Файл: Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении.pdf

мы детали форме заготовки — до 50%; б) от некратности размеров заготовок размерам листа'— до 25; в) от отходов на перемычки — 25—45; г) от припуска для ша­ говых ножей и прижимных фланцев при вытяжке —

20—30%.

Основные пути экономии металла при раскрое и штамповке следующие: изменение конструкции деталей с целью упрощения их формы; выбор наиболее рацио­ нального раскроя листа; применение листового проката по размерам кратного или мерного нарезаемым из него заготовкам; сокращение отходов на перемычки между деталями и краями заготовки; широкое внедрение про­ грессивных способов штамповки листового проката; все­ мерное использование деловых отходов.

Форма наружного контура штампуемой детали — это основа безотходной и малоотходной штамповки. В боль­ шинстве случаев форму штампуемой детали или заго­ товки можно подвергнуть изменению без ущерба для эксплуатационных качеств. Упрощение формы вырубае­ мых заготовок сводит до минимума технологические по­ тери.

Расход металла на детали, получаемые из листового ■проката, определяется на основании карт технологиче­ ского раскроя. Для рационального раскроя сложных по форме деталей рекомендуется пользоваться шаблонами, с помощью которых можно легко подобрать наиболее целесообразное расположение деталей на листе. На за­ воде «Лидсельмаш», например, в результате внедрения карт раскроя было сэкономлено более 100 т листового проката, на минском заводе «Ударник» — 90, на Минском автозаводе — около 300 т.

В целях улучшения раскроя и экономии металла на многих предприятиях разрабатывают автоматические установки для вырубки заготовок из листовой стали тол­ щиной 5—8 мм, линии продольного и поперечного рас­ кроя широкорулонного проката, внедряют комбиниро­ ванный метод раскроя металлопроката на установках с програмным управлением. Это дает значительный эко­ номический эффект.

Опыт Минского автозавода показывает, что заданную точность исполнения размеров и формы, а также высо­ кую чистоту поверхности деталей при малоотходной и безотходной штамповке можно обеспечить за счет: при­

142

менения исходного материала толщиной от 0,2 до 6 мм с более жесткими допусками по ширине; создания на­ дежного противоотжима пуансона; прижима полосы и отрезаемой детали; использования штампов с шаговыми ножами высокой стойкости; надежной фиксации полосы в поперечном к ходу штамповки направлении; точной подачи полосы до упора.

За счет расширения номенклатуры деталей, изготов­ ляемых из проката мерных и кратных размеров, улучше­ ния раскроя листового и сортового проката в текущем пятилетии предусматривается сэкономить в машино­ строении около 500 тыс., а за счет рационального ис­ пользования деловых отходов, которые получаются при обработке,— 300 тыс. т металла.

При штамповке деталей из листового проката обра­ зуются технологические отходы в виде перемычек и кон­ структивные отходы вследствие наличия у деталей раз­ личных отверстий и выемок. Такие отходы можно ис­ пользовать. Так, на Минском подшипниковом заводе в результате внедрения новых специальных штампов для получения из отходов ленты заготовок сепараторов на два вида подшипников сэкономлено 170 т металла. На Минском тракторном заводе благодаря использованию отходов от детали одного наименования сэкономлено 363 т листового проката. За счет утилизации обрези лонжеронной полосы на Минском рессорном заводе сэко­ номлено 39 т проката. На Минском автозаводе из отхо­ дов листового проката штампуются около 100 наимено­ ваний деталей, что дало возможность увеличить выпуск изделий из тех же материалов. На Челябинском трак­ торном заводе из отходов, образующихся в прессовом и кузнечном производстве, изготовляется более 350 деталей для трактора «Т-100М».

Безотходная и малоотходная штамповка характери­ зуется высокой экономичностью. Сказанное подтверж­ дают следующие данные. На Минском автозаводе без­ отходная и малоотходная штамповка в общем объеме листовой штамповки составляет около 17%, благодаря чему коэффициент использования листового проката по­ вышается до 90—95%. За счет безотходной штамповки ряда деталей комбайнов на заводе «Гомсельмаш» сэко­ номлено 74 т листового проката.

