organizarea unei secţii de turnare pieselor

UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRAŞOV

Master Ingineria Fabricaţiei inovativeProiect S.E.L.A. Pag.

`

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA“ BRAŞOV Facultatea de Inginerie tehnologică si Management Industrial Master Ingineria fabricaţiei inovative

Organizarea unei secţii de turnare pieselor

2010- 2011

1



`

CUPRINS................................................................................................................................................2

1. Tema proiectului...........................................................................................................................3

2.1 Studiul proceselor tehnologice care se desfasoara in atelierul proiectat....................................4

2.2 Stabilirea fluxului tehnologic in atelierul proiectat.....................................................................5

3 Calculul necesarului de utilaje de baza si auxiliare........................................................................6

3.1 Secţia de elaborare aliaj lichid................................................................................6

Cantitatea de aliaj elaborat descărcat din agregatele de topire-elaborare...................................6

Cantitatea de aliaj lichid turnat pentru a realiza piese bune Gpb...............................................6

Determinarea agregatelor de topire-elaborare aliaj lichid..........................................................6

Determinarea numărului agregatelor de topire...........................................................................7

Determinarea necesarului de oale de turnare..............................................................................8

3.2 Secţia de formare – turnare.....................................................................................9

Determinarea necesarului de rame de formare...........................................................................9

Deteminarea numărului de maşini de formare prin scuturare – presare...................................10

Calculul suprafeţei sectorului de formare – turnare – dezbatere..............................................11

Calculul numărului de mijloace de ridicat şi transportat..........................................................11

3.3 Secţia pentru executarea miezurilor......................................................................12

Calculul necesarului de miezuri...............................................................................................12

Calculul numărului de maşini de miezuit.................................................................................12

Calculul numărului de mijloace de ridicare şi transport din sectorul de miezuire...................12

3.4 Secţia pentru dezbaterea şi curăţirea pieselor turnate...........................................13

Calulul numărului de maşini de polizat....................................................................................13

Se determină numărul de piese necesar a fi obţinute într-un an...............................................13

Calculul numărului de utilaje de tăiere cu flacără oxiacetilenică a reţelelor şi a maselotelor..13

Curăţarea prin sablare cu jet de alice în camere de curăţare....................................................14

Calculul mijloacelor de ridicare şi transport din secţia de curăţire..........................................14

3.5 Ateliere auxiliare turnătoriei.................................................................................15

Calculul numărului de aparate pentru tăiere cu flacără oxiacetilenică şi cu oxigaz.................15

Calcul cantitate amestec de formare.........................................................................................16

Capacitatea orară a secţiei de preparare...................................................................................16

Determinarea cantităţii de amestec de formare şi de miez.......................................................16

4 . Concluzii....................................................................................................................................18

5 . BIBLIOGRAFIE........................................................................................................................19

2



`

1. Tema proiectului

Organizarea unei secţii de turnare pieselor (din oţel) pentru industria constructoare de masini. Cantitatea de produse prelucrate anual este de 30000 buc, eşalonată după cum urmează:

Tabel nr.1 Producţia unei secţii de turnare a pieselor din oţel

Denumire produse

Cantitate (buc)

Cantitate unitara (t/buc)

Greutate totala

A 5000 1.5 7500B 15000 0.2 3000C 10000 0.3 3000

Regimul de lucru al atelierului de turnătorie este cu săptămâna neîntreruptă de lucru, în 3 schimburi a 8 ore, iar întreruperile pentru reparaţii ale instalaţiilor de turnare reprezintă 5% din fondul de timp calendaristic al atelieru

3



`

2.1 Studiul proceselor tehnologice care se desfasoara in atelierul

proiectat

În atelierul de topire materia primă necesară celor 32750 de produse va fi turnată cu ajutorul agregatelor de turnare şi a ramelor de turnare.S-a ales acest procedeu întrucât intervine cu ponderea cea mai mare în producţia de piese turnate, oferă cele mai multe posibilităţi de aplicare şi nu ocupă timp îndelungat suprafaţa de producţie.

Programul de producţie al secţiei de turnatorie este urmatorul:

Tabel nr. 2 Programul de producţie.

