettive di sviluppo fino al 2020

Anni	1985	1990	2000	2005	2010	2014	2015	2016	2020
Produzione di pezzi fusi in milioni di tonnellate, incl. da:	18,5	13,4	4,85	7,6	3,9	4,1	4,0	3,8	5,0
Ghisa	12,9	9,3	3,5	5,2	2,9	2,9	2,6	2,2	2,6
Diventare	3,1	3,24	0,96	1,3	0,6	0,7	0,9	1,0	1,4
Leghe non ferrose	2,5	0,86	0,39	1,1	0,4	0,5	0,5	0,6	1,0

Nella fig. La Figura 3 mostra le dinamiche di sviluppo della produzione di getti negli ultimi 12 anni e le prospettive fino al 2020.

Le ragioni principali del forte calo dei volumi di produzione dei getti nel periodo dal 1985 al 2010 sono state:

1. Privatizzazione. Molte fabbriche (circa il 30%) furono abbandonate, le attrezzature e le comunicazioni furono smantellate e demolite, comprese le fabbriche “Tsentrolit”, che producevano circa 1,5 milioni di tonnellate di getti.

2. Crisi economica e tecnica generale. Mancanza di leggi, catena di mancati pagamenti reciproci, eccesso di scorte di prodotti finiti nelle imprese, mancanza di capitale circolante, arretrati salariali.

3. Tassi di prestito elevati, tasse e dazi doganali elevati.

4. Prezzi elevati dell’energia, dei materiali, salari bassi, ecc.

Pertanto, dal 1985 al 2010, il volume di produzione delle billette fuse è diminuito di 4,7 volte.

Nel secondo periodo, dal 2005 al 2016, a queste ragioni che stavano distruggendo l’industria della fonderia si è aggiunta la tesi di moda “Tutto ciò che può essere comprato, non ha bisogno di essere prodotto”.

Di conseguenza, attualmente la maggior parte delle attrezzature non solo nella produzione di fonderia, ma anche nella metallurgia, nei servizi pubblici, nell'agricoltura e in altre industrie viene acquistata all'estero. In questa formulazione della domanda, i getti non sono richiesti. Il processo di fallimento e liquidazione di fonderie e fabbriche continua. Così, dal 1985 ad oggi, il numero delle fonderie e degli stabilimenti è passato da 2500 a 1200, ovvero del 52%, l’utilizzo medio delle fonderie esistenti è del 42%.

Entro il 2020, possiamo prevedere un aumento della produzione di getti dovuto allo sviluppo dell'industria del petrolio e del gas, delle ferrovie, della difesa, dell'aerospaziale e di altre industrie. Si prevede principalmente un aumento della produzione di getti di acciaio, ghisa ad alta resistenza, leghe di alluminio, titanio e magnesio e una diminuzione delle importazioni di attrezzature per fonderia a causa della sostituzione delle importazioni.

Negli ultimi 5 anni, i volumi di produzione di getti di acciaio sono aumentati del 14,2%, quelli di leghe non ferrose del 15% e quelli di ghisa sono diminuiti del 24%. Nel lungo termine dal 2016 al 2020. si prevede (secondo le stime degli esperti) un aumento della produzione di getti a 5 milioni di tonnellate a causa della sostituzione con le importazioni della produzione di getti da leghe non ferrose (alluminio, magnesio, titanio, speciali), componenti automobilistici, getti in acciaio per valvole manifatturiero, l'industria del petrolio e del gas, il trasporto ferroviario, l'aumento dei volumi di produzione di apparecchiature domestiche e materiali correlati per vari settori.

La dinamica dei volumi di produzione in Russia di getti, attrezzature e materiali è mostrata nella Tabella 2.

Tavolo 2

Dinamica dei volumi di produzione in Russia di getti, attrezzature e materiali

Anni	2012	2016	2020
Produzione di getti, %	82	90	96
Produzione di attrezzature,%	30	35	45
Produzione di materiali,%	70	80	85

Le attrezzature per fonderia domestica vengono prodotte principalmente nelle seguenti imprese: Siblitmash JSC, Dalenergomash JSC - Amurlitmash, Litmashpribor LLC, Unirep-service LLC, Tebova-Nur LLC, AKS Plant LLC, Toledo LLC. L'attrezzatura di fusione è prodotta da: LLC SKB "Sibelektorotherm", LLC "NPF Komter", LLC "Reltek", CJSC "Nakal-Industrial Furnaces", Novozybkovsky Electrical Equipment Plant, Saratov Plant "Elektorterm-93", LLC "Electrotechnology", Ekaterinburg e LLC "Kurai" Ufa.

Tuttavia non soddisfano pienamente le esigenze delle fonderie e delle fabbriche. Pertanto circa il 65% delle attrezzature per fonderia viene acquistato all’estero, in paesi come Germania, Italia, Cina, Giappone, Turchia, Repubblica Ceca, ecc.

Attualmente in Russia non vengono prodotte le seguenti apparecchiature:

• linee automatiche e meccanizzate ad alte prestazioni per la produzione di stampi in staffa e non in staffa da miscele grezze di sabbia-argilla e indurenti a freddo;
• macchine per la realizzazione di stampi da impasti sabbia-argilla con dimensioni matracci da 400*500 mm a 1200*1500 mm.
• macchina per la realizzazione di anime di fusione mediante attrezzature a caldo e freddo;
• attrezzature per la verniciatura degli stampi da fonderia;
• miscelatori discontinui e continui per la produzione di miscele chimiche con capacità superiore a 10 t/ora.
• macchine per il raffreddamento e macchine per colata a bassa pressione;
• macchine per colata centrifuga;
• forni ad induzione a media frequenza con capacità superiore a 6 tonnellate per la fusione di ghisa e acciaio:
• apparecchiature per la rigenerazione di miscele chimiche;
• Attrezzature per il trattamento termico dei getti.

Pertanto, nel periodo previsto sarà necessario acquistare attrezzature per fonderia e tecnologie correlate.

Va notato che alcuni tipi di apparecchiature prodotte in Russia sono inferiori a quelle straniere in termini di qualità e, in alcuni casi, di costi.

La risoluzione n. 9 del 14 gennaio 2017 vieta l'acquisto di apparecchiature non prodotte in Russia. Tuttavia, il divieto da solo non può risolvere i problemi legati alla produzione di apparecchiature di alta qualità. È necessario stilare un elenco delle principali fabbriche che producono attrezzature per fonderia e fornire loro assistenza finanziaria per modernizzare la produzione.

Nel 2016 le importazioni di attrezzature e pezzi di ricambio da tutti i paesi del mondo ammontavano a circa 500 milioni di dollari USA. Rispetto al 2015, le importazioni di attrezzature sono diminuite del 9%.

Secondo la valutazione degli esperti, le fabbriche esistenti oggi non hanno la capacità sufficiente per produrre le attrezzature necessarie all’industria della fonderia. È necessario costruire nuovi impianti di produzione dotati di moderne attrezzature tecnologiche o riqualificare le fabbriche di altri settori, in particolare quelle dell'industria delle macchine utensili.

Le parti fuse in leghe ferrose e non ferrose sono ampiamente utilizzate in vari settori. Ogni settore impone requisiti specifici corrispondenti per i getti in termini di nomenclatura, proprietà meccaniche e operative, tipo di lega, peso dei getti e, di conseguenza, per tipo di processi tecnologici e attrezzature.

La produzione di getti per settore è mostrata in Fig. 3.

La produzione di getti da leghe ferrose e non ferrose è mostrata in Fig. 4.

Distribuzione dei volumi di produzione dei getti per processi tecnologici di produzione in Fig. 5.

Riso. 3.

Riso. 4. Produzione di getti di leghe ferrose e non ferrose per settore, %

Riso. 5.

Negli ultimi 5 anni sono state ricostruite completamente o parzialmente più di 160 fonderie. I processi tecnologici promettenti vengono ampiamente padroneggiati: fusione di leghe di fusione in forni ad induzione ed elettrici ad arco, aumento della quota di produzione di getti da ghisa ad alta resistenza, leghe di magnesio e alluminio e titanio, produzione di stampi e nuclei delle loro miscele indurenti a freddo, modellazione dei processi di fonderia utilizzando tecnologie numeriche, comprese le tecnologie 3D.

Negli ultimi anni sono aumentati i volumi di produzione di getti in leghe di alluminio e magnesio, che in alcuni casi sostituiscono getti in ghisa e acciaio. Utilizzando metodi moderni di raffinazione, modifica, microlega e degasaggio, è possibile ottenere caratteristiche di elevata resistenza delle leghe fino a 450-500 MPa.

I volumi di produzione di billette fuse da leghe non ferrose (secondo stime sperimentali) sono riportati nella Tabella. 3

Tipo di lega	Produzione di getti, migliaia di tonnellate/%
Totale leghe non ferrose	600/100
Dalle leghe di alluminio, compresi i lingotti	440/73,3
Realizzato in leghe di magnesio	30/5,0
Le loro leghe di rame	80/13,3
Realizzato in leghe di titanio	20/3,4
Leghe di nichel	10/1,6
E altre leghe	20/3,4

Per la fusione delle leghe ferrose, tecnologie promettenti sono la fusione in forni ad arco elettrico e a induzione, che forniscono una composizione chimica e una temperatura specificate in modo stabile per la lavorazione fuori dal forno utilizzando metodi di raffinazione e modificati.

Dal 2010 al 2016 Il volume della fusione della ghisa nei forni a induzione e nel processo duplex è aumentato del 30%. Va tenuto presente che l'aumento dei volumi di produzione della fusione elettrica della ghisa viene effettuato non solo sostituendo i forni a cubilotto con forni a induzione, ma anche chiudendo le fonderie con fusione a cubilotto della ghisa.

Il passaggio alla fusione elettrica della ghisa ha permesso di aumentare del 12,5% la produzione di getti in ghisa ad alta resistenza.

Di conseguenza, è cambiata anche la composizione media dei materiali di carica durante la fusione della ghisa in varie unità di fusione. La quantità di rottami di acciaio e ghisa nella carica è aumentata del 15% e la quantità di fonderia e ghisa è diminuita del 28%.

I metodi per la produzione di stampi e anime di colata svolgono un ruolo importante nell'ottenimento di getti di alta qualità. I metodi dinamici per compattare stampi di colata da miscele indurenti a freddo sono promettenti. Attualmente la produzione di stampi da ASG è del 60%, da CTS - 40%. Negli ultimi 5 anni la produzione di stampi per l'ingegneria chimica è aumentata dell'11%.

Pertanto, le direzioni più promettenti per lo sviluppo della produzione di fonderia sono:

Fusione di leghe ferrose in forni ad induzione a media frequenza e forni ad arco di corrente alternata e continua;

• Creazione e produzione di moderne attrezzature per la produzione di forme e anime da fonderia:
• Sviluppo della produzione di getti in ghisa ad alta resistenza e getti in alluminio, magnesio, titanio e leghe speciali;
• Costruzione di nuove e ricostruzione di vecchie fonderie per la produzione di attrezzature per fonderia, consolidamento di fonderie e fusioni in società.