143

2.Сокращение отходов металла

влитейном производстве

Одним из важнейших звеньев заготовительной базы в машиностроении является литейное производство. Через литейные цехи проходит от 50 до 90% всех черных и цветных металлов, из которых получают заготовки для различных деталей машин.

В литейной технологии известно несколько способов выполнения отливок разнообразной конструкции со сложными внутренними полостями и элементами пере­ менного сечения. Делать такие детали другими метода­ ми часто нецелесообразно, а в ряде случаев и невоз­ можно.

Основными критериями, определяющими выбор ма­ териала для литых деталей, служат их конструктивные формы, целевое назначение и условие работы, характер и величина нагрузок и напряжений.

Наиболее широко в машиностроении распространены отливки от серого чугуна. Это объясняется его превос­ ходными технологическими качествами, удовлетворяю­ щими условиям литья деталей самой сложной конфигу­ рации, относительной дешевизной производства литья и хорошей механической обрабатываемостью. Важные конструктивные свойства серого чугуна — способность поглощать вибрации, износостойкость и независимость предела выносливости от таких концентраторов напряже­ ний, как царапины, риски и другие дефекты. Серый чу­ гун очень хорошо работает на сжатие, при невысоких нагрузках удовлетворительно работает на изгиб. Основ­ ные его недостатки, ограничивающие возможность ис­ пользования,— низкие механические свойства и хруп­ кость. Из-за этого приходится утолщать стенки деталей, что увеличивает вес конструкций и расход металла.

Отливки из ковкого чугуна отличаются хорошей ме­ ханической обрабатываемостью, допускают холодную правку, штамповку, чеканку, прокатку, резание и сгиба­ ние. Эти качества позволяют исправлять деформирова­ ние отливки сложной конфигурации, получать гладкие правильные поверхности путем их чеканки и применять заклепочные соединения.

Литейные свойства стали значительно ниже литей­ ных свойств чугуна. Сталь вследствие малой жидко-

144

текучести плохо заполняет формы, наблюдается ликва­ ция пузырей. В связи со значительной усадкой у сталь­ ных отливок чаще, чем у чугунных, происходит короб­ ление и возникают усадочные раковины и трещины. Стальные отливки значительно труднее поддаются очист­ ке. Поэтому сталь не пригодна для отливок сложной конфигурации с тонкими стенками и со стенками, кото­ рые должны отвечать повышенным требованиям в отно­ шении точности размеров.

Отливки тяжелых, грубых деталей, воспринимающих динамические нагрузки, напротив, выполняют из стали, а не из ковкого чугуна: у стальных отливок механиче­ ские свойства лучше, чем у ковкого чугуна. Ввиду про­ стоты формы, большой толщины стенок и сравнительно невысоких требований к точности и внешнему виду та­ ких отливок литейные свойства стали оказываются до­ статочно удовлетворительными.

Применение бронзовых и латунных отливок может быть связано с работой деталей в тяжелых коррозион­ ных условиях либо, когда это обусловливается специаль­ ными требованиями, связанными с теплопроводностью, электропроводностью, антимагнитностью, антифрикци­ онными свойствами и т. д. Отливки из алюминиевых и магниевых сплавов отличаются низким удельным весом и при соответствующем составе обладают высокими ме­ ханическими и литейными качествами. Алюминиевые сплавы с содержанием в больших количествах кремния называются силуминами, литейные качества которых очень высоки. Силуминовым отливкам присуща большая стойкость против коррозии, они сохраняют достаточную прочность при повышении температуры. Из цинковых сплавов отливают под давлением детали, не требующие (или почти не требующие) последующей механической обработки.

Главным направлением в развитии литейного произ­ водства является получение литых заготовок, прибли­ жающихся по форме и размерам к готовым деталям. Это дает немалую экономию металла. Точнее литье по­ зволяет получать литые детали с минимальными при­ пусками на механическую обработку, с более жесткими допусками и гладкой поверхностью, иногда не требую­ щей дальнейшей механической обработки, увеличивает выход годного литья и сокращает брак отливок.