Denumire produse

Cantitate (buc)

Cantitate unitara (t/buc)

Piese de rezerva (%)

Programul anual inclusiv piesele de rezerva

buc t/buc % buc toneA 5000 1.5 5 5250 7875B 15000 0.2 10 16500 3300C 10000 0.3 10 11000 3300

Total piese bune / an 32750 14475Astfel va fi ncesară proictarea unei turnătorii care va produce 14475 tone de piese bune / an.

Întrucât se cunoaşte volumul producţiei, piesele se pot grupa dupa greutate, numărul mediu de bucăţi pe an; Această grupare esste redată în tabelul nr. 3.

Grupa depiese

Grupa de greutate

ProductiaGreutatea medie a piesei

Numarul mediu de piese pe an

Dimensiuni medii ale ramelor de formare

Numar de repere intr-o grupa

Kg % t/an Kg buc mm bucI 1500 54 7875 1500 5250 1250x1000x300 5250II 100 - 500 46 6600 0,250 13750 850x600x150 27500

Total 100 14475Repartizarea volumului producţiei anuale a turnatoriei de oţel cu o producţie de 14475

t.p.b./an, pe grupe de greutate:

Tabel nr. 3 Repartizarea volumului producţiei

4



`

2.2 Stabilirea fluxului tehnologic in atelierul proiectat

Vezi Anexa 1

5



`

3 Calculul necesarului de utilaje de baza si auxiliare

3.1 Secţia de elaborare aliaj lichid

Cantitatea de aliaj elaborat descărcat din agregatele de topire-elaborare

Gd = Gpb / is * [(100+ Δ p) / 100] Gd = 14475 /0.56 [(100+2) / 100] = 26365,18 =>26366 t/anGd I = 7875 /0.56 [(100+2) / 100] = 14343,75 =>14344 t/anGd II = 6600 /0.56 [(100+2) / 100] = 12021,43 =>12022 t/an

Gd (t/...) – cantitatea de aliaj elaborat descărcat din agregatele de topire-elaborare, necesară pentru acoperierea capacitaţii de realizare a pieselor turnate bune, conform programului;Gpb (t/...) – greutatea pieselor turnate bune, impusă de programul de producţie;Δp (t/...) – pierderi din aliajul descărcat prin stropi, scurgeri, şi rămâneri în timpul descărcării, transportului şi manipulării agregatelor de turnare, de la jgheabul de descărcare până la pâlnia de turnareΔp = 1,5....2,5% Se adoptă 2 %is – indicele de scoatere al turnătoriei pentru piese din oţel, un important indicator tehnic al turnătoriei; reprezentând raportul dintre greutatea pieselor bune realizate şi greutatea metalului lichid consumat pentru acestea.

Cantitatea de aliaj lichid turnat pentru a realiza piese bune Gpb

Gt = Gpb / isGt = 14475 / 0,56 = 25848,21 t/anGt I = 7875 / 0,56 = 14062,5 t/anGt II = 6600 / 0,56 = 11785,7 t/anGt – greutatea aliajului lichid turnat pentru a realiza piese bune Gpb

Determinarea agregatelor de topire-elaborare aliaj lichid

Pt determinarea necesarului şi tipurilor de de agregate de topire-elaborare se calculeaza cantitatea orară necesară de aliaj lichid:

Gd orar = Gd / FdGd orar = 26366 / 8322 = 3,16 t/hGd orar I = 14344 / 8322 = 1,73 t/hGd orar II = 12022 / 8322 = 1,45 t/h

Fd – fondul de timp calandaristic [ore/an]Fd = 365 x 24 – 5% (365 x 24) = 8322 t/h

Turnătoriile din oţel pot fi echipate cu următoarele tipuri de agregate de topire:

- Siemens-Martin- electrice cu inducţie- cuptoare electrice cu arc- convertizoare.

6



`

Tabel nr. 4 Tipuri de cuptoare electrice cu arc pentru producerea elaborarea oţelului

Se alege cuptorul DSP -12 cu o productivitate de 2,07 t/h, apropiata de necesarul de aliaj eleborat pentru grupa de piese I respectiv II ( 1,73 t/h respectiv 1,45 t/h), şi cu o durată a ciclului de topire de 4 h.

Motivul care a stat la baza alegerii unui cuptor electric cu arc se datorează faptului că în turnatoriile de oţel, în ultimul timp, se extinde utilizarea acestor tipuri de agregate de eleborare datorită avantajelor pe care le oferă în comparaţie cu alte cuptoare.

