1. Введение

Литейные цехи состоят из множества производственных и вспомогательных отделений. К производственным отделениям отно­сят: плавильное, включая участок взвешивания и набора шихты; формовочно-заливочно-выбивное, включая сушильные установки и участок литых каркасов; стержневое, включая су­шильные установки и склад стержней; смесеприготовительное для формовочных и стержневых смесей; термообрубное, вклю­чая участки гидроиспытания и исправления дефектов литья и отделение грунтовки отли­вок. В каждом отделении выполняется определенная операция и имеется основное и вспомогательное оборудование. Экономически целесообразно максимально облегчать труд работающих и повышать производительность труда. Эти задачи решаются путем механизации и автоматизации технологических процессов.

Меха­низация литейного производства в мировой практике началась в начале XX века с создания примитив­ных формовочных машин, если не считать применявшихся в еще более раннее время простых подъемных кранов на формовке и лифтов для подъема шихты на колошниковую площадку вагранок.

Первоначально механизация литейного производства во всех странах была на низком уровне. Цехи работали на ступен­чатом режиме с использованием формовочных машин с ручной набивкой, и изредка гидравли­ческих прессовых машин. Смеси приготавливали в бегунах. Для просеивания формовочных материалов применяли сита. Для грубого измельчения хрупких материалов имелись дезинтеграторы, а для очистки отливок пескоструйные аппараты.

В 20-х годах XX века появились и быстро распространились пневматические встряхивающие формовочные машины. Усложнялось и улучшалось смесеприготовительное оборудование, появились пневматические выбивные устройства, оборудование для очистки отливок, улучшалась механизация транспорта шихтовых и формовочных материалов, а также отливок. Создавались и внедрялись в производство литейные конвейеры и поточный метод работы.

В середине XX века параллельно с коренным перевооружением и механизацией ли­тейного производства развертывается изу­чение новой техники. Проводятся научно-исследовательские работы, разрабатываются теории рабочих процессов и методов расчета ли­тейного оборудования. Появляются новые методы литья с целью получения отливок повышенной точности. Проектируются и создаются новые, усовершенствованные машины литейного производства. Создаются машины-автоматы и автоматические литейные линии.

Развитие и со­вершенствование машиностроительной промышленности сопровождается прогрессивным уменьшением трудоемкости.

В литейных цехах это достигается двумя путями.

1) Применением новых технологических процессов, дающих непосредственное уменьшение трудоемкости изготовления отливок, или позволяющих получить более точные отливки. Во втором случае уменьшить объем и стоимость механической обработки литых заготовок в механосборочных цехах. Однако применение новых технологических процессов в литейных цехах (под давлением, кокильного, центробежного, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, выжиманием и др.) ограничено по номенклатуре отливок и в целом по машиностроению может охватить лишь 2025 % всего литья.

2) Механизацией существующих технологий литейного производства, являющейся основным средством уменьшения трудоемкости получения отливок, примени­мым для наиболее широкой номенклатуры отливок. Кроме повышения производительности труда, механизация дает повышение точности и качества отливок и коренное улучшение условий труда.

Средний уровень производительности труда, выражающийся в выпуске годных отливок (тонн в год) на одного списочного работающего, возрас­тает с увеличением мощности цеха и степени его механи­зации. Производительность труда для крупных высокомеханизированных цехов в 23 раза больше, чем мелких, маломеханизи­рованных. Поэтому в промышленно развитых странах делают большие капиталовложе­ния в механизацию и оборудование ли­тейных цехов. Это окупается увеличением производительности труда (экономией на трудозатратах), а также повышением точ­ности отливок (экономией на сокращении объема механической обработки).

В литейном производстве имеют место многочисленные, разнохарактерные и сложные технологические процессы, связанные с приме­нением материалов во всех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Процессы часто происходят при высоких температу­рах и давлениях, сопровождаются шумом, пыле- и газовыделением. Все это создает особую специфику конструирования и эксплуатации разнообразных видов литейного оборудования.

Современное развитие литейного машиностроения позволяет соз­дать комплексно-механизированный или автоматизированный комп­лект оборудования для любого участка или отделения литейного цеха.

Для механизации и автоматизации плавильных отделений разрабо­тано большое число надежно работающих устройств, которые позволяют шихтовать и загружать плавильные агрегаты и автоматически вести контроль плавки.

Разработаны комплекты оборудования для высокопроизводитель­ных автоматических смесеприготовительных систем. Соз­даны разнообразные формовочные линии со скользящей и многопозиционной оснасткой, линии безопочной формовки, линии и автома­ты для изготовления стержней, затвердевающих в оснастке, что поз­воляет расширить область применения механизации и автоматизации при формовке и изготовлении стержней.

Для очистки отливок наряду с традиционными процессами галтовки и дробеметной очистки внедряются процессы на основе электрофизических и электрохимических процессов.

Труднее поддаются автоматизации операции обрубки и зачистки ввиду индивидуального характера конфигурации, дефектов и величины отклонений геометрических размеров отливок. Однако в условиях автоматизи­рованной формовки отклонения от массы отливок составляют лишь 1,5% против 5% при формовке на обычных формовочных машинах.