К наиболее прогрессивным способам литья относят­ ся: литье в оболочковые формы; литье по выплавляе­ мым моделям; литье в формы, изготовленные из быстротвердеющих смесей; литье под давлением; центробеж­ ное литье; литье в кокиль.

При выборе наиболее эффективного способа литья должны учитываться следующие факторы:

а) пригодность того или иного способа для формо­ образования отливок необходимой конструкции;

б) соответствие металла или сплава, из которых воз­ можно получение отливок данным способом литья, тре­ бованиям, предъявленным к материалу детали, усло­ виями ее дальнейшей обработки и эксплуатации;

в) технологические возможности избранного способа литья для обеспечения точности размеров и чистоты по­ верхностей отливки;

г) возможность применения данного способа в кон­ кретных условиях предприятия;

д) технико-экономическая целесообразность исполь­ зования избранного способа литья с учетом количества получаемых заготовок.

является: получение отливок с более точными размера­ ми, повышенным классом чистоты поверхности, меньши­ ми припусками на механическую обработку и расходом металла на прибыли и выпары, высокие механические свойства заготовок в результате их мелкозернистой структуры, возможность получения плотных и герметич­ ных отливок без усадочных раковин.

Преимущества кокильного литья можно проиллюст­ рировать на опыте Одесского завода им. Октябрьской ре­ волюции. При отливке стоек тракторных плугов из ста­ ли в песчано-глинистые формы безвозвратные потери составляют 20, выход годного литья — 55—57%<, а себе­ стоимость тонны годного литья— 165 руб. При отливке этой детали из легированного чугуна в кокиль безвоз­ вратные потери металла уменьшаются более чем в 3 ра­ за, выход годного литья повышается на 27, а себестои­ мость его снижается на 22%.;

В массовом производстве корпусные детали редукто­ ров, электродвигателей и других изделий обычно отли­

146

ваются из чугуна в песчаных формах. Зачастую качество их поверхности низкое (ужимины, пригар и другие дефек­ ты). Отливка этих деталей в кокиль позволяет повысить их точность, улучшить внешний вид, уменьшить припуск на механическую обработку. Вот почему литье в кокиль

Центробежный способ литья применяется для полу­ чения заготовок или деталей, имеющих форму тел вра­ щения. Основное его преимущество — высокая произво­ дительность. Благодаря действию центробежных сил детали, отлитые этим способом, получаются плотными. Металл при вращении формы очищается от неметалли­ ческих включений и газов, а зерна его измельчаются. Это способствует улучшению качества отливок и повы­ шению их механических свойств.

Один из наиболее прогрессивных способов формооб­ разования заготовок — литье под давлением. По точно­ сти, чистоте поверхности и производительности он пре­ восходит все современные способы литья. Этим спосо­ бом делают тонкостенные отливки толщиной от 1 до 5 мм из алюминиевых, цинковых, магнитных и других спла­ вов, которые или невозможно, или трудно изготовить другими способами. Высокое давление способствует луч­ шему заполнению форм. В отливках можно получать отверстия диаметром более 1,5 мм, иногда наружную и внутреннюю резьбу. Обработка отлитых заготовок в ос­ новном сводится к чистовому фрезерованию, развертке и некоторым другим операциям.

Литьем под давлением производят отливки из цвет­ ных сплавов весом от нескольких граммов до 90 кг и бо­ лее. Например, отливка из алюминия блока цилиндров автомобиля «Волга» весит всего 28 кг, или почти в 4 ра­ за легче чугунных, отлитых в песчано-глинистые формы, либо на 30% легче блоков из алюминия, отлитых в ко­ киль.

В мировой практике есть лишь несколько случаев из­ готовления крупногабаритных сложных отливок мето­ дом литья под давлением. В СССР литье под давлением было впервые успешно применено для У-образного вось­ мицилиндрового блока цилиндров двигателя из алюми­ ниевого сплава. После отладки и пуска в эксплуатацию

оборудования для литья под давлением блоков цилинд­ ров брак по литью был снижен с 30—40 до 2—5%. Это довольно высокий показатель.

