URZDZENIA FORMIERSKIE LINII WYTWARZANIA ODLEWÓW W FORMACH PIASKOWYCH, BEZSKRZYNKOWYCH

Transkrypt

1 Aleksander FEDORYSZYN 1 Wydział Odlewnictwa Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica 1. Wprowadzenie. Formowanie bezskrzynkowe jest najbardziej ekonomiczn metod seryjnej i masowej produkcji form dla wikszoci odlewów drobnych i rednich. Wytwarzanie odlewów w formach bezskrzynkowych dotyczy technologii form piaskowych, zalewanych na wilgotno, której udział w produkcji odlewów wynosi około 80% i w najbliszych latach nie ulegnie istotnej zmianie [1]. O powszechnoci stosowania automatów decyduj zarówno techniczne, jak i ekonomiczne ich walory, a szczególnie [2,3]: - wyeliminowanie skrzynek formierskich, które w liniach do formowania skrzynkowego, ze wzgldu na du precyzje wykonania, stanowi ok. 50% całkowitych kosztów inwestycyjnych, - uproszczenie konstrukcji automatów w wyniku niewystpowania obiegu skrzynek, - mała powierzchnia potrzebna do zainstalowania automatu oraz całej linii odlewniczej, - zazwyczaj dua moliwo zmiany gruboci pakietu (bloku) formy w zalenoci od gabarytu wykonywanych odlewów, - nisze koszty inwestycyjne i eksploatacyjne automatu. Obecnie mona jeszcze doda istotne cechy linii z automatami do formowania bezskrzynkowego [4,5]: - cigłe doskonalenia konstrukcji i wyposaenia automatyki sterowania i dozoru, - moliwo zmiany wymiarów komory formowania; wykonywania form o rónych wymiarach (szeroko i wysoko pakietu) przy uyciu jednej maszyny, - moliwo łatwego i szybkiego przezbrajania; zmiany oprzyrzdowania modelowego, - trwało i funkcjonalno. Linie odlewnicze z automatami do formowania bezskrzynkowego charakteryzuj si szerokim zakresem stosowania do produkcji odlewów z eliwa, stopów aluminium oraz miedzi w piaskowych formach. W automatach do formowania bezskrzynkowego zagszczanie masy formierskiej jest realizowane dwustopniowo. Wstpny stopie zagszczenia uzyskuje si metodami dmuchowymi, w tym take metod podcinieniow lub przez zasypywanie grawitacyjne masy do komory formowania. Ostateczne zagszczenie uzyskuje si przez prasowanie masy pod rednimi lub wysokimi naciskami, za pomoc płyt prasujcych lub płyt modelowych. Szybki rozwój technologii formowania pod wysokimi naciskami przyczynił si midzy innymi do opracowania wielu konstrukcji automatów formierskich. Połczenie metod wstpnego zagszczenia oraz nastpnego prasowania masy, z punktu widzenia wydajnoci formowania, jest rozwizaniem optymalnym. 1 dr hab. in., prof. AGH. alfa@uci.agh.edu.pl 25

2 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze Po wprowadzeniu metody formowania przy uyciu wysokiego nacisku (w kocu lat pidziesitych) stosowano due naciski jednostkowe nawet powyej 3,2 MPa. Obecnie stosuje si znacznie mniejsze naciski jednostkowe. Stwierdzono [6], e najintensywniejszy wzrost gstoci pozornej masy nastpuje do wartoci nacisku jednostkowego wynoszcego 0,7 MPa. Dalszy wzrost nacisku jednostkowego powoduje tylko niewielkie zwikszenie gstoci pozornej masy w formie. Zwikszeniu nacisku w zakresie 0,7 1,4 MPa towarzyszy zjawisko szybszego wzrostu wymaganej, kocowej gstoci pozornej masy. Tym tez mona wyjani du wydajno formowania przy uyciu wysokiego nacisku. Formowanie przy uyciu wysokiego nacisku zapewnia du wydajno. Polepsza jako powierzchni i dokładno wymiarow odlewów, pozwala zmniejszy grubo cianki odlewów [6]. 2. Klasyfikacja automatów formierskich. Klasyfikacja automatów do formowania bezskrzynkowego dotyczy kierunku zapełniania mas przestrzeni technologicznej, zorientowania siły prasowania oraz połoenia komór formowania podczas wykonywania bloków form (rys.1). Wyrónia si urzdzenia do wytwarzania form o pionowej i poziomej płaszczynie podziału. Odmiennymi s rozwizania automatów, gdzie formy wykonuje si w układzie pionowym, a składa i zalewa w układzie poziomym. 3. Automaty do wykonywania form o pionowej płaszczynie podziału. Oferowane obecnie automaty o pionowej płaszczynie podziału to: DISAMATIC firmy DISA Dansk Industri Syndikat A/S, automaty systemu Foundry Automation - KOYO oraz LORAMATIC firmy LORAMENDI, S.A. [7]. Dane dotyczce wielkoci (objtoci) pakietów wytwarzanych przez automaty DISA przedstawiono na rysunku. 2 [7 9]. Automaty firmy DISA reprezentuj nowe pokolenie maszyn, mimo e maj wszystkie cechy znanych automatów DISAMATIC. a) b) c) Rys.1. Schematy urzdze do wytwarzania form: pionowo dzielonych (a), poziomo dzielonych form (b), z obrotowymi zespołami komór formowania [4,5] 26 Nowa Sól r.

