Опыт создания нового участка литья под давлением на базе двух машин MS300 и MS400, а так же освоение двух пресс-форм

Наше предприятие «Трейд-Лит Инжиниринг» имеет успешный опыт создания нового участка литья под давлением на базе двух машин MS300 и MS400, в ходе ввода в эксплуатацию которого были освоены две пресс-формы для получения комплекта из двух отливок.

Надо сразу учесть то обстоятельство, машина литья под давлением MS300 с усилием запирания 300 тонн, была поставлена на три года раньше, чем поставлялась машина MS400. То есть участок литья алюминия уже существовал к моменту поставки MS400 уже три года. Опыт выполнения поставки машины MS300 в комплекте с тремя пресс-формами для получения отливок с требованиями по герметичности — отдельный рассказ в этом же разделе опыт внедрения нашего сайта. То есть, поставка автоматизированной литейной машины MS400 являлась расширением участка для увеличения выпуска литья.

Теперь, когда мы определили направление нашей деятельности у нашего Покупателя — как расширение участка литья под давлением алюминия, рассмотрим какие задачи были поставлены перед специалистами нашего предприятия:

1) комплектация, сборка и ввод в эксплуатацию оборудования участка литья под давлением, на базе автоматизированных машины литья под давлением с усилием запирания 300 и 400 тонн и трех электрических печей;
2) освоение пресс-формы с гидравлическим приводом подвижных знаков — ползунов;
3) освоение многоместной пресс-формы с толстостенными отливками;
4) получение энерго-эффективного участка литья под давлением с низким потреблением электроэнергии.

На видео показана работа вновь созданного участка литья под давлением, а так же конструктивные особенности освоенных пресс-форм.

Задача 1-я — сборка и ввод в эксплуатацию автоматизированного комплекса литья под давлением MS400

При создании нового участка литья под давлением перед специалистами нашего предприятия в первую очередь стоит вопрос комплектации участка, для получения необходимых нашему Покупателю отливок. При чем не только собственно отливок, а именно партий отливок, что определяет степень автоматизации участка. В случае с расширением участка путем поставки машины литья под давлением MS400, решалась задача построить полностью автоматизированный участок, с увеличением чистого времени автоматизированной работы машины литья под давлением большего размера, так как на ней масса получаемых отливок больше.

Вот каким образом мы решили поставленную задачу комплектации оборудования:

1) Машина литья под давлением серии MS, выбрана по размеру отливок и размерам пресс-форм для производства отливок. Естественно при выборе учитывался характер отливок — требования по герметичности и характер пресс-форм — габаритность. Как Вы можете посмотреть в разделе пресс-формы, габаритность пресс-формы непосредственно влияет на качество получаемых отливок и возможность работать в хорошем ритме без перегрева пресс-формы, а значит и без брака вызванного перегревом. Так мы остановили свой выбор на машине с усилием запирания 400 тонн, модели MS400, оснащенной серводвигателем главного привода.

2) Для получения необходимого Покупателю количества отливок совершенно не подходит ручной труд, так как не обеспечивает не только нужное количество отливок, но и не обеспечивает качество литья. Следовательно есть необходимость оснастить машину литья под давлением средствами автоматизации процесса литья, такими как:

• манипулятор-заливщик для автоматической подачи металла в камеру прессования;
• манипулятор-смазчик для автоматического нанесения двух видов смазки (разделительной и противозадирной) на рабочие части пресс-формы;
• манипулятор-съемщик для автоматического съема отливок с пресс-формы и подачи оливок в технологическую тару;
• автоматическое устройство смазки поршня камеры прессования, для подачи гранулированной смазки в стакан камеры прессования.

Использование выше перечисленных средств автоматизации позволяет нам полностью автоматизировать процесс получения отливок.
3) Следующий важный фактор принятия решения о комплектации оборудованием нового участка литья под давлением стал температурный режим процесса заливки и работы пресс-формы, так как только при определенном стабильном температурном режиме мы сможем качественно пролить толстостенные отливки. А значит нам необходимо укомплектовать новый литейный участок следующим оборудованием:
а) раздаточно-подогревательной плавильной печью — электрической печью сопротивления, как наиболее удобной и экономичной в эксплуатации. В такой печи, по нашему многолетнему опыту, наблюдается самая стабильная температура расплавленного металла в процессе его раздачи в камеру прессования, при помощи манипулятора-заливщика;

• масляным двухконтурным термостатом, для термостатирования рабочих частей пресс-форм.