Determinarea numărului agregatelor de topire

Nt = Gd * k / Fd * pp – productivitatea inscrisă în cartea maşinii;k – coeficient de iregularitate în funcţionarea utilajelor de turnătorie, conform tabelului 4.1;

Tabel 4.1 Coeficient de iregularitate K în funcţionarea utilajelor:

Nt = 26366 * 1,1 / 8322 * 2,07 = 1,68 Se adoptă 2 cuptoare de topire DSP-12

Criteriul de verificare al numărului de agregate de elaborare adoptat este criteriul indicelui de încărcare.i = Nt / Nt’ = 1,68 / 2 = 0,84Nt’ – numărul adoptat de agregate de topire-elaborare.

Se consideră că alegerea agregatelor de topire este corectă atunci când indicele de utilizare are valoarea iu >= 0,9.Descarcarea cuptoarelor electrice cu arc se face la intervale de timp egale cu durata ciclului de topire.

7



`

Determinarea necesarului de oale de turnare

Pentru satisfacerea cerinţelor de ritmicitate din cadrul secţiei de trunare a pieselor din oţel este necesar ca durata unui ciclu complet de turnare pentru o oală să fie egală cu durata de elaborare a unei şarje în cuptorul electric cu arc. În cazul de faţă această durată este egală cu 4 h.

Capacitatea oalei se alege ca fiind de 5 t, caz în care durata de turnare este de 4 h.

No = Gt * tci / Qoi * Fd * ci

tci – durata în ore a unui ciclu complet de turnare pentru o oală;Qoi – capacitatea unei oale de turnare;ci – coeficient de încărcare – utilizare a oaleiNo I = 14063 * 4 / 8 * 8322 * 0,7 = 1,21 No II = 11786 * 4 / 8 * 8322 * 0,7 = 1,1Se adoptă cate o oală de turnare pentru fiecare grupă de piese.

8



`

3.2 Secţia de formare – turnare

Conform tipului producţiei de masă se recomandă ca felul şi construcţia formelor să fie crude, cu nisip, bentonită, cu rame.Procedeul de prelucrare a formelor se realizează prin vibrare - scuturare.Ciclul complet pe care îl parcurge o ramă de formare cuprinde: formarea, uscarea, turnarea, răcirea, dezbaterea şi revenirea dinnou la punctul de plecare.

Determinarea necesarului de rame de formare

nrf = nf * kf / Nr. cicluri nrf I = 5250 * 1,02 / 252 = 21,3 buc / ciclu => 1 buc / hnrf II = 27500 * 1,02 / 475 = 59 buc / ciclu => 3 buc/ h

nrf – numărul de rame de formarekf – coeficient de rebut la formare Kf = 1,02 ....1,07nf – numărul de forme necesare a fi realizate într-un anNr. cicluri – reprezintă raportul dintre fondul efectiv de timp şi durata unui ciclu complet pentru rame.

Nr.-ul de cicluri se calculează pe baza duratei unui ciclu de formare, acesti timpi se preiau din tabelul nr.5.

Tabel nr.5 Durata procesului tehnologic de obţienere a pieselor din oţel carbon

XXX pentru oţel

9



`

T ciclu formare = t formare-transport rame + t uscare forme + t montare- formare-inclusiv miezuriT ciclu I = 2 + 2 + 1 = 5 hT ciclu II = 1 + 1 + 0,5 = 2,5 h

Nr. cicluri I = Fd / Tciclu = 8322 / 33 = 252,18 cicluri/anNr. cicluri II = 8322 / 17,5 = 475,4 cicluri/an

T ciclu complet pentru rame I = t formare-transport rame + t uscare forme + t montare- formare-inclusiv miezuri + t turnare – racire + T dezbatere = 2 + 2 +1 + 18 + 10 = 33 hT ciclu complet pentru rame II = t formare-transport rame + t uscare forme + t montare- formare-inclusiv miezuri + t turnare – racire + T dezbatere = 1 + 1 + 0,5 + 10 + 4 = 17,5 h

Deteminarea numărului de maşini de formare prin scuturare – presare

Nf = N * k / (Td – t) * pN – numărul de semiforme necesar anual;t – timp necesar anual pentru schimbarea placii de model;Nf I = 5250 * 2 * 1,1 / (8322 – 2000) * 20 = 0,09 => 2 masini de formare