3 1,4 1,2 Objto pakietów, m 2 1 0,8 0, LP 2110Mk3 A B C X A B C C A B DISA MATIC DISA 230 DISA Rys.2. Objto pakietów wytwarzanych przy uyciu automatów DISAMATIC 2110 i DISA [7]. Zmiany polegaj na [7,9]: - wyposaeniu strzelarki w dwa zawory strzałowe, co przy nowej konstrukcji otworu (szczeliny) strzałowego pozwala na lepsze zapełnienie i zagszczenie masy w takim stopniu, e prasowanie prowadzi do zmniejszenia gruboci pakietu o ok. 17% (dla wczeniejszych rozwiza stopie doprasowania kształtował si na poziomie 25%), - wspomaganiu próniowym zapełniania masy wstrzeliwaniem w strefie płyty prasujcej i przeciwprasujcej, obrotowej; wymagana pompa próniowa jako wyposaenie dodatkowe, - zastosowaniu dwóch pomp hydraulicznych (w miejsce dotychczas stosowanej jednej) tak, e obie płyty mog porusza si niezalenie, - zwikszeniu sztywnoci maszyny dziki skróceniu prowadnic głównych; dodatkowe usztywnienie zapewniaj trzy jarzma: przednie, rodkowe i tylne. Automaty s wyposaone w systemy komputerowego zarzdzania produkcj CIM (Computer Integrated Manufacturing). Zintegrowany system CIM kontroluje zarówno prac automatu formierskiego jak i urzdze do zalewania, chłodzenia odlewów oraz przerobu masy, pracujcych w cyklu automatycznym. Specjalistyczne oprogramowanie pozwala na prowadzenie [8,9]: - nadzoru i diagnostyki przestojów, - zapobiegawczego systemu obsługi technicznej polegajcego na kontroli okresów midzy przegldami, smarowaniem, regulacj, oczyszczaniem oraz wymian zuytych czci, - automatycznego wczytywania pełnych parametrów technologicznych dla kadego kompletu oprzyrzdowania (pojemno danych), - biecej informacji o aktualnym stanie produkcji, przesyłanej do wewntrznej sieci PC. Automaty firmy KOYO Ltd. Kumamoto, stanowi konkurencj dla produktów DISA na dalekim wschodzie [7,10,11]. Oferowane s modele od SM-50 V o wielkociach pakietu ( ) mm a do SM 90 V o pakietach Automaty LORAMATIC daj moliwo nie tylko zmian gruboci pakietów (głboko komory) ale równie pozostałe wymiary poprzez zmian wielkoci komory formowania). Pojcie zmiennej komory formowania oznacza, e ta sama maszyna 27

4 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze formierska moe pracowa przy rónych rozmiarach form [12]. Zakres moliwoci w tym wzgldzie przedstawiono na rysunku 3 [7]. 1,4 1,2 Objto pakietów, m 2 1,0 0,8 0, Rys. 3. Zakres wielkoci (objtoci) pakietów wykonywanych przy uyciu automatów LORAMATIC [7]. 4. Automaty do wykonywania form o poziomej płaszczynie podziału. Charakterystyk automatów formierskich, wyrónionych w klasyfikacji przedstawionej na rysunku 1 b) i c) omówiono na podstawie danych firm Hunter Automated Machinery Corporation, AGM Achinger Giessereimaschinen GmbH, HEINRICH WAGNER SINTO Maschinenfabrik GmbH. [9]. Dane automatów typu HMP serii G & H, Haflinger 2000 (Ecoline)-AGM oraz FBO przedstawiono na kolejnych rysunkach ,7 0,6 Objto pakietu (półformy), m 2 0,5 0,3 0,1 HMP-10 HMP-20 HMP-32 Rys. 4. Wielkoci pakietów wykonywanych przy uyciu automatów MPM f-my HUNTER [13]. 28 Nowa Sól r.