4) Так как, нам необходимо увеличение чистого времени работы машины MS400 в автоматическом режиме, то в комплекс добавим еще одну печь того же типа, что и раздаточно-подогревательная и будем использовать ее как плавильную.
5) И конечно, для производства отливок понадобятся пресс-формы, которые так же поставляет наше предприятие. В нашем случае это будет комплект из двух пресс-форм. Первая пресс-форма, в силу сложности формообразующей полости будет оснащена тремя подвижными знаками, с гидравлическим приводом. Вторая пресс-форма, для получения разных вариантов отливок будет укомплектована дополнительной сменной рабочей частью — полу-матрицей.
Итак мы определились с комплектацией автоматизированного комплекса литья под давлением на базе машины MS400, с усилием запирания 400 тонн:

• манипулятор-заливщик;
• манипулятор-смазчик;
• манипулятор-съемщик;
• автоматическое устройством смазки поршня;
• термостат, для термостатирования рабочих частей пресс-форм;
• раздаточно-подогревательная печь;
• плавильная печь;
• пресс-формой с гидравлическим приводом ползунов;
• четырех-местная пресс-форма.

Перейдем к сборке оборудования нового литейного участка. Первым делом специалисты Трейд-Лит Инжиниринг приехали к Покупателю на выгрузку оборудования, чтобы оказать консультативную помощь, при чем, чтобы нашему Покупателю было проще осуществить выгрузку, мы заблаговременно направили иллюстрированное описание работ по выгрузке с перечнем всего инструмента, приспособлений, грузоподъемных механизмов, необходимых для выполнения работ. И вот машина выгружена, выше и начинается сборка.

Cборка узла прессования заправка азота

На фотографии показана сборка узла прессования машины литья под давлением MS400, а так же заправка азотом аккумуляторов.

Узел прессования машин MS450, может работать в любом положении от 0 до -200 мм.

Особенностью всех машин литья под давлением MS400 и MS450, выпускаемых в 2019-2020 годах будут универсальные присоединительные размеры плит, предназначенные для установки пресс-форм ранее работавших на машинах 71107, 71108, 71109 и CLOO-400. Для производства таких плит нами разработан и заказан специальный модельный комплект для литья неподвижной и подвижной плит. Так например, модель для неподвижной плиты позволяет получить проем, делающий возможным устанавливать в полученной отливке неподвижной плиты, после механической обработки, камеру прессования в полном соответствии с плитами машин 71107, 71108, 71109 и CLOO-400.

Общий вид машины

На фотографии машина литья под давлением с установленными на нее манипуляторами. На верхней поверхности неподвижной плиты смонтирован манипулятор-смазчик вертикального типа. Конструкция манипулятора-смазчика оптимально подходит для нанесения разделительной и противозадирной смазки на сложные формообразующие, в том числе противозадирной смазки на подвижные части пресс-формы — ползуны. На лицевой стороне станины на колонне установлен манипулятор-заливщик, обеспечивающий автоматическую подачу металла весом до 10 кг.

Другой отличительной особенностью всех машин серии MS, начиная с 2019 года стала консольная установка дверей безопасности, полностью открывающая проем для установки пресс-формы, что особенно актуально при малом расстоянии от крюка кран балки до колонн машины.

Две печи

Как мы уже писали выше, для увеличения производительности путем увеличения чистого времени литейной работы машины в автоматическом режиме используются две печи. Первая печь работает как раздаточно-подогревательная — из нее зачерпывается металл манипулятором-заливщиком. Вторая печь используется как плавильная — пока машина расходует металл из первой печи во второй печи наплавляется новый металл. Так же на фотографии показан манипулятор-заливщик, предназначенный для автоматической подачи заданного количества металла в камеру прессования.

Манипулятор заливщик комплекса MS450

Металл готов к работе. На фотографии показан манипулятор-заливщик над поверхностью металла. В металле находится термопара в керамическом чехле.

