Литейное производство позволяет производить заготовки и детали различной конфигурации и массы. Получению готовых изделий предшествует множество операций, некоторые их которых происходят при высокой температуре, и предполагает работу с материалами в различных агрегатных состояниях: твердом, газообразном и жидком.
В литейном цехе используется разнообразное технологическое и транспортное оборудование, а получение качественных отливок невозможно без контроля различных параметров на всех этапах производства, поэтому оснащению лаборатории уделяется особое внимание. В арсенале этого подразделения предприятия должны быть приборы для проведения требуемых исследований, в том числе экспресс-анализа химического состава металлов и сплавов.
Технологический процесс литейного производства
Представление о технологии получения отливок дает возможность понять проблемы, которые стоят перед литейщиками. Контроль качества на каждом участке литейного цеха оказывает влияние на качество готовой продукции и производительность, поэтому снижение внимания на каким-либо этапе технологического процесса - недопустимая ошибка со стороны технологов.
Отдельные производственные процессы литейного производства представляют собой целостный технологический комплекс, который можно разбить на следующие основные этапы:
- Технологическая подготовка. Определяется способ получения отливки, разрабатывается ее чертеж, проектируется оснастка и технология.
- Изготовление формы. По чертежам осуществляется изготовление модели, стержней и оснастки, которые необходимы для формовки изделия. Процесс формовки происходит параллельно с плавкой сплава заданного химического состава и определенной температурой.
- Заливка и охлаждение. Литейные формы заливают расплавленным металлом с помощью ковша или литейной машины.
- Извлечение отливок и их обработка. После охлаждения отливки до определенной температуры ее удаляют из формы, а также извлекают стержни. Затем она подвергается обработке для придания товарного вида.
Основное технологическое оборудование
При рассмотрении структуры оборудования, входящего в состав литейного цеха, можно выделить специализированное оборудование и оборудование общего назначения. К первой группе относятся агрегаты, без которых невозможен основной технологический процесс - получение из металла готового изделия.
Механизмы, относящиеся ко второй категории, играют вспомогательную роль, и обеспечивают функционирование первых.
К ним относятся:
- подъемники,
- питатели,
- крановое хозяйство,
- бункеры,
- трансформаторы,
- конвейеры и ряд других.
Основное технологическое оборудование отличается большим разнообразием, и подбирается в соответствии со спецификой производства, особенностями номенклатуры изделий и материалов, используемых для их получения. Эта группа агрегатов требует более детального рассмотрения.
Плавильные печи
Плавильная печь - основной технологический агрегат литейного цеха, который предназначен для получения сплава заданного химического состава. Это оборудование различается по способу нагрева, и может работать с использованием различных шихтовых материалов.
Печи бывают следующих типов:
- Индукционные. Принцип действия агрегата основан на индукционном расплавлении металла при прохождении через него вихревых токов. Для создания электромагнитного поля используется индуктор. Печи этого типа отличаются высокой скоростью расплавления шихты, удобством обслуживания, экономичностью и экологичностью. Кроме этого, имеется возможность быстрого перехода от одного сплава к другому.
- Электродуговые. Нагрев металла осуществляется электрической дугой постоянного или переменного тока. Агрегат позволяет вести плавку с окислением для получения конструкционных сталей или предусматривает безокислительный процесс для производства легированных марок.
- Газовые. Источником тепла служит газовоздушная смесь. Эти устройства обеспечивают точный контроль температуры, поэтому находят применение для плавки цветных и ценных металлов.
Литейные машины
В зависимости от способа прессования бывают литейные машины горячего и холодного прессования. Последние имеют довольно узкую специализацию, и предназначены для сплавов на основе меди, алюминия и магния.
Формовочное оборудование предназначено для получения литейных форм. Оно позволяет получать уплотненные формы и обеспечивает высокое качество отливок.
Ковши
Литейные ковши предназначены для транспортировки и разливки сплава в жидком состоянии. Они могут принимать различную форму, а их объем подбирается в зависимости от особенностей технологического процесса.
Система контроля качества
Получение качественной и конкурентоспособной продукции литейного производства невозможно без контроля на всех этапах различных характеристик и свойств материалов, используемых в технологическом процессе. Система контроля качества подразумевает:
- Контроль состава песка, определения технологических характеристик формовочных материалов и стержней применяются измерительные приборы разнообразных моделей.
- Контроль качества литья осуществляется различными неразрушающими методами исследования, которые позволяют определить соответствие изделий требованиям стандартов.