5 0,5 Objeto pakietu (półformy), m 2 0,3 0,1 AGM 2030 AGM 2040 AGM 2050 AGM 2060 AGM 2070 AGM 2080 Rys. 5. Wielkoci pakietów wykonywanych przy uyciu automatów AGM Haflinger [13]. Zestawione powyej dane dotycz automatów, które w odmienny sposób realizuj proces wykonywania form. W automatach HUNTER trójstanowiskowych, masa jest zrzucana do usuwalnych skrzynek i zagszczana prasowaniem przy uyciu płyty podformowej oraz płaskiej głowicy prasujcej [13,14]. Omówione pozostałe automaty s jednostanowiskowe masa jest podawana do komory formowania wskutek wytworzenia rónicy cinie - podcinienia (Haflinger) oraz nadcinienia FBO (HWS). W drugim etapie masa jest zagszczana w obu przypadkach prasowaniem Automaty FBO pracuj według schematu przedstawionego na rysunku 1 c), tzn. pakiety s wykonywane w układzie pionowym, a składane w układzie poziomym. 0,5 Objto pakietu (półformy), m 2 0,3 0,1 FBO II FBO III A FBO III S FBO IV FBO V Rys. 6. Wielkoci pakietów wykonywanych przy uyciu automatów AGM Haflinger. Automaty z obrotowymi komorami formierskimi to równie DISA MATCH firmy DISA [7]. Porównanie wydajnoci (dane katalogowe) omawianych automatów przedstawiono na rysunku 7. 29

6 VIII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2005 Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze a) b) Rys.7.Czas trwania cyklu w zale no ci od obj to ci formy ; a) DISA: I 2340 i 250 przy grubo ci pakietu 200 mm, II DISA 280 i DISAMATIC 2070 przy grubo ci pakietu 400 mm, b) HUNTER: I - HMP E, II HMP-D; III FBO, III DISA MATCH Wnioski ko cowe. Automaty do formownia bezskrzynkowego umo liwiaj wytwarzanie odlewów o bardzo dobrej jako ci, zapewniaj c równocze nie wysok wydajno. Wykonywane formy charakteryzuj si du dokładno ci odwzorowania modeli, wysok warto ci stopnia zag szczenia masy oraz korzystnym rozkładem. Dokładno wymiarowa form, a w konsekwencji równie odlewów, jest wi c zwykle bardzo dobra. Na podstawie analizy aktualnie oferowanych rozwi za podano klasyfikacj automatów do formowania bezskrzynkowego. Omówiono ich cechy charakterystyczne oraz zestawiono parametry charakteryzuj ce cykl pracy. 30 Nowa Sól r.

7 Opracowano w ramach pracy naukowo badawczej AGH nr Literatura. 1. Dako J.: Nowoczesne wyposaenie maszynowe warunkiem rozwoju polskich odlewni. Przegld Odlewnictwa, nr. 9, 1998, s Pelczarski S., Bodzo L., Sztefko F., Dako J., Sobieraj R., Szopa J.: Systemy mechanizacji i automatyzacji formierni opartych na technologii form piaskowych. Skrypt AGH nr Kraków, Samsonowicz Z.: Automatyzacja Procesów Odlewniczych. WN-T. Warszawa, Fedoryszyn A.: Linie wytwarzania odlewów w formach piaskowych. Cz I. Linie odlewnicze z automatami do wykonywania form bezskrzynkowych- w opracowaniu 5. Fedoryszyn A.: Fedoryszyn A.: Charakterystyka współczesnych bezskrzynkowych linii odlewniczych. Archiwum Odlewnictwa, nr. 11, zeszyt 4, PAN O/Katowice. Katowice, 2004, s Lewandowski L.: Przygotowanie form odlewniczych. Masy formierskie i rdzeniowe. Skrypty Uczelniane nr 883. AGH. Kraków, Nowoci w DISA TECHNOLOGIES. Przegld Odlewnictwa nr. 2, 1995, s Kofler C.: GFD DISA 230 nowe pokolenie automatów DISAMATIC. Przegld Odlewnictwa nr. 8-9, 1999, s System KOYO. Foundry Trade Journal, nr 272, vol. 166, 1992, s Pavlik I.: Bezrámové stroje systému KOYO pro výrobu forem s vertikální d licí rovinou. Slévárenství nr. 1, 1994, s Olsen C.: Postp w dziedzinie formowania z pionowym podziałem formy. Biuletyn Metals&Minerals, nr 1, Kraków, 2002, s Pawłowski T., akiewicz S.: Automaty i linie formierskie firmy HUNTER. Przegld Odlewnictwa nr. 3, 1995, s