Pentru grupa de piese I se adoptă 2 maşini de formare MF 22, câte una pentru semiforma inferioară respectiv semiforma superioară;

Nf II = 27500 * 2 * 1,1 / (8322 – 2000) * 20 = 0,47 => 2 masini de formare

Pentru grupa de piese II se adoptă 2 maşini de formare, câte una pentru semiforma inferioară respectiv semiforma superioară;

Se alege maşina de format MF 22 cu următoarele caracterisitici:- dimensiuni ale ramelor: 1300 x 1200 x300; - dimensiuni de gabarit: 1960 x 1630 x 2330;

Întrucât necesarul de rame de formare este de 1 buc/ h pentru grupa de piese I si 3 buc / h pentru grupa de piese II, nu este rentabilă intorducerea uneil linii mecanizate de formare-turnare-dezbatere.

10



`

Calculul suprafeţei sectorului de formare – turnare – dezbatere Sc = N * (a + a / 7) * (b + b / 6) = 4 / 3 * N * a * b

N – Numărul necesar de forme pe un ciclu de formare – turnare – dezbatere;a – lungimea ramei de formare (m);b – laţimea ramei de formare (m);a/ 7 şi b/6 – distanţe minime între forme Sc I = 4 / 3 * 22 * 1,25 * 1,0 = 36,575 m2 Sc II = 4 / 3 * 59 * 0,8 * 0,6 = 37,665 m2

Se adoptă un transportor cu role pentru:

- aducerea ramelor de formare de la dezbatere la maşinile de formare;- transportul formelor de la maşina de formare pâna la zona de trunare.

Calculul numărului de mijloace de ridicat şi transportat

nMRT = Opb / is * Fd * ηmft

Qpb – cantitatea de piese bune necesara a fi obţinute într-un an [t/an]nmft – norma de macara [h/tpiese]

nMRT I = 7875 * 3 / 0,56 *8322 = 5,06 => 5nMRT II = 6600 * 3 / 0,56 *8322 = 4,24 = > 5

11



`

3.3 Secţia pentru executarea miezurilor

Calculul necesarului de miezuri

n = N * k / Fd

n – necesarul orar de miezuri [buc/h]

n I = 5250 * 1,1 / 8322 = 0,69 buc/hn II = 27500 * 1,1 / 8322 = 3,63 buc/h

Calculul numărului de maşini de miezuit

Nm = N * k / Fd * p

Nm1 = 5250 * 1,1 / 8322 * 10 = 0,06 => 1 Nm II = 27500 * 1,1 / 8322 * 10 = 0,36 => 1

Calculul numărului de mijloace de ridicare şi transport din sectorul de miezuire

NMrt = Qpt * Nm / Fd =

Qpt – cantitatea totală de piese turnate anual [t/an]Nm – norma de modificare [h/t]

NMrt I = 7875 * 0,9 / 8322 = 0,85 => 1NMrt II = 6600 * 0,75 /8322 = 0,59 => 1

12



`

3.4 Secţia pentru dezbaterea şi curăţirea pieselor turnate

Curăţirea pieselor turnate constă în îndepărtarea crustelor metalice (bavuri, reţele de struguri, maselote, etc.) şi de amestec de formare sau de miez de la suprfaţa piesei, încheind astfel fluxul tehnologic la capătul căruia obţinem piesa turnată brută.

În turnătoriile moderne dezbaterea formelor şi miezurilor se execută cu ajutorul grătarelor vibratoare pneumatice.

Se aleg 2 gratare de dezbatere pentru fiecare grupa de piese,

Tabel nr.6 Tipuri de grătare pentru dezbaterea pieselor turnate

Grupa de piese

Tipul gratarului

Gabaritul gratarului [mm

Inaltimea [mm]

Incarcarea maxima [t]

Puterea motorului [KW]

I MR 15 1500 X 1200 960 3 12II MR 30 800 X 600 745 1,5 7,5

Spre deosebire de forme care se dezbat în general în atelierul de formare, miezurile se dezbat separat, în atelierul de curăţire.

