Современные тенденции в литейном производстве
ВВЕДЕНИЕ
Литейное производство – основная заготовительная база машиностроения. Отливки и детали, полученные обработкой литых заготовок, составляют от 60 до 80% от массы современного технологического оборудования, автомобилей, железнодорожного транспорта, энергетических установок, специальной техники и механизмов. Cтатистический анализ показывает, что ведущие индустриальные страны постоянно модернизируют литейное производство, при этом увеличивается доля литья из легких цветных сплавов и высокопрочных чугунных отливок по отношению к отливкам из стали и серого чугуна, происходит снижение массы отливок за счет повышения их качества и улучшения конструкции. В развивающихся стран с активно растущей экономикой объемы производства отливок за последние 20 лет выросли в разы, причем это относится не только к Китаю, который стал безоговорочным лидером мирового производства литья, но и к таким странам, как Турция, Мексика, Индия, Бразилия, Вьетнам и др., таблица В1.
Таблица В1. Объем производства отливок в мире
Литейное производство способно выпускать не только массовые изделия с недостижимой в других процессах производительностью, но и уникальные отливки со сложнейшей геометрией и практически любых размеров от нескольких граммов до сотен тонн из широчайшей гаммы сплавов с самыми разнообразными свойствами.
В современном литейном производстве сегодня широко используются аддитивные и цифровые технологии, нано материалы и композиты. В технологических процессах стала использоваться робототехника и элементы искусственного интеллекта (техническое зрение, дистанционный контроль), а также системы автоматизированного управления технологическим процессом и организацией производства.
Конечно, модернизация производства, замена оборудования, внедрение и освоение новых технологий требуют немалых затрат, но и окупаются такие инвестиции довольно хорошо, так как литейное производство – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей машиностроения с одним из наиболее коротких сроков окупаемости. Недаром многие ведущие американские, японские, европейские компании, такие, как «Norican Group», «Fritz Winter», «Georg Fischer» и др., каждые 7–10 лет проводят полную модернизацию своих литейных цехов, придерживаясь правила: «систематическое обновление технологического оборудования и технологий –залог экономической эффективности и безопасности производства».
Несмотря на сложившиеся негативные стереотипы, современное литейное производство обладает значительным экологическим потенциалом: литейное производство –единственный вид промышленного производства, основным исходным сырьем для которого служит вторичное сырье –лом и отходы металлов и их сплавов. Литейное производство способное перерабатывать и повторно использовать практически все собственные отходы, включая свою же бракованную продукцию, а также и отходы смежных производств: штампового, термического, сварочного, механообрабатывающего, сборочного и т. д.
Аналогичным образом выглядит ситуация и с экологическими параметрами литейного производства. Выбросы, образующиеся в процессе реализации литейных технологий, отнюдь не являются уникальными или экстремальными ни по объемам, ни по токсичности. По индексу экологической опасности, рассчитанному по отношению к валовой продукции, литейные цеха находятся даже не в первой десятке, на порядок уступая предприятиям цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, микробиологическим и теплоэнергетическим предприятиям, предприятиям дерево обрабатывающей и целлюлозо-бумажной промышленности. Современные системы пыле газоочистки позволяют эффективно бороться практически с любыми выбросами, улавливать взвешенные частицы даже микронного размера с эффективностью до 99,9%, обеспечивая снижение концентраций пыли до 2 мг/м3, адсорбировать и обезвреживать практически любые газообразные загрязняющие вещества, включая SO2, NOx, углеводороды, CO, диоксины и пр. Надо только уделять вопросам очистки выбросов должное внимание и не игнорировать экологические требования и достигнутый уровень развития техники.
Литейные цеха не являются источниками жидких отходов, не сбрасывают технологические и сточные воды. Отраслевыми нормами проектирования в литейных цехах предусмотрено использование только замкнутых систем водооборота, которые пополняются из хозяйственно-бытовых контуров только для компенсации потерь, связанных с испарением. Стандартной технологической практикой литейных цехов является восстановление и повторное использование формовочных песчано-глинистых смесей и регенерация огнеупорного наполнителя отверждаемых литейных смесей. В большинстве цехов перерабатываются и повторно используются огнеупорные футеровочные и теплоизоляционные материалы. Причем степень регенерации и процент повторно используемых формовочных и футеровочных материалов постоянно увеличивается и на передовых предприятиях достигает 80–90% и более. Постоянно ведутся исследования, направленные на переработку и утилизацию металлосодержащих отходов: аспирационных металлосодержащих пыле, шламов металлообработки, окалины, металлургических шлаков и т. п. Некоторые из этих дисперсных отходов используются в качестве специальных добавок в формовочные и стержневые смеси (например, для создания легко отделимого пригара при изготовлении стальных отливок или для изменения теплопроводности стержневых смесей и снижения возникающих в них термических напряжений), в качестве компонентов экзотермических смесей и противопригарных красок и в качестве модифицирующих добавок при плавке литейных сплавов и т. п.
ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
На литейных предприятиях продукция получается в результате плавления исходного материала с последующей его заливки в форму, а затем затвердевания. Литейные цеха производят изделия широкого ассортимента: от компонентов двигателей до разнообразной тары пищевой промышленности. Литьём получают продукцию из чугуна, из алюминиевых деталей и стальных изделий и т.д. Для литейного производства используются: чугун – серый, ковкий и легированный; сталь – углеродистая и легированная; цветные металлы и их сплавы – медные, алюминиевые, цинковые, магниевые и др., таблица 1.1.
Таблица 1.1. Металлы и сплавы, применяемые в литейных процессах