La modernizzazione della produzione della fonderia è strettamente correlata alla formazione del personale. Senza formare specialisti di nuova generazione, è impossibile creare e padroneggiare nuove tecnologie volte a migliorare la qualità dei prodotti e ad aumentare la produttività del lavoro.

L'esperienza degli ultimi anni dimostra che la formazione del personale (ingegneri, tecnici, operai) deve iniziare con la famiglia scolastica: il livello di formazione nelle scuole è significativamente inferiore al livello dei requisiti imposti ai diplomati al momento dell'ammissione all'istruzione superiore istituzioni.

L'interesse dei giovani per studiare all'università per una specialità di fonderia è notevolmente diminuito e il prestigio del lavoro tecnico è in forte calo. È necessario tornare alla metodologia della formazione degli ingegneri nelle università, distribuendo gli specialisti tra le imprese del Paese con l'erogazione di prestazioni sociali.

Tutta l'attività scientifica è concentrata nei dipartimenti di fonderia delle università, che non sono dotate di moderne attrezzature di ricerca e sussidi didattici.

Negli ultimi anni, il numero dei dipartimenti di fonderia è diminuito drasticamente; è in corso il processo di fusione dei reparti di fonderia con i dipartimenti di saldatura, metallurgia e scienza dei materiali. Il legame tra scienza e produzione è spezzato; non esiste un collegamento stretto tra università e imprese per quanto riguarda la preparazione e l'utilizzo dei bachelor. Di conseguenza, solo il 30% dei diplomati del dipartimento di fonderia lavora nella propria specialità e le imprese di fonderia non dispongono di specialisti altamente qualificati.

Attualmente, circa 350mila persone lavorano nell'industria della fonderia, tra cui operai - 92%, economisti e manager - 3%, ingegneri - 4,8%, scienziati - 0,2% (Fig. 6.)

Riso. 6.

A questo proposito non si può escludere la formazione del personale docente. Oggi la formazione degli specialisti spesso è in ritardo rispetto allo sviluppo della produzione.

La modernizzazione e la ricostruzione delle fonderie continua lentamente sulla base di nuovi processi tecnologici e materiali rispettosi dell'ambiente, attrezzature all'avanguardia, garantendo la produzione di getti di alta qualità che soddisfano gli standard internazionali.

Tuttavia, alcuni esempi di ammodernamento parziale della produzione di fonderia non soddisfano gli standard internazionali, il ritmo di miglioramento della qualità dei getti e l’aumento della produttività del lavoro. Oggi è necessario costruire strutture produttive flessibili che garantiscano la continuità della catena tecnologica delle attrezzature e la possibilità del suo cambio quando si produce un'ampia gamma di getti.

È necessario sviluppare una strategia e una tattica per lo sviluppo della produzione di fonderia in Russia per i prossimi 10-15 anni. Considerando la natura intersettoriale della produzione di fonderia, essa dovrebbe essere sviluppata da specialisti altamente qualificati con una ricca esperienza pratica con il sostegno attivo del Governo della Federazione Russa.

Ogni ramo del complesso di costruzione di macchine ha le proprie caratteristiche per quanto riguarda l'uso di grezzi fusi di leghe ferrose e non ferrose, le proprietà meccaniche e operative dei getti, l'uso di grezzi fusi di leghe ferrose e ferrose e non ferrose, la proprietà meccaniche e operative dei getti, utilizzo di processi tecnologici e attrezzature per la produzione di getti, peso e nomenclatura delle parti fuse, tipo di produzione (su piccola scala, seriale, di massa), ecc.

Pertanto, nella prima fase, è necessario creare gruppi di lavoro e analizzare la produzione esistente di billette fuse per settore e determinare le prospettive per il loro sviluppo fino al 2020 e al 2030.

Sulla base di questi dati sarà possibile determinare le industrie prioritarie, i volumi di produzione di getti di leghe ferrose e non ferrose e la necessità di attrezzature e materiali.

Parallelamente, è necessario sviluppare una strategia per lo sviluppo dell'ingegneria della fonderia e della formazione del personale. È necessario determinare le capacità produttive e tecnologiche della produzione di attrezzature per fonderia negli stabilimenti esistenti, per determinare l'elenco delle attrezzature soggette a sostituzione delle importazioni e che devono essere acquistate all'estero entro i tempi specificati dalla strategia.

Pertanto, lo sviluppo di una strategia per lo sviluppo della produzione di fonderia in Russia è un compito complesso, intersettoriale e complesso che richiede tempo e finanziamenti. In assenza di dati chiari sulle esigenze dei getti: “quanti”, “cosa” e “a chi”, non è possibile sviluppare e implementare con successo una strategia di sviluppo della fonderia.

Per realizzare le prospettive di sviluppo della produzione di fonderia nell'ambito della strategia, è necessario:

1. Creare un Centro Scientifico Federale per la Produzione di Fonderia per coordinare le attività scientifiche, comunicare la scienza accademica con Ministeri, Università e fabbriche.
2. Creare un dipartimento di produzione di fonderia all'interno della struttura del Ministero dell'Industria e del Commercio della Federazione Russa e dotarlo di specialisti con la responsabilità di coordinare le attività tecniche e tecnologiche delle imprese di fonderia in vari settori, sviluppando nuovi processi tecnologici, attrezzature e materiali, migliorare le qualifiche di ingegneri, quadri intermedi e operai.
3. Creare centri di ricerca e produzione presso i dipartimenti di fonderia delle università del paese e dotarli di moderne attrezzature tecnologiche, strumenti e specialisti.
4. Costruzione di nuovi impianti o ammodernamento di vecchi impianti di costruzione di macchine, compresi impianti di macchine utensili per la produzione di attrezzature per fonderia. fornire loro i finanziamenti necessari.
5. Rinnovare la rendicontazione annuale statale delle imprese di fonderia per la produzione e l'acquisto di prodotti (attrezzature, materiali, getti, (per le leghe).
6. Raccomandare al Ministero dell'Istruzione e della Scienza di assegnare lo status di specialità in grave carenza nel profilo "Fonderia" e di riprendere la formazione di ingegneria nelle università.
7. Prestare attenzione alle attività delle organizzazioni pubbliche e dare loro poteri adeguati e sostegno finanziario, tenendo conto dell'esperienza delle associazioni delle fonderie BRICS con il governo.
8. Istituire una vacanza professionale "Giornata del Fonderiere" la prima domenica di giugno.

Ci auguriamo che attraverso gli sforzi congiunti di scienziati, ricercatori, manager aziendali, specialisti di fonderia, organizzazioni pubbliche con il sostegno attivo del governo della Federazione Russa, sarà possibile aumentare significativamente la competitività della produzione di fonderia russa a livello globale.

I. A. Dibrov, professore, dottore in scienze tecniche, presidente dell'Associazione russa dei lavoratori della fonderia, onorato metallurgista della Federazione Russa, redattore capo della rivista "Fonderia della Russia"

Fonderia IO Fonderia

una delle industrie i cui prodotti sono getti (vedi casting) , ottenuto in stampi di fusione riempiendoli con lega liquida. La produzione annua di getti nel mondo supera gli 80 milioni. T, di cui circa il 25% in URSS (1972). In media, circa il 40% (in peso) dei pezzi grezzi di parti di macchine viene prodotto utilizzando metodi di fusione e in alcuni settori dell'ingegneria meccanica, ad esempio nella costruzione di macchine utensili, la quota di prodotti fusi è dell'80%. Di tutte le billette prodotte, l'ingegneria meccanica consuma circa il 70%, l'industria metallurgica il 20% e la produzione di apparecchiature sanitarie il 10%. Le parti fuse vengono utilizzate in macchine per la lavorazione dei metalli, motori a combustione interna, compressori, pompe, motori elettrici, turbine a vapore e idrauliche, laminatoi e agricoltura. automobili, automobili, trattori, locomotive, carrozze. Un volume significativo di prodotti fusi, soprattutto provenienti da leghe non ferrose, viene consumato dall'aviazione, dall'industria della difesa e dalla costruzione di strumenti. L.P. fornisce anche tubi per l'acqua e le fognature, vasche da bagno, radiatori, caldaie per il riscaldamento, accessori per forni, ecc. L'uso diffuso dei pezzi fusi è spiegato dal fatto che la loro forma è più facile da approssimare alla configurazione dei prodotti finiti rispetto alla forma dei pezzi grezzi prodotti da altri metodi, ad esempio, la forgiatura. La fusione può produrre pezzi di varia complessità con piccole tolleranze, il che riduce il consumo di metallo, riduce i costi di lavorazione e, in definitiva, riduce il costo dei prodotti. La fusione può produrre prodotti di quasi qualsiasi peso, da diversi G fino a centinaia T, con pareti di spessore di decimi mm fino a diversi M. Le principali leghe da cui vengono realizzati i getti sono: ghisa grigia, malleabile e legata (fino al 75% in peso di tutti i getti), acciai al carbonio e legati (oltre il 20%) e leghe non ferrose (rame, alluminio, zinco e magnesio). L'ambito di applicazione delle parti fuse è in continua espansione.

Riferimento storico. La produzione di manufatti in fusione è nota fin dall'antichità (II-I millennio a.C.): in Cina, India, Babilonia, Egitto, Grecia e Roma si fondevano armi, culto religioso, arte e oggetti per la casa. Nei secoli XIII-XIV. Bisanzio, Venezia, Genova, Firenze erano famose per i loro prodotti in fusione. Nello stato russo nei secoli XIV-XV. Furono fusi cannoni, palle di cannone e campane in bronzo e ghisa (negli Urali). Nel 1479 a Mosca fu costruita una "capanna del cannone", la prima fonderia. Durante il regno di Ivan IV furono create fonderie a Tula, Kashira e in altre città. Nel 1586 A. Chokhov lanciò il “Cannone dello zar” (vedi Cannone dello zar) (circa 40 tonnellate). Sotto Pietro I, la produzione di getti aumentò, furono create fonderie negli Urali, nel sud e nel nord dello stato. Nel XVII secolo i getti di ghisa venivano esportati all'estero. Meravigliosi esempi di arte della fonderia furono creati in Russia: nel 1735 “La campana dello zar” (oltre 200 tonnellate) di I. F. e M. I. Matorins, nel 1782 il monumento a Pietro I “Il cavaliere di bronzo” (22 T) E. Falcone , nel 1816 un monumento a K. Minin e D. M. Pozharsky di V. P. Ekimov, nel 1850 gruppi scultorei del ponte Anichkov a San Pietroburgo di P. K. Klodt e altri. Una delle fusioni più grandi al mondo è il chabot (la parte inferiore che assorbe l'impatto) maglio a vapore (650 T) prodotto nel 1873 nello stabilimento di Perm. L'abilità delle fonderie delle antiche fabbriche russe - Kaslinsky, Putilovsky, Sormovsky, Kolomensky, ecc. - è ben nota.