3.3.1 Îndepărtarea surplusurilor metalice

Calulul numărului de maşini de polizat

Np = N / Fd *p

Se alege maşina de polizat de înaltă frecvenţă model NT 347 Productivitatea polizorului, în Kg/h, pentru piese cu o greutate de (Kg):

grupa I: 1100...1500 Kg/h = 1,1...1,5 t/h Se adoptă 1,3 t/hgrupa II: 700...1000 Kg/h = 0,7...1 t/h Se adoptă 0,85 t /h

Np I = 9375 / 8322 * 1,3 = 0,86 => 1Np II = 47144 /8322 * 0,85 = 6,66 => 7

Qpt – cantitatea de piese turnate

Qpt = Qpb / is Qpt I = 7875 / 0,56 = 14062,5 tpb/anQpt II = 6600 / 0,56 = 11785,71 tpb/an

Se determină numărul de piese necesar a fi obţinute într-un an

N I = Qpt / mp = 14063 / 1,5 = 9375 pb/anN II = Qpt / mp = 11786 / 0,25 = 47144 pb/an

Calculul numărului de utilaje de tăiere cu flacără oxiacetilenică a reţelelor şi a maselotelor

Na I = N * g *k / (Fd – t) * p = 9375 * 15 * 1,2 / (8322 – 1665) * 4,5 = 12,28 => 13

g = 1..1,5 % mp

13



`

t = timpul total anual de schimbare a sculelor; 0,1...0,2% * Fd

Na II = N * g *k / (Fd – t) * p = 47144 * 2,5* 1,2 / (8322 – 1665) * 4,5 = 4,72 => 5

3.3.2 Îndepărtarea surplusurilor nemetalice

Curăţarea prin sablare cu jet de alice în camere de curăţare

Nis = Gpt * k / Fd * p * R

R – randamentul 0,25...0,35

Nis I = 7875 * 1,2 / 8322 * 1,65 * 0,3 = 2,29 => 3Nis II = 6600 * 1,2 / 8322 * 1,75 * 0,3 = 1,18 => 2

Calculul mijloacelor de ridicare şi transport din secţia de curăţire

NMRT = Gpt (tcd + tp) / Fd * η

Gpt – producţia anuală de piese turnate (t/an);tcd – norma de timp pentru macarale ce deservesc curăţirea şi debavurarea; tcd = 0,2 [h/t]tp - norma de timp pentru macarale ce deservesc lucrări de producţie tp = 0,7 [h/t]η – coeficient de încărcare η = 0,8...0,85 [h/t]

Nmrt I = 7875 (0,2 + 0,7) / 8322 * 0,85 = 1Nmrt II = 6600 (0,2 + 0,7) / 8322 *0,85 = 0,83 => 1

14



`

3.5 Ateliere auxiliare turnătoriei

Operaţii care se execută în gospodăria de metal:

- taierea bucăţiilor de oţel cu flacără oxiacetilenică;- balotarea deşeurilor de tablă prin brichetare.

Calculul numărului de aparate pentru tăiere cu flacără oxiacetilenică şi cu oxigaz

Se determină pe baza:

- cantităţii de deşeuri în tone pe an;- regimului de lucru;- productivitatea aparatului

Nt = Qd / Fd * p * ku

p = 0,7...2 t/h aparatku = 0,88 indice de utilizare a aparatului

Nt = 1447,5 / 8322 * 0,88 * 1,35 = 0,14 => 1Qd = 10% * 14475 = 1447,5 t/an

Operaţii care se execută în atelierele de pregătire a amestecurilor de formare şi de miez:

- amestecare (amestecătoare cu role);- sfărâmare (sfărâmători de bulgări) Se adoptă un concasor cu fălci cu o productivitate de 8 – 10

m3h;- sitare, se adoptă cate o sită poligonală cu tambur pentru amestecul de miez şi una pentru

amestecul de formare;- separarea particulelor metalice utilizând separatoare megnetice;- uscare - aerisire-dezintegrare înainte de utilizare la maşinile de formare.