Литьем по выплавляемым моделям получают отлив­ ки по 9-му классу точности и классам чистоты не выше 3-го. Это резко сокращает отходы припоследующей ме­ ханической обработке заготовок. Метод литья по выплав­ ляемым моделям весьма перспективен, легко поддается автоматизации и механизации. Например, на Горьков­ ском автозаводе, Минском мотовелосипедном заводе, за­ воде «Ростсельмаш» и других действуют комплексно ме­ ханизированные и автоматизированные цехи литья по выплавляемым моделям, которые позволяют в значи­ тельной степени увеличивать выпуск точных отливок и тем самым сократить отход металла.

Так, на Минском мотовелосипедном заводе па литье по выплавляемым моделям переведено более 50 наиме­ нований деталей. В результате коэффициент использова­ ния металла повысился до 90—92%. Внедрение точного литья для изготовления 12 наименований отливок дета­ лей трактора «Беларусь» экономит 60 т стали в год.

Для снижения стоимости производства точных отли­ вок из чугуна и стали в ряде случаев вместо литья по вы­ плавляемым моделям применяют более дешевый спо­ соб — литье в оболочковые формы. Его преимущество по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы в том, что отливки имеют чистые поверхности и повышен­ ную точность размеров. Следовательно, припуски на ме­ ханическую обработку можно давать меньшие. Получе­ ние отливок из чугуна, стали и сплавов цветных метал­ лов в оболочковые формы увеличивает выход годного литья за счет снижения брака в 1,5—2 раза по сравне­ нию с литьем в песчано-глинистые формы. Литье в обо­ лочковые формы дает возможность шире механизиро­ вать этот процесс. При этом вес отливок снижается на 15%, припуски на механическую обработку сокращаются примерно наполовину, трудоемкость уменьшается в 4— 5 раз по сравнению с литьем в песчаные формы. В про­ цессе дальнейшей механизации обработки заготовок экономится труд, отход металла сокращается почти на

50%.

Литье в оболочковые формы нашло широкое примене­ ние при производстве коленчатых валов на Горьковском

148

автозаводе, отливок ребристых цилиндров на Мелито­ польском моторном заводе и т. д.

Один из недостатков оболочковых форм — относи­ тельно высокая стоимость связующего пульвербакелита ПК-104 и недостаточная стойкость их при взаимодейст­ вии с залитым сплавом.

За последние годы в литейном производстве Белорус­ сии в качестве новых формовочных материалов начали применять быстросохнущие или быстротвердеющие сме­ си на основе жидкого стекла. Быстрое твердение жидко­ стекольной оболочки формы получается вследствие про­ дувки ее поверхности горячими газами или сушки на воздухе.

Несмотря на большие преимущества специальных способов литья, степень совершенства технологического

В результате имеет место низкий процент выхода год­ ного литья, чрезмерно велики припуски на механическую обработку, все еще низко качество отливок.

В табл. 38 приведены сравнительные технико-эконо­ мические показатели деятельности литейных цехов в це­ лом по СССР и Белоруссии за 1971 г. Они свидетельст­ вуют о том, что в литейном производстве БССР уровень механизации трудоемких процессов выше. Так, машин­ ная формовка в сталелитейных цехах на 20, а в чугуно­ литейных — на 11 % выше, чем в целом по Союзу. Удель­ ный вес конвейерного литья в БССР выше на 23%. Бла­ годаря высокой степени механизации себестоимость тонны годных отливок из стали на 23, а из цветных ме­ таллов— на 26 %] ниже, чем в среднем по стране.

Одним из существенных недостатков литейного про­ изводства Белоруссии является сравнительно низкий процент выхода годных отливок и большие отходы ме­ талла при формообразовании заготовок. Например, вы­ ход годных отливок из стального литья в БССР на 2,9, а чугунных — на 3,1% ниже, чем в целом по СССР. Источники ломообразования показывают, что в промыш­ ленности Белоруссии металлоотходы стального и чугун­ ного литья за 1973 г. равны 41% общего выпуска литья.

Основными причинами значительных отходов явля­ ются низкий уровень применения экономичных способов

149