I primi tentativi di comprovare scientificamente alcuni processi di fusione furono fatti nei lavori di R. Reaumur , MV Lomonosov e altri scienziati. Tuttavia, fino al 19 ° secolo. Per la fusione abbiamo utilizzato l'esperienza secolare accumulata in precedenza dagli artigiani. Solo all'inizio del XIX secolo. Furono gettate le basi teoriche della tecnologia di fonderia e furono applicati metodi scientifici per risolvere specifici problemi di produzione. Opere di D. Bernoulli, L. Euler e , M.V. Lomonosov è servito come solida base per lo sviluppo e il miglioramento della tecnologia di fonderia. Nei lavori degli scienziati russi P. P. Anosov, N. V. Kalakutsky e A. S. Lavrov, i processi di cristallizzazione furono spiegati scientificamente per la prima volta (vedi Cristallizzazione) , In caso di segregazione (vedere Liquazione) e tensioni interne nei getti, vengono delineati i modi per migliorare la qualità dei getti. Nel 1868, D.K. Chernov scoprì i punti critici (vedi punto critico) dei metalli. Le sue opere furono continuate da A. A. Baykov , A. M. Bochvar , V. E. Grum-Grzhimailo , più tardi N.S. Kurnakov e altri scienziati russi. Le opere di D. I. Mendeleev furono di grande importanza per lo sviluppo di LP.

Durante gli anni del potere sovietico, l'industria manifatturiera si sviluppò a ritmo accelerato: nel 1922 fu avviata per la prima volta la produzione di getti in leghe di alluminio e nel 1929 in leghe di magnesio; Dal 1926 è stata effettuata la ricostruzione delle fonderie esistenti e la costruzione di nuove. Furono costruite e messe in funzione fonderie ad alto grado di meccanizzazione, con una produzione di getti fino a 100mila. T e altro all'anno. Contemporaneamente alla riattrezzatura e alla meccanizzazione dei processi di fusione nell'URSS, furono introdotte nuove tecnologie e furono create le basi della teoria dei processi di lavoro e dei metodi per il calcolo delle attrezzature di fonderia. Negli anni '20 Cominciò a prendere forma la scuola scientifica sovietica, i cui fondatori furono N. P. Aksenov, N. N. Rubtsov, L. I. Fantalov, Yu. A. Nekhendzi e altri.

Tecnologia della fonderia. Il processo di colata è vario e si divide in: secondo il metodo di riempimento degli stampi - in colata convenzionale, colata centrifuga e colata a pressione. ; secondo il metodo di produzione degli stampi per colata - colata in stampi monouso (che servono solo per produrre una colata), colata in stampi riutilizzabili in ceramica o argilla-sabbia, chiamati semipermanenti (tali stampi con riparazione possono resistere fino a 150 colate) e colata in stampi riutilizzabili, i cosiddetti stampi metallici permanenti, ad esempio stampi in conchiglia, che possono resistere fino a diverse migliaia di colate (vedi Colata in conchiglia). Quando si producono pezzi grezzi mediante fusione, vengono utilizzati sabbia usa e getta e stampi a conchiglia autoindurenti. Gli stampi monouso sono realizzati utilizzando un kit modello (vedi kit modello) e fiaschi (Vedi fiasco) ( riso. 1 ). Il model kit è composto dal modello di fusione stesso (Vedi Modello di fusione), destinato a ricavare la cavità della futura fusione nello stampo, e da una scatola per ottenere anime di fusione che formano le parti interne o esterne complesse delle fusioni. I modelli sono fissati su piastre modello, sulle quali sono installate muffole riempite con sabbia da modellatura. La muffola inferiore modellata viene rimossa dalla piastra del modello, ruotata di 180° e un'asta viene inserita nella cavità dello stampo. Quindi i palloni superiore e inferiore vengono assemblati (accoppiati), fissati e la lega liquida viene versata. Dopo la solidificazione e il raffreddamento, la colata insieme al sistema di colata (vedi Sistema di colata) viene rimossa (espulsa) dal pallone, il sistema di colata viene separato e il getto viene pulito - si ottiene un pezzo grezzo colato.

La pratica industriale più comune è la produzione di pezzi fusi in stampi di sabbia monouso. Questo metodo viene utilizzato per produrre pezzi di qualsiasi dimensione e configurazione da varie leghe. Processo tecnologico di colata in sabbia ( riso. 2 ) consiste in una serie di operazioni sequenziali: preparazione dei materiali, preparazione delle miscele per formatura e anime, produzione di stampi e anime, inserimento di anime e assemblaggio di stampi, fusione del metallo e versamento negli stampi, raffreddamento del metallo e espulsione la fusione finita, la pulizia della fusione, il trattamento termico e la finitura.

I materiali utilizzati per la fabbricazione di stampi e anime per colata monouso sono suddivisi in materiali di stampaggio iniziale e miscele di stampaggio; la loro massa è in media 5-6 T entro 1 T getti idonei all'anno. Quando si produce la sabbia da modellatura, vengono utilizzati sabbia da modellatura usata estratta da matracci, materiali freschi di sabbia-argilla o bentonite, additivi che migliorano le proprietà della miscela e acqua. La miscela del nucleo (vedi Miscele del nucleo) solitamente comprende sabbia di quarzo, materiali leganti (olio, resina, ecc.) e additivi. La miscela viene preparata in una determinata sequenza utilizzando l'attrezzatura per la preparazione della miscela (Vedi Attrezzatura per la preparazione della miscela) ; setacci, essiccatori, frantoi, mulini, separatori magnetici, miscelatori, ecc.

Stampi e anime vengono realizzati utilizzando attrezzature e macchinari speciali per lo stampaggio (vedi Attrezzature per stampaggio). La miscela versata nei palloni viene compattata mediante scuotimento, pressatura o entrambi in un modo e nell'altro. Le forme di grandi dimensioni vengono riempite utilizzando pistole a sabbia , Meno comunemente, per realizzare stampi vengono utilizzate macchine soffiatrici e sparasabbia. Forme in matracci, anime stampate in scatole d'anima sono sottoposte ad essiccazione termica o indurimento chimico, ad esempio, durante la colata in stampi autoindurenti (vedere Colata in stampi autoindurenti). L'essiccazione termica viene effettuata negli essiccatoi da fonderia e anche l'essiccazione delle anime avviene in una cassa d'anima riscaldata. L'assemblaggio degli stampi consiste nelle seguenti operazioni: installare le aste, collegare le metà degli stampi, fissare gli stampi con graffe o pesi installati sullo stampo superiore ed evitare che si aprano durante la colata della lega. A volte sullo stampo viene installata una vasca di colata fatta di anima o sabbia per modellatura.

Il metallo viene fuso a seconda del tipo di lega in forni di vario tipo e capacità (vedi Attrezzature di fusione). Molto spesso, la ghisa viene fusa nella Cupola x , Vengono utilizzati anche forni fusori elettrici (a crogiolo, ad arco elettrico, a induzione, a canale, ecc.). La produzione di alcune leghe da metalli ferrosi, ad esempio la ghisa bianca, viene effettuata in sequenza in due forni, ad esempio in un cubilotto e in un forno elettrico (il cosiddetto processo duplex). Il riempimento degli stampi (Vedi Riempimento stampi) con la lega viene effettuato da siviere di colata, nelle quali la lega viene periodicamente alimentata dall'unità di fusione. I getti induriti vengono solitamente eliminati su griglie vibranti (vedere Griglia vibrante) o bilancieri. In questo caso l'impasto fuoriesce dalla griglia ed entra nel reparto di preparazione dell'impasto per la lavorazione, mentre i getti vanno nel reparto di pulitura. Durante la pulizia dei getti, la miscela bruciata viene rimossa da essi, gli elementi del sistema di colata vengono rimossi (tagliati) e gli alloggiamenti in lega e i resti dei cancelli vengono puliti. Queste operazioni vengono eseguite in bottali, impianti di granigliatura e granigliatura. I getti di grandi dimensioni vengono puliti idraulicamente in apposite camere. La trinciatura e la pulizia del getto vengono effettuate mediante scalpelli pneumatici e utensili abrasivi. I getti di metalli non ferrosi vengono lavorati su macchine per il taglio dei metalli.

Per ottenere le proprietà meccaniche necessarie, la maggior parte dei getti in acciaio, ghisa duttile e leghe non ferrose sono sottoposti a trattamento termico (vedere Trattamento termico). Dopo il controllo qualità delle fusioni e la correzione dei difetti, le fusioni vengono verniciate e trasferite al magazzino dei prodotti finiti.

Meccanizzazione e automazione della produzione in fonderia. La maggior parte delle operazioni tecnologiche nella LP richiedono molta manodopera e si svolgono a temperature elevate con rilascio di gas e polvere contenente quarzo. Per ridurre l'intensità del lavoro e creare normali condizioni di lavoro igienico-sanitarie nelle fonderie, vengono utilizzati vari mezzi di meccanizzazione e automazione dei processi tecnologici e delle operazioni di trasporto. L’introduzione della meccanizzazione nel settore agricolo risale alla metà del XX secolo. Quindi iniziarono ad essere utilizzati canali, setacci, scarificatori per preparare i materiali per lo stampaggio e le sabbiatrici per pulire i getti. Furono create le più semplici macchine per lo stampaggio con riempimento manuale degli stampi e successivamente iniziarono ad essere utilizzate le presse idrauliche. Negli anni '20 Apparvero e si diffusero rapidamente le formatrici pneumatiche a scuotimento. In ogni operazione tecnologica si cercò di sostituire il lavoro manuale con il lavoro meccanico: furono migliorate le attrezzature per la realizzazione di stampi e anime, furono migliorati i dispositivi per l'estrazione e la pulizia dei getti, fu meccanizzato il trasporto dei materiali e dei getti finiti, furono introdotti i trasportatori e metodi di produzione continua erano sviluppati. Un'ulteriore crescita nella meccanizzazione della produzione si esprime nella creazione di macchine nuove e migliorate, macchine di colata automatiche e linee di fonderia automatiche, e nell'organizzazione di sezioni e officine completamente automatizzate. Le operazioni più impegnative nella produzione dei getti sono lo stampaggio, la realizzazione delle anime e la pulizia dei getti finiti. In queste aree delle fonderie, le operazioni tecnologiche sono per la maggior parte meccanizzate e parzialmente automatizzate. L’introduzione della complessa meccanizzazione e automazione nella produzione industriale è particolarmente efficace. Promettenti sono le linee automatiche per lo stampaggio, l'assemblaggio e il riempimento degli stampi con una lega con raffreddamento dei getti e loro espulsione. Ad esempio, sulla linea del sistema Bührer - Fischer (Svizzera) ( riso. 3 ) la produzione degli stampi, il loro riempimento con la lega e l'estrazione dei getti dagli stampi sono automatizzati. Un impianto per il riempimento automatico di stampi con lega su un trasportatore in continuo movimento ( riso. 4 ). La massa della lega liquida per il riempimento degli stampi è controllata da un dispositivo elettronico che tiene conto del contenuto di metallo di una determinata forma. L'impianto è dotato di un sistema automatico di preparazione dell'impasto; il controllo di qualità della terra di formatura e la regolazione della preparazione dell'impasto vengono effettuati da un dispositivo automatico (sistemi Moldability Controller, Svizzera).