Задача 2-я — Освоение пресс-формы с гидравлическим приводом подвижных знаков — ползунов

Специалисты Трейд-Лит Инжиниринг провели испытания и подбор технологических режимов работы комплекта пресс-форм поставленных к машине литья под давлением MS400.

Пресс-форма трейд-лит инжиниринг с гидравлическими цилиндрами

Поставленные Трейд-Лит Инжиниринг пресс-формы имеют современную конструкцию, характеризующуюся следующими конструктивными особенностями:

• габаритностью, то есть заметно превышают по геометрическим параметрам аналогичные пресс-формы для ручной заливки на старых машинах, что дает возможность лучше распределять и нести тепловую нагрузку при автоматической работе;
• развитой литниковой системой;
• большим пресс-остатком, относительно старых пресс-форм, что обеспечивает достаточное количество металла в развитой литниковой системе, для быстрого заполнения формообразующей полости;
• наличием каналов для термостатирования или охлаждения в матрице и пуансоне с диаметром каналов не менее 10 мм;
• наличием коаксиальных каналов в пуансоне и знаках оформляющих крупные отверстия;
• наличие охлаждения литниковой втулки пресс-формы, организованного как обойма с проточками для движения воды;
• наличие каналов охлаждения в рассекателе, диаметр каналов не менее 8 мм;
• наличием устройств 100% контроля проливаемости;
• наличием в конструкции пресс-формы рассекателя;
• конструктивной особенностью в виде изготовления обоймы с глухим посадочным местом под матрицу, с отсутствием подкладных плит, что обеспечивает общую жесткость конструкции и хорошее распределение тепловой нагрузки.

Пресс-форма с гидравлическими цилиндрами

Одноместная пресс-форма «Корпус», предназначена для получения отливок с требованиями по герметичности. Сложная конфигурация отливки определила наличие на пресс-форме трех подвижных знаков — ползунов. Современное решение привода подвижных знаков с большим ходом — гидравлический привод.

Для подключения трех гидравлических цилиндров пресс-формы использованы установленные на машине гидравлические панели, на фотографии показана гидравлическая панель подвижной плиты, к которой подключены два гидравлических цилиндра пресс-формы. Третий гидравлический цилиндр пресс-формы подключен к гидравлической панели, установленной на неподвижной плите. Всего к машине литья под давлением модели MS400 можно подключить четыре независимых гидравлических цилиндра пресс-формы. Каждый цилиндр может быть настроен на свое давление и скорость перемещения знака. Это дает возможность аккуратно смыкать и выводить с повышенным усилием ползуны пресс-формы из полученной отливки. Вся система смыкания подвижных знаков работает автоматически по алгоритму установленному в специальном интерфейсе на сенсорном мониторе машины. На каждом гидравлическом цилиндре пресс-формы поставленной Трейд-Лит Инжиниринг имеется система управления, показывающая положение ползуна. Сигналы от системы поступают в контроллер машины и согласуются с алгоритмом работы всего автоматизированного комплекса, а так же поступают в контроль системы безопасности машины.

Машина литья под давлением MS400 манипулятор-смазчик пресс-форма с гидроцилиндрами

Манипулятор-смазчик наносит разделительную смазку на рабочие части пресс-формы.
Манипулятор-смазчик наносит на рабочие части пресс-формы два вида смазки:

• смесь эмульсии разделительной смазки и воды на матрицы и рабочие части не склонные к образованию задиров;
• противозадирную смазку на рабочие части на которых вероятно образование задиров, такие как подвижные знаки, знаки и пуансоны.

В нашем случае в конструкции пресс-формы применено два подвижных знака со сложной криволинейной формообразующей поверхностью, а так же есть знаки оформляющие крупные отверстия. Поэтому нам особенно важно применение именно двух видов смазки.

MS450 контроль температуры пресс-формы

В процессе испытания пресс-форм специалисты «Трейд-Лит Инжиниринг» контролируют и фиксируют температурный режим работы пресс-формы с помощью специального прибора измерения температуры. Температура рабочих частей — важный элемент технологического режима работы пресс-форм.

Полученная отливка

И вот сотрудники Покупателя совместно со специалистами Трейд-Лит Инжиниринг получили отливки в автоматическом режиме.