- Ведение плавки для получения сплава заданного химического состава - важнейшая задача, стоящая перед литейщиками. Для ее решения используются современные аналитические приборы - спектрометры, которые позволяют максимально оперативно с высокой степенью точности результатов выполнить анализ металла.
Спектральные анализаторы. Виды и требования к приборам
Особенности ведения технологического процесса в плавильных печах требует постоянного контроля химического состава на всех стадиях получения металла. Основные требования, предъявляемые к приборам, используемым для этих целей:
- экспрессность;
- высокая точность;
- возможность проведения контроля неразрушающими методами;
- простота проведения анализа;
- возможность автоматизации;
- приспособленность к эксплуатации в производственных условиях.
Оптико-эмиссионные анализаторы
На производстве находят широкое применение оптико-эмиссионные спектроскопы с искровым и дуговым возбуждением спектра (или их комбинацией), у которых рабочей средой служит аргон или воздух. Наиболее простой из них - стилоскоп, который имеет невысокую стоимость и позволяет быстро проводить визуальный анализ химического состава металлов и сплавов. Прибор не отличается высокой точностью, так как для регистрации спектра используется глаз оператора, поэтому литейщики прибегают к использованию более совершенных устройств, которые исключают недостатки стилоскопов.
К преимуществам современных оптико-эмиссионных приборов относят:
- Возможность обнаружения даже незначительных примесей в сплавах. Это имеет особенную важность в литейном производстве, так как для ведения плавки необходимо знать содержание таких элементов, как углерод, сера и фосфор.
- Высокая точность результатов исследования. Метод используется не только для экспресс-анализа, но и для проведения сертификационного анализа.
- Анализ осуществляется бесконтактным способом.
- Нет необходимости отбора массивных проб.
- Экспрессность. Фактор времени при получении в плавильной печи сплава заданного состава имеет исключительную важность.
Оптико-эмиссионные приборы требуют проведения калибровки. Потребитель получает устройство с загруженными аналитическими программами, что может привести к затруднению при работе со сплавом, имеющим неизвестный химический состав, который отличен от состава стандартного образца. Для получения точных результатов перед исследованием проба нуждается в подготовке.
Рентгенофлуоресцентные анализаторы
Рентгенофлуоресцентный анализ металлов и сплавов позволяет провести количественный и качественный анализ металлов и сплавов. Приборы отличаются компактными размерами и простотой использования. Несмотря на универсальность, они не могут определять присутствие элементов с атомным номером менее 11. Таким образом, РФА не позволяют определить содержание углерода в стали и чугуне - наиболее распространенных материалов для производства отливок.
Тем не менее, метод широко используется в литейном производстве, и дополняет АЭСА, благодаря ряду преимуществ:
- Высокая точность результатов исследований.
- Анализ проводится без разрушения образца.
- Низкий предел обнаружения.
- Простая пробоподготовка.
- Возможность анализа пробы много раз.
- Высокая производительность.
Интересные предложения для литейщиков
Рынок приборов для анализа металлов и сплавов, и других материалов насыщен различными моделями анализаторов, которые могут быть использованы в системе контроля качества литейного производства. Среди них можно найти стационарные, мобильные и портативные устройства, позволяющие решать различные аналитические задачи.
Искролайн 100
Искролайн 100 - настольный спектрометр для анализа химического состава металлов и сплавов. Способен распознавать более 70 элементов, в том числе углерод, серу и фосфор. Прибор используется для входного контроля, сертификационного анализа и экспресс-анализа плавки.
Искролайн 300
Искролайн 300 - атомно-эмиссионный спектрометр, относящийся к лабораторному классу. Прибор способен выполнять экспресс-анализ металлов и сложных сплавов на любых основах в диапазоне спектров 174–930 нм. Находит применение как для решения рутинных аналитических задач, так и проведения сертификационного анализа.
SciAps серия X
Эта серия портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов оснащена инновационным аппаратным обеспечением, что позволяет проводить исследование любых проб. Библиотека-марочник насчитывает более 1200 марок с возможностью неограниченного расширения. Параметры прибора оптимизируются в автоматическом режиме.
СПАС-01
СПАС-01 - универсальный оптический эмиссионный спектрометр, который предназначен для решения различных аналитических задач. В состав оборудования входит генератор, способный работать в различных режимах. Прибор способен распознавать спектры в диапазоне 185 – 930 нм, что делает его незаменимым в лаборатории литейного цеха.