Per le operazioni di finitura (pulitura e sverniciatura dei getti) vengono utilizzati rulli passanti continui con granigliatrici. I getti di grandi dimensioni vengono puliti in camere continue, lungo le quali i getti si muovono su un trasportatore chiuso. Sono state realizzate camere di pulizia automatica per getti con cavità complesse. Ad esempio, la società Omko-Nangborn (USA - Giappone) ha sviluppato una fotocamera di tipo "Robot". Ciascuna di queste camere è un meccanismo indipendente per il trasporto dei getti, che funziona automaticamente, eseguendo i comandi ricevuti dai cosiddetti moduli di controllo situati sul sistema di trasporto monorotaia. Nella zona di pulizia, secondo un programma prestabilito, ruota ad una velocità ottimale la sospensione alla quale viene automaticamente appeso il getto. Le porte della camera si aprono e si chiudono automaticamente.

Nella produzione di massa, la pulizia preliminare (grossolana) dei getti (molatura) viene effettuata nelle fonderie. Durante questa operazione vengono preparate anche le basi per la lavorazione dei getti su linee automatiche nelle officine meccaniche. Le operazioni finali possono essere eseguite anche su linee automatiche. SU riso. 5 mostra una linea automatica dell'azienda giapponese Noritake per la pulizia dei blocchi cilindri delle auto. Questa linea consente di elaborare 120 blocchi in 1 H.

Le possibilità di meccanizzazione e automazione dei processi di fusione sono aumentate soprattutto dopo lo sviluppo di processi di fusione tecnologici fondamentalmente nuovi, ad esempio la produzione di stampi a conchiglia, o il processo Kroning (anni '40, Germania), la produzione di anime mediante indurimento in casse d'anima fredde (anni '50, Gran Bretagna), produzione di anime con stagionatura in casse d'anima a caldo (anni '60, Francia). Negli anni '40. l'industria iniziò a utilizzare il metodo di produzione di fusioni di alta precisione utilizzando modelli a cera persa. In un periodo di tempo relativamente breve, tutte le operazioni tecnologiche del processo furono meccanizzate. Nell'URSS è stata creata una complessa produzione automatizzata di microfusione con una produzione di 2500 T piccoli getti all'anno ( riso. 6 ).

Illuminato.: Nehendzi Yu.A., Fusione di acciaio, M., 1948; Girshovich N. G., Fusione di ferro, L. - M., 1949; Fantalov L.I., Fondamenti della progettazione di fonderie, M., 1953; Rubtsov N.N., Tipi speciali di fusione, M., 1955; suo, Storia della produzione di fonderia nell'URSS, 2a ed., parte 1, M., 1962; Aksenov P.N., Tecnologia di produzione della fonderia, M., 1957; suo, Attrezzature delle fonderie, M., 1968.

D. P. Ivanov, V. N. Ivanov.

Riso. 3. Linea automatica del sistema Bührer-Fischer (Svizzera) per la realizzazione di stampi, il loro riempimento con lega e l'estrazione dei getti finiti.

Riso. 6. Laboratorio di colata di investimento completamente automatizzato con una produzione annua di 2500 T getti all'anno.

II Produzione di fonderia ("Produzione di fonderia")

rivista mensile scientifica, tecnica e di produzione, organo del Ministero delle macchine utensili e dell'industria degli utensili dell'URSS e della Società scientifica e tecnica dell'industria delle costruzioni meccaniche. Nel 1930-41 fu pubblicato con il titolo “Fonderia”; non pubblicato dal 1941 al novembre 1949; successivamente pubblicato con il nome “L. P.". Copre questioni di teoria e pratica della produzione di fonderia, promuove le migliori pratiche delle imprese sovietiche nel campo della produzione di leghe per fonderia di alta qualità, processi tecnologici ad alte prestazioni per la produzione di getti, meccanizzazione complessa, automazione, organizzazione ed economia della produzione di fonderia , presenta i risultati della produzione di fonderia straniera. Tiratura (1973) 14mila copie. Pubblicato (traduzione completa) in Gran Bretagna con il nome “Russian Casting Production” (Birmingham, dal 1961).

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Scopri cos'è "Fonderia" in altri dizionari:

FONDERIA- caratterizzato da un numero di prsf. pericoli e pericoli che richiedono misure preventive speciali. La base dei processi di fusione è la proprietà dei metalli di modificare le loro proprietà fisiche. stato sotto l'influenza dell'una o dell'altra temperatura elevata. Lavorare nelle fonderie... ... Grande Enciclopedia Medica

FONDERIA- un ramo dell'ingegneria meccanica che produce prodotti in metallo versando il metallo fuso in una fonderia (vedi) e ricevendolo (vedi). La fusione può essere un prodotto finito o (vedi), che viene sottoposto ad ulteriori lavorazioni meccaniche... Grande Enciclopedia del Politecnico

Dipinto di Peder Severin Krøyer raffigurante una fonderia Fonderia su ... Wikipedia

Fonderia- [(acciaio) fusione; fonderia (di ferro)] produzione di getti utilizzando stampi da fonderia mediante colata e solidificazione del metallo al loro interno. La produzione di manufatti in metallo fuso è nota fin dall'antichità (II-I millennio aC); in Cina,… … Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

La produzione di fonderia è una delle industrie i cui prodotti sono getti (vedi Fusione), ottenuti in stampi da fonderia riempiti di lega liquida. La produzione annua di getti nel mondo supera gli 80 milioni di tonnellate, da... ... Grande Enciclopedia Sovietica

Per le fusioni possono essere utilizzati tutti i metalli fondebili come oro, argento, stagno, piombo, zinco, ecc. Ma il materiale più importante in questa materia al momento sono le leghe di rame e ferro sotto forma di ghisa e acciaio. Da… … Dizionario Enciclopedico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

La fusione è il processo tecnologico di produzione di parti da metallo liquido in stampi da fonderia. Uno stampo per colata è un elemento che ha una cavità interna che forma una parte quando viene riempita con metallo raddrizzato. Dopo che il metallo si è raffreddato e solidificato, lo stampo viene distrutto o aperto e una parte con una determinata configurazione e dimensioni richieste viene rimossa (Fig. 13.1). I prodotti ottenuti con questo metodo sono chiamati getti. La produzione di prodotti mediante fusione si chiama fonderia.

La produzione di fonderia è una delle industrie più importanti dell'ingegneria meccanica. Le billette fuse vengono consumate dalla maggior parte dei settori dell’economia nazionale. Il peso delle parti fuse nelle macchine è:

Riso. 13.1. La progettazione dello stampo e della fusione è in media del 40-80% e il costo e l'intensità della manodopera della loro produzione rappresentano circa il 25% del costo totale del prodotto.

Il metodo di produzione delle parti mediante fusione è più economico rispetto alla forgiatura e allo stampaggio, poiché i pezzi grezzi fusi sono più vicini per dimensioni e configurazione alle parti finite e il volume della loro lavorazione è inferiore rispetto ai pezzi grezzi prodotti con altri metodi. La fusione produce getti di configurazioni molto complesse, soprattutto cavi, che non possono essere realizzati mediante forgiatura, stampaggio o altra lavorazione meccanica da materiale laminato o pressato, ad esempio blocchi cilindri, basamenti di macchine, pale di turbine, ruote dentate, raccordi per gas e acqua e molto di piu. Il peso delle parti fuse non è limitato: da pochi grammi a decine di tonnellate. Solo mediante fusione è possibile ottenere prodotti di leghe diverse, di qualsiasi dimensione, complessità e peso, in tempi relativamente brevi, con proprietà meccaniche e operative sufficientemente elevate.

Le fonderie in cui viene effettuata la produzione di fonderia sono classificate in base alla lega utilizzata, alla tecnologia di produzione dei getti, al peso dei getti, ecc. (Fig. 13.2).

In base al tipo di lega (metallo) utilizzata si distinguono le officine: fonderie di ferro, fusioni di acciaio e fusioni di non ferrosi.

Nelle fonderie di ferro, i getti sono realizzati in ghisa grigia, ad alta resistenza, malleabile e di altro tipo.

Nelle fonderie di acciaio, i getti vengono realizzati con acciai fusi: acciai al carbonio, strutturali, resistenti al calore, speciali, ecc.

Le officine di fusione non ferrose utilizzano metalli e leghe come alluminio, rame, magnesio, zinco, titanio, bronzo, ottone, ecc.

In base al peso e alle dimensioni della fusione, le fonderie possono essere classificate come leggere, medie, grandi, pesanti e particolarmente pesanti, oppure secondo un'altra classificazione: fonderie piccole, medie o grandi.

Per tipo di fusione, la produzione della fonderia è classificata in fusione in sabbia e argilla e fusione speciale.

Tipi speciali di fusione includono la fusione in conchiglia (stampi metallici permanenti), la fusione centrifuga, la fusione a cera persa (colata di precisione), la fusione per calcinazione, la fusione ad alta o bassa pressione, la fusione in sughero, ecc.

Il metodo più comune nella produzione in fonderia è la fusione in stampi di sabbia e argilla. Gli stampi da fonderia sono realizzati con sabbie da stampaggio. I componenti principali delle sabbie da modellatura sono sabbia e argilla, motivo per cui questa tipologia è ancora presente

Riso. 13.2. I principali raggruppamenti di fonderie di getto sono detti “colata in terra”. La fusione in terra rappresenta oltre il 75% della produzione totale di getti. Sono stampi una tantum perché la rimozione della colata richiede la loro distruzione. Per ottenere ogni parte successiva è necessario realizzare un nuovo stampo. Il processo di realizzazione di uno stampo si chiama stampaggio.

Le sabbie per modellatura sono destinate alla produzione di stampi per colata, mentre le sabbie per anime vengono utilizzate per realizzare anime. Le miscele di stampaggio e anima devono essere flessibili per produrre un'impronta distinta; ignifugo: per resistere alle alte temperature del metallo colato; durevole: per resistere alla pressione del metallo che viene colato; permeabile ai gas, cioè in grado di lasciar passare i gas emessi, nonché antiaderente, in grado di non sinterizzare con il metallo raddrizzato.

Le canne si trovano in condizioni ancora più difficili. Pertanto, le miscele per nuclei hanno proprietà più elevate rispetto alle miscele per stampaggio.

Durante lo stampaggio vengono utilizzati dispositivi speciali, il cui set è chiamato kit modello e fiaschetti.

Per ogni parte viene realizzato un kit modello separatamente, in base alla sua configurazione e dimensioni. È composto da un modello, elementi del sistema di iniezione e una piastra del sottomodello. Se nella progettazione del pezzo sono presenti cavità o fori, il kit include anche le scatole d'anima.

Il modello è progettato per formare il contorno esterno di una parte in uno stampo. Viene prodotto con pendenze di colata, tolleranze per le lavorazioni successive e ritiro del metallo.