Задача 3-я — освоение многоместной пресс-формы с толстостенными отливками

Для всех поставляемых нашим предприятием «Трейд-Лит Инжиниринг» пресс-форм характерна габаритность, достигаемая применением подхода к проектированию, предусматривающего применение тольно цельных глухих обойм, с вкладышем — матрицей.

Обойма пресс-формы трейд-лит инжиниринг

Цельная обойма пресс-форм поставляемых «Трейд-Лит Инжининринг» позволяет увеличить ресурс работы пресс-формы, правильно распределить тепловую нагрузку и получить отливки заданной точности. Так же на фотографии показана литниковая втулка пресс-формы к которой подводится отдельная линия охлаждения. В обойме так же установлены «тормозные гребенки» — каналы сужающегося сечения для выпуска воздуха из формообразующей полости.

Четырехместная пресс-форма

Пресс-форма в сборе на плитах машины литья под давлением MS300. На фотографии видно подключение охлаждения литниковой втулки и рассекателя, а так же подвод металлических рукавов от термостата. Применение термостата увеличивает ресурс работы пресс-формы и позволяет получить стабильное качество отливок.

Автоматический съем четырех-местоного куста отливок

Пресс-форма введена в автоматическую работу. На фотографии показан процесс съема куста из четырех отливок с пресс-формы манипулятором-съемщиком. Манипулятор-съемщик — важная составляющая автоматизированного комплекса литья под давлением, так как именно он задает ритм работы всего комплекса снимаю кусты отливок в заданном цикле и подавая команду на продолжение автоматической работы всему комплексу.

Пресс-форма с гидроцилиндрами

Работа с пресс-формами содержит элементы обслуживания, которые можно производить непосредственно на машине, не снимая пресс-форму. Для того, чтобы видеть рабочие части пресс-форм на машине установлены LED прожектора, направленные непосредственно на рабочие части. Конструкция прожекторов позволяет изменять направление пучка света, подсвечивая именно ту часть на которой производятся работы.

Задача 4-я — получение энерго-эффективного участка литья под давлением с низким потреблением электроэнергии.

Все машины серии MS оснащаются серводвигателями главного привода и дверей безопасности которые дают нам не только быстродействие, но и снижение потребляемой электроэнергии, что вполне естественно, так как в тот момент когда частота вращения 0, то и потребление электроэнергии не происходит. Для того, чтобы подтвердить снижение потребляемой электроэнергии, да и просто контролировать расход электроэнергии на каждый значимый потребитель непосредственно в электрошкаф машины литья под давлением и электрошкаф печи на вводе устанавличается счетчик электрической энергии.

Сервопривод — привод зависящий от какого-либо параметра, в нашем случае это давлением в гидравлической системе. Непосредственно после насоса в напорной линии гидравлической системы устанавливается датчик давления, сигнал с которого поступает на блок управления серводвигателем — инвертор, а затем серводвигатель вращает насос с заданной инвертором частотой от 0 до заданной для выполнения необходимого действия машины литья под давлением.

Частота инвертора машины MS160

Для решения этой задачи нами осуществлен полный переход к комплектации всех наших машин серводвигателем главного привода с частотой 120 Гц, что привело к появлению новой серии машин — серии MS.

В паре с серводвигателем мы устанавливаем лопастной насос большой производительности (на машинах до MS450 включительно устанавливается однопоточный насос), что дает нам сокращение каждого цикла получения отливки на несколько секунд за счет увеличения быстродействия гидравлического привода.

В случае с автоматизированной машиной литья под давлением MS160, нам удалось на одних и тех же пресс-формах и весе заливки получить сокращение цикла производства куста отливок на 2 секунды, что при на каждые 10 тысяч съемов дает нам дополнительно 715 съемов. То есть в месяц при условии производства 40 тысяч съемов на машине 2015 года поставки, на нашей машине серии MS, мы получим дополнительно 2860 съемов кустов отливок, и например, при наличии 10-и гнезд в пресс-форме мы получим дополнительно 28 тысяч 600 отливок.