Tabel nr. 7 Centralizator pentru determinarea necesarului de amestec de miez şi de formare pe an

Grupa de piese

Dimensiunile interioare ale ramelor de formare

Numarul formelorVolumul unei

forme

Necesarul de

amestec de model

Necesarul anual de amestec

mm buc/an cm3 m3 m3/an m3/anI 1250x1000x300 5250 375000 1968,75 691 2659,75II 850x600x150 27500 76500 2103,75 683,7 2787,45

15



`

Cantitatea de miez reprezintă :- pentru piese cu greutate între 500...2000 Kg - 35,1%;- pentru piese cu greutate între 100...500 Kg - 32,5%;

Ţinându-se cont de oeficientul de pierderi, cantitatea de amestec se determină pentru fiecare linie de formare separat astfel:

Calcul cantitate amestec de formare

Gaf = r * k * Vr – coeficient care ţine seama de pierderi; Se adoptă 1,05 la formarea pe maşini prin scuturare-presare;k – coeficient de consum neuniform;V- volumul anual al ramelor de formare pe linia de formare

Gaf I = 1,05 * 1,07 * 1968,75 = 2211,9 m3/hGaf II = 1,05 * 1,07 * 2103,75 = 2363,6 m3/h

Capacitatea orară a secţiei de preparare se determină astfel

Q = Gaf / Fd * W

W – coeficient de iregularitate; 0,8...0,9 – pentru turnătoriile de serie mare şi masă;

Q I = 2211,9 / 8322 * 0,9 = 0,29 m3/hQ II = 2363,6 / 8322 * 0,9 = 0,31 m3/h

Determinarea cantităţii de amestec de formare şi de miez

- amestec de formare:

Gaf I = 1968,75 * 1,05 * 1,07 = 2211,9 m3/hGaf II = 2103,75 * 1,05 * 1,07 = 2363,6 m3/h

- amestec de miez:

Gm I = 691 * 1,05 * 1,07 = 872,2 m3/hGm I I = 6836,7* 1,05 * 1,07 = 863 m3/h

Capacitatea orară a secţiei de preparare pentru :

- amestecul de formare:

Qaf I = 2211,9 / 8322 * 0,9 = 0,3 m3/hQaf II = 2363,6 / 8322 * 0,9 = 0,31 3/h

- amestecul de miez:

Qm I = 872 / 8322 * 0,9 = 0,11 m3/hQm II = 863 / 8322 * 0,9 = 0,11 m3/h

16



`

Pentru pregatirea amestecului de formare se adoptă câte un amestecator cu role , de tip Simpson, ale carui caracteristici sunt prezentate în tabelul nr. 8.

Tabel nr. 8 Caracterisiti ale amestecătorului cu role MK - 1

Tipul amstecatorului

Volulmul unei sarje (l)Productivitatea in m3/h5 min 3 min

MK - 1 130 1,6 2,6

17



`

4 . Concluzii

Secţiile de turnătorie pot fi considerate ca fiind unul din principalii furnizori de piese brute pentru atelierele de prelucrare mecanică din industria constructoare de masini. Sunt puţine utilajele şi maşinile în a căror componenţă să nu intre şi piese turnate. Conform unor date din literatura de specialitate se apreciază că în construcţia de maşini aproximativ 80% din greutatea acestora sunt piese turnate.

Cresterea volumului de piese precum si cerinţele de calitate ale acestora, necesitatea ca acestea sa fie ieftine şi din materii prime indigene, execuţia lor să necesite un consum de manoperă cât mai redus, pun in faţa noastră încă de la proiectarea turnătoriilor sau modernizarea acestora, problema utilizării tehnicii moderne, simplu de aplicat în practică şi sigură în funcţionare, atât în ceea ce priveşte partea tehnologică cât şi partea de utilaj şi mecanizare.

Pe baza experienţei acumulate şi a indicaţiilor date în literatura de specialitate, în prezent, în proiectarea şi modernizarea secţiilor de turnătorie se merge pe urmatoarele căi principale:

- reproiectarea, reutilarea şi modernizarea turnătoriilor existente;- proiectarea şi construcţia unora noi (fie pentru o gamă de produse noi, fie specializate pe un

anumit produs);

18



`

5 . BIBLIOGRAFIE

2. FLORIAN RAY IUNIUS, SORIN CHIOREAN – Proiectarea turnatoriilor , - Editura Universitatii TRANSILVANIA Brasov, 1990 3. VASILE VULCU – Proiectarea turnatoriilor , - Editura Institutului Politehnic, Brasov, 1966

19

organizarea unei secţii de turnare pieselor

Documents