Un sistema di colata è un insieme di canali che forniscono il metallo fuso nella cavità dello stampo.

Una targa modello è un dispositivo progettato per l'installazione di un modello e di un sistema di porte.

La scatola anime è progettata per la produzione di anime che formano il contorno interno della cavità del pezzo.

I cilindri sono telai rigidi in cui viene trattenuto lo stampo di colata durante il trasporto e la colata con il metallo.

Per quanto riguarda le leghe da fusione, nella produzione di fonderia vengono utilizzati solo metalli e leghe che presentano buone proprietà di fusione: elevata fluidità, basso ritiro e bassa tendenza alla segregazione.

La fluidità è la capacità di un metallo di riempire le cavità dello stampo.

Il restringimento è la proprietà dei metalli di diminuire di dimensioni man mano che si raffreddano.

La liquazione è l'eterogeneità nella composizione chimica delle diverse parti del getto.

La produzione in fonderia è uno dei processi di costruzione di macchine più complessi dal punto di vista organizzativo e tecnico. L'organizzazione delle fonderie, che dispone di una grande quantità di dati iniziali, è un processo complesso e ad alta intensità di lavoro. Tuttavia, sono stati sviluppati progetti standard delle sezioni principali delle fonderie con una serie di attrezzature, tecnologia standard e organizzazione della produzione.

La base per la progettazione del workshop e di tutti i suoi reparti è il programma del workshop.

I metodi per realizzare i getti, le loro caratteristiche e il campo di applicazione sono mostrati nella tabella. 13.1.

Le fonderie sono solitamente situate in edifici separati.

Gli edifici a telaio sono progettati per le fonderie. La struttura portante è costituita da colonne montate su fondazioni e collegate da travi e capriate. Le capriate delle colonne e le capriate appoggiate su di esse formano telai trasversali, che sono collegati nella direzione longitudinale da travi di fondazione e travi di gru. Un tale edificio fornisce un'efficace ventilazione meccanica, aerazione e illuminazione.

Le fondamenta, le colonne, le pareti e i soffitti costituiscono la struttura portante dell'edificio, che sostiene tutti i carichi. La copertura del tetto dipende dal tipo di rivestimento dell'edificio, dalle condizioni climatiche della zona e dalle condizioni interne del locale. I più comuni sono i tetti laminati multistrato realizzati con materiali impermeabili, che vengono posati su uno strato isolante utilizzando mastice bituminoso. Dato che gli edifici hanno molte campate, è necessario predisporre il drenaggio interno dell'acqua attraverso imbuti nel tetto e montanti nel canale di scolo. Il tetto è costruito secondo la tipologia della lanterna. La tipologia di lanterne per edifici industriali viene assegnata in base ai requisiti tecnologici, sanitari e igienici e alle condizioni climatiche dell'area di costruzione. Le lanterne installate sul tetto degli edifici industriali sono divise in luce, aerazione e luce-aerazione e, in base alla loro posizione rispetto alle campate, in strisce e punti. Per la zona climatica centrale in ambienti con grandi emissioni di calore, vengono utilizzate lanterne bifacciali per l'aerazione della luce con vetri verticali.

Nella fase di sviluppo di uno studio di fattibilità e nella stesura degli incarichi per la progettazione di una fonderia, è necessario tenere conto:

• 1) disponibilità di strade di accesso, comprese le ferrovie;
• 2) la presenza di importanti risorse energetiche;
• 3) direzione predominante del vento;
• 4) la presenza di impianti di trattamento e aree di stoccaggio degli scarti di produzione;
• 5) lontananza dalle officine meccaniche, ecc.

Per selezionare correttamente il tipo di edifici, sistemi di riscaldamento e ventilazione, nonché strutture portanti e di recinzione, durante la ricerca tecnica è necessario raccogliere dati meteorologici: temperatura e umidità dell'aria, velocità del vento, quantità di precipitazioni, profondità di congelamento del suolo, eccetera.

Tabella 13.1

Metodi per realizzare i getti, loro caratteristiche e ambito 1

Metodi per realizzare getti	Peso di lancio, t	Materiale
Moduli una tantum
Stampaggio a mano: nel terreno con la parte superiore			Basamenti, corpi macchina, telai, cilindri, teste di martello, traverse
secondo il modello			Getti sotto forma di corpi di rotazione (ingranaggi, anelli, dischi, tubi, pulegge, volani, caldaie, cilindri)
in grandi fiaschi		Acciaio, ghisa grigia, malleabile e duttile, metalli non ferrosi e leghe	Basamenti, testate, cambi, blocchi cilindri
in palloni rimovibili con nuclei costituiti da una miscela a presa rapida			Letti GM K, macchine automatiche per la messa a punto dei bulloni, forbici; consente di ridurre le tolleranze del 25-30% e l'intensità di manodopera della lavorazione del 20-25%
nel terreno con un pallone superiore e uno strato frontale di una miscela a rapido indurimento			Chabot, telai, cilindri; consente di ridurre l'intensità di manodopera nella produzione e nella lavorazione dei pezzi riducendo le tolleranze del 10-18%
nelle canne			Getti con superficie nervata complessa (teste e blocchi cilindri, guide)
aperto nel terreno			Getti che non necessitano di lavorazione (piastre, rivestimenti)

1 Manuale del tecnologo dell'ingegneria meccanica. URL: http://stehmash.narod.ru/stmlstrl2tabl.htm

Metodi per realizzare getti	Peso di lancio, t	Materiale	Ambito e caratteristiche del metodo
in palloni piccoli e medi			Maniglie, ingranaggi, rondelle, boccole, leve, giunti, coperchi
Stampaggio a macchina: in grandi fiaschi			Testate, supporti, corpi di lettini
in palloni piccoli e medi			Ingranaggi, cuscinetti, giunti, volani; consente di produrre fusioni di maggiore precisione con bassa rugosità superficiale
Fusione in conchiglia: resina-sabbia			Getti di forma critica nella produzione su larga scala e di massa
indurimento chimico a parete sottile (10-20 mm)		Acciaio, ghisa e leghe non ferrose	Pezzi fusi piccoli e medi di forma critica
indurimento chimico a pareti spesse (spessore 50-150 mm)			Grandi fusioni (basi di martelli per stampaggio, cunei per laminatoi)
guscio di vetro liquido		Acciai al carbonio e resistenti alla corrosione, leghe di cobalto, cromo e alluminio, ottone	Fusioni di precisione con bassa rugosità superficiale nella produzione in serie
fusione a cera persa		Acciai e leghe altolegati (ad eccezione dei metalli alcalini che reagiscono con la silice dello strato superficiale)	Pale di turbine, valvole, ugelli, ingranaggi, utensili da taglio, parti di strumenti. Le bacchette in ceramica consentono la produzione di fusioni con spessore di 0,3 mm e fori con diametro fino a 2 mm
fusione solubile		Titanio, acciai resistenti al calore	Pale di turbine, parti di strumenti. I modelli Salt riducono la rugosità superficiale
fusione congelata			Getti a pareti sottili (spessore minimo della macchina 0,8 mm, diametro del foro fino a 1 mm)

Metodi per realizzare getti	Peso di lancio, t	Materiale	Ambito e caratteristiche del metodo
fusione utilizzando modelli riempiti di gas		Qualsiasi lega	Piccole e medie fusioni (leve, boccole, cilindri, alloggiamenti)
Forme multiple
Colata negli stampi: malta			Fusioni di grandi e medie dimensioni in produzione di serie
sabbia-cemento
mattone
argilla refrattaria-quarzo
argilloso
grafite
calcolo
metallo-ceramica e ceramica
Colata a freddo: con piano di divisione orizzontale, verticale e combinato	7 (ghisa), 4 (acciaio), 0,5 (metalli non ferrosi e leghe)	Acciaio, ghisa, metalli non ferrosi e leghe	Getti sagomati nella produzione su larga scala e in serie (pistoni, alloggiamenti, dischi, scatole di alimentazione, slitte)
colata con stampo rivestito		Acciai austenitici e ferritici	Pale di giranti di turbine idrauliche, alberi a gomiti, boccole, coperchi di boccole e altri pezzi fusi di grandi dimensioni a pareti spesse
Stampaggio a iniezione: su macchine con camere di compressione orizzontali e verticali		Leghe di magnesio, alluminio, zinco e piombo-stagno, acciaio	Pezzi fusi di configurazione complessa (T, gomiti, anelli di motori elettrici, parti di strumenti, blocco motore)
utilizzando il vuoto		Leghe di rame	Getti densi di forma semplice
colata centrifuga su macchine con asse di rotazione: verticale			Getti del tipo di corpi di rotazione (cerchioni, ingranaggi, pneumatici, ruote, flange, pulegge, volani), pezzi a due strati (ghisa-bronzo, acciaio-ghisa) a /: d

Metodi per realizzare getti	Peso di lancio, t	Materiale	Ambito e caratteristiche del metodo
orizzontale		Ghisa, acciaio, bronzo, ecc.	Tubi, manicotti, boccole, assali con /:d >1
inclinato (angolo di inclinazione 3-6°)			Tubi, alberi, lingotti
verticale, non coincidente con l'asse geometrico del getto			Fusioni sagomate che non siano corpi di rotazione (leve, forcelle, pastiglie freno)
Stampaggio leghe liquide:		Leghe non ferrose	Lingotti, pezzi fusi sagomati con cavità profonde (pale di turbine, parti di valvole ad alta pressione)
con cristallizzazione sotto pressione del pistone		Ghise e leghe non ferrose	Getti massicci e con pareti spesse senza fori di gas e porosità; è possibile ottenere grezzi compattati da materiali non colabili (alluminio puro)
spremere il casting	Pannelli fino a 1000x 2500 mm di spessore	Leghe di magnesio e alluminio	Getti di grandi dimensioni, anche nervati
aspirazione a vuoto		Leghe a base di rame	Piccole fusioni come corpi di rotazione (boccole, manicotti)
in sequenza dirette cristallizzazione		Leghe non ferrose	Getti con spessore di parete fino a 3 mm e lunghezza fino a 3000 mm
colata a bassa pressione		Ghisa, leghe di alluminio	Pezzi fusi a parete sottile con uno spessore di 2 mm ad un'altezza di 500-600 mm (teste cilindri, pistoni, camicie)
continuo	Tubi con un diametro di 300-1000 mm

La fonderia è una delle industrie i cui prodotti principali sono quelli utilizzati nell'ingegneria meccanica. Ci sono molte fabbriche di questa specializzazione in Russia. Alcune di queste imprese hanno capacità ridotte, altre possono essere considerate veri e propri colossi industriali. Più avanti nell'articolo vedremo quali sono i più grandi impianti di fonderia e meccanici in Russia presenti sul mercato (con indirizzi e descrizioni) e quali prodotti specifici producono.