Серводвигатель машины MS450

На фотографии показан привод машины литья под давлением серии MS в составе:

• отдельный электрошкаф с вентилятором, для размещения инвертора;
• серводвигатель, установленный на станине машины;</li
• мощный лопастной насос, через муфту установленный на серводвигателе;</li
• гидравлическая панель с клапанами, редуктором, манометром и рукава высокого давления идущие от насоса к гидропанели и от гидропанели к исполнительным механизмам (цилиндру смыкания пресс-формы, гидромотору и так далее).</li
  Так же слева от машины установлен термостат, а справа от шкафа инвертора находится отдельных шкаф для управления манипуляторами.Естественно и все остальные агрегаты и узлы машины литья под давлением серии MS, так же должны обеспечивать работу на повышенных скоростях. Так для обеспечения быстрого открывания автоматических передней и задней двери безопасности нами применяются:
  • серводвигатель с инкодером;
  • ременная передача с армированным зубчатым ремнем;
  • подвеска двери на линейных подшипниках, движущихся по прецизионной линейной направляющей;
  • система смазки линейных подшипников с разводкой в каждый подшипник;
  • станция смазки подшипников.

  Расплав металла в плавильной печи — наиболее энергозатратный процесс при литье под давлением, поэтому мы предлагаем нашим Покупателям решение в виде современных электрических печей сопротивления
  Какие же конструктивные решения мы предлагаем.
  Во-первых отличная теплоизоляция, настолько эффективная, что корпус печи можно потрогать руками, при чем температура расплавленного металла в тигле около 700 градусов.
  Во-вторых управление подачей тока по сигналу термопары постоянно погруженной непосредственно в расплавленный металл.

Печь со снятой крышкой

На фотографии показан процесс укладки теплоотражающего материала поверх установленного в печь тигля «с носом». Видно, что теплоотражающий материал аккуратно укладывается несколькими слоями, полностью перекрывая зазор между тиглем и элементами корпуса. Такая укладка теплоотражающего материала предотвращает утечки тепла и естественно снижает потребление электроэнергии. После завершения укладки, сверху будет уложена и закреплена массивная чугунная деталь, закрывающая теплоотражающий материал и край тигля. Наличие чугунной верхней детали особенно важно при загрузке печи, так как чугун отлично защищает футеровку, теплоизоляцию и тигель от механических повреждений. На рисунке ниже видно расположение чугунной крышки на корпусе печи, а так же подробно показано устройство электрической печи сопротивления.

26 конструкция печи

Печи имеют конструктивные особенности:
а) использование ленточных нагревательных элементов, позволяет разместить их близко к тиглю, и под элементами расположить на поверхности футеровки слой теплоотражающего материала, что укорачивает время наплавки печи, и снижает температуру на поверхности корпуса;
б) между обечайкой корпуса и футеровкой запрессовывается слой теплоотражающего материала, что обеспечивает хорошую теплоизоляцию и температуру на поверхности обечайки около 40-50 градусов, то есть к обечайке можно прикоснуться руками.

На следующей фотографии показано наличие погружной термопары в плавящемся металле и то, куда поступает сигнал от термопары.

Сигнал погружной термопары

В левой части фотографии можно увидеть аппаратуру установленную в электрическом шкафу печи. В нижней части кадра показан алюминиевый радиатор с вентилятором на котором установлены три твердотельных реле, регулирующих подачу тока на нагревательные элементы. Управляющий сигнал на твердотельные реле поступает от термопары находящейся в плавящемся металле, а это значит, что сила тока меняется в зависимости от температуры металла. Чем ближе температура к заданной, тем меньше подаваемый ток и тем длиннее импульсы его подачи. Именно это позволяет избежать перегрева металла и перерасхода электроэнергии.
Таким образом решена не только задача снижения затрат электроэнергии, но и задача превзойти по производительности машины устаревших типов без серводвигателей.

В процессе выполнения работ по поставке и вводу в эксплуатацию автоматизированного комплекса литья под давлением на базе литейной машины MS400 нашими специалистами, совместно с сотрудниками Покупателя были решены следующие задачи:

1) комплектация, сборка и ввод в эксплуатацию оборудования участка литья под давлением, на базе автоматизированных машины литья под давлением с усилием запирания 300 и 400 тонн и трех электрических печей;
2) освоение пресс-формы с гидравлическим приводом подвижных знаков — ползунов;
3) освоение многоместной пресс-формы с толстостенными отливками;