Литье с кристаллизацией под давлением в машинах литья под давлением (ЛПД)

В отраслевом стандарте 2005 г. «Штамповка жидкого металла деталей из цветных металлов. Типовой технологический процесс» показано, что кроме гидравлических прессов вертикального типа жидкую штамповку осуществляют на машинах литья под давлением (ЛПД), в основном с горизонтальной камерой прессования. Эта технология и оборудование находят все большее применение. В мировой практике также применяют машины ЛПД с вертикальной камерой. Технология процесса была рассмотрена в первой части книги. Напомним, что в машинах ЛПД способ литья под давлением сочетается со способом прессования.

При внедрении одного из способов жидкой штамповки на машинах ЛПД на технологическом участке должны быть выполнены все требования безопасности для машин ЛПД, приведенные выше, в гл. 18.

Конструкции и материал пресс-форм принципиально не отличаются от пресс-форм литья под давлением. Перед заливкой штампы подогревают до 150—200° С, затем рабочие поверхности штампов периодически смазывают различными смазками. Повышения стойкости пресс-формы добиваются применением водяного охлаждения и рядом других методов. В зоне нахождения пресс-формы должно быть установлено вентиляционное устройство для удаления паров и газов. Количество отсасываемого воздуха и тип устройства должны быть оговорены в руководстве по эксплуатации конкретной модели машины. Конструкция машины не должна препятствовать установке вентиляционного устройства. Основные требования норм по объему удаляемого воздуха за 1 ч приведены в гл. 18, параграф 18.1.

Реализуются такие процессы двумя основными методами на машинах ЛПД двух типов. По первому методу жидкий металл заливают в камеру прессования, затем под действием прессующего поршня на жидкий металл запорный клапан сжимает пружину, отходит влево и дает заполнить полость формы металлом. После этого происходит затвердевание металла под давлением прессующего поршня. По второму методу (рис. 24.3) жидкий металл из небольшого ковша заполняет рабочую полость формы самотеком через прессующую камеру 1 и питатель 2. Окончательное заполнение формы и затвердевание отливки происходит под давлением.

Рис. 24.3. Схема штамповки жидкого металла при свободной заливке формы на машине литья под давлением горизонтального типа:

а — положение при свободной заливке; б — положение после окончания прессования; 1 — камера прессования; 2 — полость литниковой системы;

3 — выталкиватель; 4 — отливка, запрессованная в форме Процесс заливки металла автоматизирован и осуществляется специальным заливочным устройством с ковшом (показан на рисунках). Остальные технологические операции также автоматизированы. Свободный выход газов из формы рекомендуется обеспечивать специальной конструкцией вентиляционной системы лабирининого типа (рис. 24.4), а сами вентиляционные каналы рекомендуется выполнять толщиной до 0,5 мм.

Рис. 24.4. Схема конструкции формы с запорным клапаном и вентиляционными водоохлаждаемыми вставками на горизонтальной.

машине ЛПД:

а — положение заливки; б — прессование; 1 — вставка вентиляционная водоохлаждаемая; 2 — полость формы; 3 — клапан запорный; 4 — камера прессования; 5 — поршень прессующий; 6 — выталкиватель; 7 — упор;

8 — пружина Опасные зоны должны быть закрыты защитными кожухами; зоны действия манипуляторов для заливки металла и съема отливок также должны быть ограждены. Ограждение должно иметь блокировку, исключающую работу комплекса при нахождении обслуживающего персонала в зоне действия манипулятора. Зона пресс-формы на машине должна иметь защитные ограждения со стороны оператора и с противоположной стороны; иметь для пуска операции закрытия пресс-формы два концевых выключателя с контролируемыми электросхемой функциями на протяжении каждого цикла работы машины. Заполнение пресс-формы расплавом следует начинать только после полного запирания пресс-формы. Пульт управления машиной должен иметь световую сигнализацию о готовности машины к заливке расплава.

Примеры реализации некоторых мер безопасности на машинах ЛПД показаны на рис. 24.5.

На рис. 24.5, а показано, что опасные зоны оборудования окрашены желтым цветом, пульт управления установлен удобно, и его положение может регулироваться по высоте. На схеме 24.5, б показана открытая дверь машины ЛПД с блокировкой, сдвинутая вправо. Машина оснащена двумя роботами, они окрашены в красный цвет; на схеме один из роботов охлаждает и смазывает формы. Подвижное ограждение машины ЛПД окрашено в желтый цвет. Весь комплекс огражден специальным ограждением с блокировками. Дополнительные сведения по организации безопасной работы на роботизированных технологических комплексах приведены ниже, в гл. 28.

Для снижения риска от работы аккумуляторов, работающих под достаточно опасным высоким давлением (до 20—36 МПа), емкость одного баллона ограничивается определенным объемом (например, при 20 МПа допустимый объем баллона 1 м³). На приведенных в качестве примеров схемах (рис. 24.6) показан ряд выполненных требований норм к безопасности гидросистем, пневмосистем и аккумуляторных установок.

Рис. 24.5. Машины вертикального (а) и горизонтального (б) прессования для литья под давлением для жидкой штамповки с системой автоматизации процессов заливки металла в камеру прессования и выдачи готовых заготовок на стеллаж.

Рис. 24.6. Примеры мер безопасности при эксплуатации гидро- (а) и пневмосистем (б) на машинах ЛПД горизонтального типа.

Эти системы снабжены манометрами для контроля давления, которые установлены на баллонах в удобных для наблюдения местах. Пульты управления установлены в удобных местах. На всех манометрах нанесена черта по делению, соответствующему рабочему давлению в магистрали. Кроме того, все установки пневматических и гидравлических систем также должны быть снабжены таблицами, содержащими схемы трубопроводов, запорной, распределительной и регистрирующей аппаратуры и приборов.

Важная информация для учета при преподавании и изучении процесса жидкой штамповки в разных дисциплинах Специфика работ на оборудовании для жидкой штамповки отражена в документе «Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих (ЕТКС). Выпуск № 2. Часть № 1» в уточненной редакции приказа Минздрава России от 13 ноября 2008 г. № 645. Эти работники в ЕТКС помещены в разделе «Кузнечно-прессовые и термические работы» как «штамповщик жидкого металла» (2, 3,4 и 5-го разрядов). Работники 4-го и 5-го разрядов наряду с высокой технологической квалификацией должны хорошо знать конструктивные особенности и кинематические схемы обслуживаемого оборудования, правила настройки прессов различных типов и подготовки штампов, правила обслуживания оборудования, контрольно-измерительных приборов; знать устройство подводок к оборудованию электроэнергии, топлива, воздуха и вакуумирования; конструктивные особенности установочных и крепежных приспособлений. Дополнительные сведения приведены в приказе Министерства труда и социальной защиты РФ от 8 сентября 2014 г. № 622н «Об утверждении профессионального стандарта „Штамповщик“».

Из квалификационного справочника и профессионального стандарта видно, насколько высокие требования предъявляются к квалификации рабочих. Соответственно, высокую технологическую квалификацию и базовую подготовку по основам охраны труда должен иметь и будущий инженер-технолог. Это надо учитывать преподавателям соответствующих предметов при подготовке бакалавров и специалистов.