Prodotti realizzati da LMZ

Naturalmente, tali imprese sono una parte vitale dell’economia nazionale. Le fonderie in Russia producono un numero enorme di prodotti diversi. Ad esempio, getti, lingotti e lingotti vengono prodotti nelle officine di tali imprese. I prodotti finiti vengono prodotti anche nelle imprese di questo settore. Potrebbero essere, ad esempio, griglie, botole per fognature, campanelli, ecc.

Le fonderie di ferro in Russia forniscono i loro prodotti, come già accennato, principalmente alle imprese del settore dell'ingegneria meccanica. Fino al 50% delle attrezzature prodotte da tali fabbriche è costituito da billette fuse. Naturalmente anche aziende con altre specializzazioni possono essere partner LMZ.

Principali problemi del settore

La situazione della produzione di fonderia nella Federazione Russa oggi è purtroppo difficile. Dopo il crollo dell'URSS, l'industria metalmeccanica del paese cadde in un declino quasi completo. Di conseguenza, anche la domanda di prodotti fusi sagomati è diminuita in modo significativo. Successivamente, le sanzioni e il deflusso di investimenti hanno avuto un impatto negativo sullo sviluppo della LMZ. Tuttavia, nonostante ciò, le fonderie russe continuano ad esistere, forniscono al mercato prodotti di alta qualità e aumentano persino i tassi di produzione.

Per molti anni il problema principale delle imprese di questa specializzazione nella Federazione Russa è stata la necessità di modernizzazione. Tuttavia, l’implementazione di nuove tecnologie richiede anche costi aggiuntivi. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi, tali aziende devono ancora acquistare all'estero per ingenti somme di denaro le attrezzature necessarie per la modernizzazione.

Elenco delle più grandi fonderie in Russia

Oggi nella Federazione Russa circa 2.000 imprese sono impegnate nella produzione di prodotti sagomati in ghisa, acciaio, alluminio, ecc. Le più grandi fonderie in Russia sono:

• Balashikhinsky.
• Kamensk-Uralsky.
• Taganrog.
• "KAMAZ".
• Cherepovetskij.
• Balezinsky.

KULZ

Questa impresa è stata fondata a Kamensk-Uralsky durante la guerra, nel 1942. A quel tempo, la fonderia Balashikha fu evacuata qui. Successivamente, le strutture di questa impresa furono riportate al loro posto. A Kamensk-Uralsk ha iniziato a funzionare la propria fonderia.

Durante l'era sovietica, i prodotti KULZ si concentravano principalmente sul complesso militare-industriale del paese. Negli anni '90, durante il periodo di conversione, l'impresa fu riconvertita alla produzione di beni di consumo.

Oggi KULZ è impegnata nella produzione di getti sagomati destinati sia ad attrezzature militari che civili. In totale, l'azienda produce 150 tipi di prodotti. Lo stabilimento fornisce al mercato sistemi frenanti e ruote per aerei, componenti radio, pezzi grezzi in biometallo e metallo-ceramica, ecc. La sede centrale di KULZ si trova al seguente indirizzo: Kamensk-Uralsky, st. Rjabova, 6.

BLMZ

Quasi tutte le fonderie in Russia, il cui elenco è stato fornito sopra, sono state messe in funzione nel secolo scorso. BLMZ non fa eccezione in questo senso. Questa azienda, la più antica del paese, è stata fondata nel 1932. I suoi primi prodotti furono ruote a raggi per aerei. Nel 1935 lo stabilimento padroneggiava le tecnologie per la produzione di prodotti sagomati in alluminio e nel dopoguerra l'impresa si specializzò principalmente nella produzione di dispositivi di decollo e atterraggio per aerei. Nel 1966 qui iniziarono a essere prodotti prodotti realizzati con leghe di titanio.

Durante il crollo dell'URSS, lo stabilimento di Balashikha riuscì a mantenere la direzione principale della sua attività. All'inizio degli anni 2000, l'azienda ha aggiornato attivamente la propria flotta tecnica. Nel 2010 lo stabilimento ha iniziato a sviluppare nuove aree produttive al fine di ampliare la gamma di prodotti.

Dal 2015, BLMZ, insieme al complesso scientifico Soyuz, ha iniziato a realizzare un progetto per la produzione di turbine a gas con una capacità fino a 30 MW. L'ufficio della società BLMZ si trova all'indirizzo: Balashikha, Entuziastov Highway, 4.

Fonderia Taganrog

La sede principale di questa azienda si trova al seguente indirizzo: Taganrog, Severnaya Square, 3. TLMZ è stata fondata di recente, nel 2015. Tuttavia, oggi la sua capacità è già di circa 13mila tonnellate all'anno. Ciò è stato possibile grazie all'utilizzo delle più moderne attrezzature e tecnologie innovative. Attualmente la Taganrog LMZ è l'impresa più moderna del paese nel settore della fonderia.

TLMZ è stata costruita in pochi mesi. In totale, durante questo periodo sono stati spesi circa 500 milioni di rubli. L'azienda ha acquistato componenti per la linea di produzione principale da aziende danesi. Le stufe dello stabilimento sono turche. Tutte le altre apparecchiature sono prodotte in Germania. Oggi, il 90% dei prodotti dello stabilimento di Taganrog viene fornito al mercato interno.

Le più grandi fonderie in Russia: ChLMZ

La decisione di costruire l'impresa Cherepovets fu presa nel 1950. Dal 1951, lo stabilimento iniziò a produrre pezzi di ricambio per macchine e trattori stradali. In tutti gli anni successivi, fino alla perestrojka, l'impresa fu costantemente modernizzata e ampliata. Nel 2000 la direzione dello stabilimento ha scelto le seguenti direzioni strategiche di produzione:

• produzione di rulli da forno per impianti metallurgici;
• produzione di forni per imprese costruttrici di macchine;
• colata di pompe per l'industria chimica;
• produzione di radiatori per forni.

Oggi ChLMZ è uno dei principali produttori russi di tali prodotti. I suoi partner non sono solo le imprese di costruzione di macchine, ma anche l'industria leggera, l'edilizia abitativa e i servizi comunali. L'ufficio di questa azienda si trova a: Cherepovets, st. Industria edile, 12.

Fonderia Balezinsky

Questa più grande impresa è stata fondata nel 1948. Inizialmente si chiamava artel “Liteyshchik”. Nei primi anni della sua esistenza lo stabilimento si specializzò principalmente nella produzione di pentole in alluminio. Un anno dopo, l'azienda iniziò a produrre ghisa. L'artel fu ribattezzato Balezinsky LMZ nel 1956. Oggi questa pianta produce circa 400 tipi di un'ampia varietà di prodotti. La sua attività principale è la produzione di fusioni da forno, stoviglie e stampi da forno. Indirizzo dell'azienda: Balezin, st. K.Marx, 77.

Impianto di fonderia "KAMAZ"

Questa azienda opera a Naberezhnye Chelny. La sua capacità produttiva è di 245mila getti all'anno. La fonderia KamAZ produce prodotti in ghisa ad alta resistenza, grigia, con grafite vermicolare. Questa impresa è stata costruita nel 1975. I primi prodotti dello stabilimento furono fusioni in alluminio di 83 articoli. Nel 1976, l'impresa ha dominato la produzione di prodotti in ghisa e acciaio. Inizialmente, l'impianto faceva parte della nota società per azioni KamAZ. Nel 1997 ha ottenuto lo status di indipendenza. Tuttavia, nel 2002, l'impresa è diventata nuovamente parte di KamAZ OJSC. Questo stabilimento si trova all'indirizzo: Naberezhnye Chelny, Avtozavodsky Avenue, 2.

Impresa di Nizhny Novgorod OJSC LMZ

Il prodotto principale della JSC Foundry and Mechanical Plant (Russia, Nizhny Novgorod) sono i raccordi per tubazioni in ghisa. I prodotti realizzati da questa azienda vengono utilizzati nel trasporto di gas, vapore, petrolio, acqua, olio combustibile e oli. Lo stabilimento ha iniziato la sua attività nel 1969. A quel tempo era uno dei laboratori dell'Associazione Gorky Flax. Oggi i suoi partner sono molte imprese di ingegneria meccanica, servizi abitativi e comunali e imprese di approvvigionamento idrico.

Invece di una conclusione

Dal modo in cui funzioneranno in modo fluido e stabile le fonderie russe sopra descritte, il benessere dell'intero paese dipende in gran parte. Senza i prodotti fabbricati da queste aziende, non potrebbero funzionare le imprese nazionali dell'ingegneria meccanica, della metallurgia, dell'industria leggera, ecc.. Pertanto, prestando la massima attenzione allo sviluppo, alla ricostruzione e all'ammodernamento di queste e di altre fonderie, fornendo loro una completa il sostegno, anche a livello statale, ovviamente, è necessario e molto importante.

1.1 Concetti e definizioni di base

La fonderia, o fusione, è un metodo per produrre un pezzo o un prodotto finito versando il metallo fuso in una cavità di una determinata configurazione e quindi solidificandolo.

I grezzi o i prodotti ottenuti per fusione sono detti getti.

La cavità riempita di metallo liquido durante la fusione è chiamata stampo di fusione.

Lo scopo dello stampo di colata è il seguente.

1. Fornire la configurazione e le dimensioni necessarie del getto.

2. Garantire la precisione dimensionale specificata e la qualità della superficie del getto.

3. Garantire una certa velocità di raffreddamento del metallo colato, facilitando la formazione della struttura della lega richiesta e la qualità dei getti.

In base al grado di utilizzo, i moduli si dividono in una tantum, semipermanente e permanente.

Gli stampi monouso vengono utilizzati per produrre una sola fusione; sono realizzati con sabbia di quarzo, i cui granelli sono collegati da una sorta di legante.

Forme semipermanenti – Si tratta di forme in cui si ottengono più colate (fino a 10-20); tali forme sono realizzate in ceramica.

Forme permanenti – stampi in cui si ottengono da alcune decine a diverse centinaia di migliaia di colate. Tali forme sono solitamente realizzate in ghisa o acciaio.

Il compito principale della produzione della fonderia è quello di produrre getti con forma e dimensioni superficiali il più vicino possibile a parametri simili del pezzo finito al fine di ridurre l'intensità di manodopera delle lavorazioni successive. Il vantaggio principale della formazione di grezzi mediante fusione è la capacità di ottenere grezzi di quasi ogni complessità di vari pesi direttamente dal metallo liquido.

Il costo dei prodotti fusi è spesso molto inferiore rispetto ai prodotti realizzati con altri metodi, tuttavia non tutte le leghe sono adatte alla fusione, ma solo quelle che hanno buone proprietà di fusione. Le principali proprietà del getto sono:

1. Fluidità: la capacità del metallo liquido di riempire uno stampo di fusione, ripetendone accuratamente la configurazione.

Maggiore è la fluidità, migliore è la lega da colata. Nell'acciaio e nella ghisa questa proprietà diminuisce all'aumentare del contenuto di zolfo e aumenta all'aumentare del contenuto di fosforo e silicio. Il surriscaldamento della lega al di sopra del suo punto di fusione ne aumenta la fluidità.

La fluidità è valutata dalla lunghezza del percorso percorso dal metallo liquido prima della solidificazione. I silumini, la ghisa grigia e l'ottone al silicio hanno un'elevata fluidità (>700 mm); gli acciai al carbonio, la ghisa bianca, le leghe di alluminio-rame e alluminio-magnesio hanno una fluidità media (350-340 mm); le leghe di magnesio hanno una bassa fluidità.

2. Ritiro – riduzione delle dimensioni del getto durante la transizione del metallo dallo stato liquido a quello solido. Minore è il ritiro, migliore è la lega da colata. Si distingue tra ritiro volumetrico (riduzione del volume) e ritiro lineare (riduzione delle dimensioni lineari). Questa proprietà dipende principalmente dalla composizione chimica della lega. Il ritiro approssimativamente lineare è dell'1% per la ghisa e del 2% per l'acciaio e i materiali non ferrosi. Naturalmente, ogni grado specifico di lega da colata ha il proprio valore di ritiro.

3. Tendenza alla segregazione. La liquazione è il nome dato all'eterogeneità chimica in tutto il volume di una colata. Minore è la tendenza di una lega fusa a segregare, meglio è.

Nella produzione in fonderia vengono utilizzate molte leghe diverse. La più comune è la ghisa grigia, dalla quale circa il 75% dei getti (in peso) sono realizzati nell'ingegneria meccanica domestica, circa il 20% dall'acciaio, il 3% dalla ghisa malleabile e circa il 2% delle parti fuse sono realizzate con materiali non -leghe di metalli ferrosi.

Esistono due modi per versare il metallo negli stampi.

1. Colata convenzionale, in cui il metallo riempie liberamente lo stampo sotto l'influenza della gravità. Questo metodo prevede la fusione in stampi di sabbia-argilla.

2. Metodi di fusione speciali, ce ne sono circa 15, i principali sono:

· stampaggio a iniezione;

· fusione centrifuga;

· pressofusione (in stampi metallici);

· colaggio in stampi a conchiglia;

· fusione con modelli a cera persa, bruciati o sciolti.

La fusione in stampi di sabbia-argilla è il metodo principale per produrre getti. Questo metodo produce parti fuse di forme sia semplici che complesse, i getti più grandi che non possono essere ottenuti con altri metodi.

L'uso di metodi di fusione speciali consente di ridurre i difetti nella produzione in fonderia. Quando si cola in stampi metallici, la fusione centrifuga garantisce la produzione di getti di alta precisione. Insieme a questo, metodi di colata speciali sono applicabili solo per prodotti di dimensioni relativamente piccole (peso fino a 300 kg).

Per realizzare uno stampo per fusione, è necessario disporre di un kit modello. In generale, un kit modello è costituito da un modello, una scatola centrale e modelli di elementi del sistema di porte.

Il modello è un prototipo della futura fusione; con l'aiuto del modello si forma principalmente la sua configurazione esterna. Il modello differisce dalla fusione nel materiale, nella presenza di segni dell'asta (se la fusione è cava ed è necessaria un'asta per formare la cavità), nella presenza di un connettore (se lo stampaggio viene effettuato utilizzando un modello diviso), e dimensioni che superano le corrispondenti dimensioni del getto per l'entità del ritiro lineare della lega.

Una scatola centrale è una parte di un kit modello progettato per creare un nucleo. L'asta, a sua volta, è necessaria per formare la configurazione interna della fusione (per produrre i fori).

Il sistema di colata è un insieme di canali nello stampo di colata che forniscono metallo fuso, intrappolano scorie e inclusioni non metalliche, rimuovono i gas dallo stampo e forniscono anche metallo liquido alla fusione durante la sua cristallizzazione.

1.2 Tecnologia per la produzione di getti

Il processo tecnologico per la produzione di getti in stampi in sabbia-argilla comprende lo stampaggio, ovvero la preparazione di semistampi e anime; assemblaggio stampi per colata; colata, espulsione e pulizia dei getti.

Per la produzione di stampi per fonderia da sabbie per stampaggio, viene utilizzata l'attrezzatura per matracci. Include modelli, tessere modello, scatole base, ecc.

Per facilitare lo studio del processo di produzione della fusione, consideriamo il diagramma del processo tecnologico (Fig. 1).

Sulla base del disegno della parte (Fig. 1, a), il tecnico della fonderia sviluppa un disegno del modello e della scatola d'anima. Nel negozio di modelli, secondo questi disegni, vengono realizzati un modello (Fig. 1, b) e una scatola centrale (Fig. 1, c), tenendo conto delle tolleranze per la lavorazione e il ritiro della lega durante il raffreddamento. Per ottenere superfici di appoggio per l'installazione delle aste, sui modelli sono stati realizzati i segni delle aste. Lungo la scatola d'anima (Fig. 1, d) viene modellata un'asta che ha lo scopo di formare una cavità interna nel getto.

Per riempire lo stampo con il metallo, è presente un sistema di colata costituito da una vasca, un montante, una trappola per scorie, alimentatori e prese d'aria (Fig. 1, e). Durante l'assemblaggio, nella semiforma inferiore viene installata un'asta, quindi entrambe le semiforme vengono collegate e caricate con zavorra. Lo stampo di colata assemblato è mostrato in Fig. 1, d.

Nel reparto fonderia il metallo viene fuso e colato negli stampi. Il getto raffreddato viene espulso dallo stampo e trasferito nel reparto di pulitura e rifilatura, dove viene ripulito dalla miscela dell'anima di formatura e vengono tagliati i resti di materozza, baie, ecc.

I modelli sono dispositivi con l'aiuto dei quali si ottengono impronte nella sabbia di formatura - cavità corrispondenti alla configurazione esterna dei pezzi fusi. Fori e cavità all'interno dei getti vengono realizzati utilizzando aste installate nello stampo durante il loro assemblaggio.

Le dimensioni del modello sono maggiori delle corrispondenti dimensioni della fusione per l'entità del ritiro lineare della lega, che è 1,5-2% per l'acciaio al carbonio, 0,8-1,2% per la ghisa, 1-1,5% per bronzi e ottoni , ecc. d. Per facilitare la realizzazione di modelli dalla miscela di stampaggio durante lo stampaggio, le pareti dei modelli dovrebbero avere pendenze di stampaggio (per modelli in legno 1-3 0, per quelli in metallo 1-2 0) In corrispondenza delle giunture, rendere liscio giunti con raggio R = (1/5 - 1/3) spessore medio delle pareti di contatto.

Il vantaggio dei modelli in legno è il basso costo e la facilità di fabbricazione, lo svantaggio è la fragilità. I modelli sono verniciati di rosso per le fusioni in ghisa e di blu per le fusioni in acciaio. I segnali dell'asta sono verniciati di nero.

I modelli in metallo sono spesso realizzati in leghe di alluminio. Queste leghe sono leggere, non si ossidano e sono facili da tagliare.

Lo stampaggio a macchina di solito utilizza utensili per modelli in metallo con l'installazione del modello con l'installazione del modello e del sistema di iniezione su una piastra del modello in metallo.

Le anime sono formate in scatole d'anima in legno o metallo.

Lo stampaggio, di regola, viene effettuato in matracci: scatole di metallo robuste e rigide di varie forme, destinate alla produzione di metà di colata dalla sabbia di stampaggio compattandola.

Per la fabbricazione di stampi e anime per colata vengono utilizzate miscele di sabbie e argille naturali con l'aggiunta della quantità necessaria di acqua. La qualità, la composizione e le proprietà dei materiali e delle miscele dipendono dalle loro condizioni di servizio nello stampo di colata.

Le miscele per stampaggio e anima devono avere le seguenti proprietà:

– resistenza (per mantenere l'integrità durante il montaggio, il trasporto, l'impatto meccanico);

– permeabilità ai gas;

– resistenza al fuoco (a contatto con il metallo non deve sciogliersi, sinterizzarsi, bruciarsi alla fusione, o rammollirsi);

– plasticità (mantiene la sua forma dopo aver rimosso il carico);

– mancata aderenza dell'impasto al modello, alla cassa d'anima e al piano di divisione dello stampo;

– non igroscopico;

- conduttività termica;

– facilità di rimozione dell'impasto durante la pulizia dei getti;

– durabilità, cioè la capacità delle miscele di conservare le proprietà dopo un uso ripetuto;

- economico.

I materiali freschi di stampaggio, cioè sabbia e argilla, richiedono in media 0,5 - 1 tonnellata per 1 tonnellata di colata, mentre il consumo di miscele per la fabbricazione di stampi e anime è di 4 - 7 tonnellate. La parte principale delle miscele è lo stampaggio dei rifiuti materiali, le materie fresche servono solo a sostituire i granelli di sabbia che si trasformano in polvere e ad espletare le proprietà leganti delle argille.

La parte granulare della sabbia dovrebbe essere costituita prevalentemente da granelli di quarzo (SiO 2). Nelle migliori tipologie di sabbia il contenuto di SiO 2 è ³ 97%, nelle peggiori il contenuto di SiO 2 è ³ 90%.

La parte argillosa della sabbia comprende convenzionalmente tutte le particelle in essa contenute aventi dimensione inferiore a 0,022 mm.

Le argille da modellatura sono sabbie contenenti più del 50% di sostanze argillose. Le argille si dividono in argille da modellatura ordinarie e argille bektonitiche. Le argille di bectonite comprendono argille costituite principalmente da cristalli di montmoriglionite. Questo materiale si gonfia fortemente in acqua, aumentando le proprietà leganti delle argille. La bectonite viene utilizzata per la fabbricazione di forme e nuclei non soggetti ad essiccazione.

Le normali argille da modellatura sono costituite principalmente da cristalli di caolino Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2, che non presentano rigonfiamento intracristallino.

Per la fusione dell'acciaio, viene presa l'argilla più refrattaria con elevata stabilità termochimica - almeno 1580 ° C, per la ghisa - con una resistenza media di almeno 1350 ° C, per la fusione non ferrosa la stabilità termochimica delle argille non è limitata.

Per la produzione di miscele per stampi e anime, oltre alla sabbia e all'argilla, vengono utilizzati materiali leganti organici e inorganici. I leganti organici bruciano e si decompongono ad alte temperature. Questi materiali includono olio di lino, olio essiccante, crepetel (olio vegetale, colofonia, alcool bianco), torba e pece di legno, colofonia, colla di pectina, melassa e molti altri. Come leganti inorganici vengono utilizzati cemento e vetro liquido.

Nelle fonderie che hanno meccanizzato la preparazione del terreno, utilizzano un'unica miscela di stampaggio. Nelle officine meno meccanizzate si utilizzano miscele di rivestimento e di riempimento; le prime sono di qualità superiore e servono a formare uno strato interno a contatto con il getto.

I materiali per le aste - miscele di aste - vengono selezionati in base alla configurazione delle aste e alla loro posizione nello stampo. Devono avere un'elevata resistenza, avere una flessibilità sufficiente per non interferire con il ritiro del metallo e una buona permeabilità ai gas. Nella produzione di pezzi fusi in acciaio e ghisa, per preparare tali aste vengono utilizzate miscele di sabbia-olio-resina di alta qualità (sabbia di quarzo pura e un legante polimerico - resina o vetro liquido). Le aste meno critiche con una sezione trasversale più spessa sono costituite da miscele costituite da 91-97% SiO 2 e 3-4% argilla con l'aggiunta di vetro liquido o altri leganti. Per le aste massicce vengono utilizzate miscele di qualità inferiore, composte dal 30-70% di SiO 2, dal 20-60% di terra riciclata e dal 7-10% di argilla, che è il legante principale.

Per evitare bruciature e migliorare la pulizia superficiale dei getti, stampi e anime sono rivestiti con un sottile strato di materiali antiaderenti. Per le forme grezze, i materiali antiaderenti sono polveri, ovvero grafite in polvere (per fusioni in ghisa) e quarzo in polvere (per fusioni in acciaio). Le vernici antiaderenti sono predisposte per stampi a secco. Le vernici sono sospensioni acquose degli stessi materiali: grafite (per ghisa), quarzo (per acciaio) con leganti. Le vernici vengono applicate su forme e nuclei caldi che non hanno avuto il tempo di raffreddarsi dopo l'essiccazione.

1.3 Sistemi di varchi

Lo scopo del sistema di colata è garantire un'alimentazione regolare e senza urti del metallo nello stampo, regolare i fenomeni termofisici nello stampo per ottenere una fusione di alta qualità e proteggere lo stampo dall'ingresso di inclusioni di scorie. Gli elementi di un normale sistema di colata sono una vasca di colata 1, una colonna montante 2, un raccoglitore di scorie 3 e alimentatori 4 che forniscono il metallo direttamente alla fusione. Durante la colata, l'intero sistema di colata deve essere riempito di metallo liquido per evitare che scorie e aria atmosferica vengano risucchiate nello stampo.

Quando si producono getti di acciaio, ghisa duttile e alcune leghe di metalli non ferrosi con ritiro relativamente elevato, il sistema di colata li alimenta con metallo liquido durante il processo di solidificazione.

Esiste un certo rapporto tra le aree della sezione trasversale di tutti i canali del sistema di colata, in cui ogni elemento successivo, a partire dall'imbuto, passa meno metallo del precedente. Nella produzione dei getti, quando si seleziona la sezione trasversale degli elementi del sistema di colata, si dovrebbe essere guidati dalla seguente regola: F montante > F trappola per scorie > Alimentatori SF. Per getti in ghisa di peso fino a 1 tonnellata Alimentatori SF: Raccoglitore delle scorie F: Colonna montante F = 1:1,1:1,15; per getti di ghisa di peso superiore a 1 tonnellata il rapporto delle aree è 1:1,2:1,4; per colata di acciaio – 1:1,4:1,6 tonnellate In questo caso, l'area della sezione trasversale totale degli alimentatori è determinata dalla seguente relazione:

, m2 ,

dove Q è la massa del getto e del profitto, kg,

r - densità del materiale di colata, kg/m 3,

m = 0,4-0,6 – coefficiente di deflusso,

t = 4-9 s – tempo di riempimento dello stampo,

g = 9,81 m/s2 – accelerazione gravitazionale,

H – pressione media, m (altezza della colonna di metallo liquido nello stampo, misurata dal bordo superiore dell'imbuto al centro di massa del getto).

In altre parole, il sistema di colata è bloccato e crea le condizioni in cui le scorie non passano attraverso l'imbuto e l'aria non viene aspirata perché è costantemente piena di metallo e la colonna montante rastremata verso il basso limita la pressione. Allo stesso tempo, i cancelli (alimentatori) non sono in grado di passare attraverso tutto il metallo proveniente dal montante; la pellicola di scorie sulla superficie del metallo sale fino alla sommità del raccoglitore di scorie e solo il metallo puro entra nella colata attraverso i cancelli.

Per rimuovere l'aria dallo stampo, nonché per monitorare il riempimento dello stampo con metallo, sulle parti superiori dei getti sono installati canali verticali (sporgenze). Nella fusione di acciaio, leghe di alluminio e alcuni tipi di bronzo, caratterizzati da un elevato ritiro, gli arresti vengono sostituiti con utili. Il loro scopo principale è quello di alimentare il getto con metallo liquido durante la sua cristallizzazione per evitare la formazione di cavità da ritiro nelle zone dei getti che sono le ultime a solidificarsi. Un profitto chiuso o aperto regolare può funzionare solo se si trova sopra il casting. Il volume di metallo nel profitto deve fornire la necessaria pressione ferrostatica sul metallo fuso.

Metodi di formatura

Lo stampaggio manuale viene utilizzato principalmente per produrre singoli pezzi fusi complessi, sia piccoli che grandi.

Lo stampaggio del terreno aperto viene effettuato per getti non critici con una superficie piana, ad esempio lastre, che non sono soggetti a requisiti elevati in termini di aspetto e qualità della superficie.

Questa formatura può essere eseguita su un letto morbido o su un letto duro.

Quando si modella su un letto morbido (Fig. 2), nel pavimento di terra dell'officina viene scavato un buco profondo 150-200 mm e al suo interno viene preparato un letto morbido da una miscela di riempimento sfusa e uno strato di miscela di rivestimento 10-15 sopra di esso viene posto uno spessore di mm. Dopo aver livellato con il ferro da stiro e controllato l'orizzontalità del letto con la livella 3, si pressa manualmente il modello 4. Per fare ciò, appoggiare il modello sulla superficie dell'impasto e spingerlo verso il basso con colpi di martello una tavola, quindi compattare l'impasto attorno al modello con un pressino, tagliare l'impasto in eccesso, ritagliare la vasca di colata 1 e il canale a sinistra 2 per riempire lo stampo con il metallo, e a destra c'è un canale di scarico 5 per drenare il metallo in eccesso. Per eliminare i gas dallo stampo vengono forati 6 canali con guarnizioni, dopodiché bagnare accuratamente i bordi dello stampo vicino al modello e rimuoverlo. Se vengono rilevati difetti, vengono corretti, la superficie dello stampo viene ricoperta di polvere e riempita di metallo.

Se il getto è pesante, crea un letto duro sotto di esso (Fig. 3), scava una buca profonda 300–500 mm maggiore dell'altezza del modello, sul fondo viene posto uno strato di coke bruciato dello spessore di 100 mm, Due tubi vengono installati obliquamente sui lati per rimuovere i gas e riempire la miscela.

I primi strati sono 50–70 mm densamente pieni di pressini, gli strati successivi vengono riempiti in modo più sciolto e gli ultimi 100-120 mm lasciare senza compattazione, livellando leggermente la superficie con una cazzuola. Nel letto preparato, praticare frequenti punture con uno strangolatore fino alla formazione dello strato di coke e coprire la superficie con uno strato di impasto di rivestimento spesso 15-20 mm. mm. Su questa miscela viene depositato il modello a seconda del disegno: metà se è staccabile, oppure tutto se è monopezzo. Successivamente, controllare la densità della miscela attorno al modello e comprimerla se si riscontrano punti deboli, quindi tutta la superficie attorno al mezzo modello viene levigata e cosparsa di sabbia fine e asciutta per evitare che si attacchi al semistampo superiore.

Quando si realizza la metà superiore dello stampo, prima si posiziona la metà superiore sulla metà inferiore del modello esattamente lungo i tenoni, quindi si posizionano i modelli dell'alzata e dei supporti. Successivamente, il modello viene coperto con una miscela di rivestimento e l'intero volume viene riempito con la miscela di riempimento, quindi vengono praticate delle forature con un'uscita del gas. La posizione del pallone rispetto al fondo dello stampo viene fissata inserendo pioli in tutti e quattro gli angoli.

Ora togliete la beuta e appoggiatela sul pavimento, ruotandola prima di 180°. Rimuovere con attenzione entrambe le metà del modello, lisciare le zone danneggiate, coprire di polvere le cavità dei semistampi, inserire un'asta nel semistampo inferiore, appoggiare il semistampo della muffola a terra esattamente lungo i confini del pioli infissi, posizionare la vasca di colata e caricare dei pesi sulla superficie superiore dello stampo per evitare il pericolo di sollevare il metallo colato, per evitare bruciature vicino al punto in cui viene colato lo stampo.

Formatura in fiaschi

Lo stampaggio in staffa è largamente utilizzato nelle fonderie. A seconda della progettazione dei modelli, delle condizioni e della natura della produzione, ha molte varietà. Diamo un'occhiata ai più tipici di loro.

Nella fig. La Figura 4 mostra lo stampaggio utilizzando un modello diviso. Il pezzo da colare (Fig. 4, UN) modellato secondo un modello con segni per l'asta che forma una cavità nel getto (Fig. 4, b). Sullo scudo 1 (Fig. 4, V) installare prima metà del modello 2, e poi la fiaschetta 4, Il modello viene spolverato con un sottile strato di polvere e ricoperto con una miscela di rivestimento, quindi l'intera muffola viene riempita con una miscela di riempimento. Successivamente si rimuove la miscela in eccesso dalla parte superiore e si forano i canali di uscita del gas 3. Successivamente il semistampo viene ruotato di 180° e posizionato su

scudo (Fig. 4, d). Successivamente, la superficie del connettore viene cosparsa di sabbia distaccante. Il top 5 viene posizionato sulla metà inferiore del modello, centrandolo rigorosamente lungo i tenoni, quindi la muffola viene stagionata 6, modelli di riser 7 e spinte 8 e riempiteli nello stesso ordine della metà inferiore dello stampo. Successivamente si leviga la superficie superiore, si forano i canali, si disegnano i contorni della vasca di materozza e si estraggono i modelli dell'alzata 7 e delle spinte 8. Successivamente si rimuove il semistampo superiore e lo si ruota di 180°. I modelli vengono rimossi da entrambe le metà dello stampo, le aree danneggiate vengono levigate, cosparse di polvere, l'asta viene installata nella metà inferiore dello stampo, coperta con la metà superiore dello stampo e lo stampo viene fissato o caricato per versare il metallo (Fig. 4, D).

Lo stampaggio in due muffole secondo il modello monopezzo è mostrato in Fig. 5. Modello del pezzo stampato (Fig. 5, UN) senza il segno dell'asta inferiore, vengono posti sullo scudo (Fig. 5, b), ricoperti con rivestimento, quindi riempiti con la miscela di riempimento e l'eccesso viene rastrellato dall'alto. Quando l'impasto cade sotto il modello, il semistampo viene ruotato di 180° (Fig. 5, V) e ritagliare il composto lungo la linea 3-4 . Lisciare l'intera superficie del connettore, cospargerlo con sabbia distaccante e posizionare l'asta contrassegnata dal contrassegno 2 , posizionano la muffola superiore, modelli dell'alzata e degli sfiati, la riempiono di sabbia di formatura, aprono lo stampo, tolgono il modello, lo rifiniscono, lo cospargono di polvere, posizionano l'anima, lo ricoprono con il semistampo superiore, lo caricano e posizionarlo sotto il getto (Fig. 5, G).