Autorzy:
Krzysztof Makohonenko
Damian Gorzkiewicz
Porównanie techniczne linii bezskrzynkowej DISAMATIC 2032 z linią bezskrzynkową BDT-2
Najbardziej rozpowszechnioną w odlewnictwie technologią wykonywania form jest formowanie w bentonitowych masach formierskich na wilgotno. Rozwój metod zagęszczania masy, takich jak:
• prasowanie;
• wstrząsanie;
• wstrząsanie i prasowanie;
• narzucanie;
• oddziaływanie impulsowe;
oraz mechanizacja i automatyzacja procesów wykonywania form, spowodowały powstanie wielu różnorodnych urządzeń do wykonywania form piaskowych takich jak:
• automatyczne linie do wykonywania form skrzynkowych;
• automatyczne linie do wykonywania form bezskrzynkowych.
Jednak znaczne nakłady inwestycyjne towarzyszące instalowaniu automatycznych linii skrzynkowych, w tym znaczne koszty skrzynek formierskich dochodzące do 40% kosztów linii, spowodowały intensywny rozwój metod wykonywania automatycznych linii do wykonywania form bezskrzynkowych, zarówno z pionowym jak i poziomym podziałem form.
Tematem tego referatu są linie formierskie do formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form, na bazie osiągnięć firmy DISA oraz prac rozwojowych biura konstrukcyjnego firmy DOZAMET-Nowa Sól.
Technologia formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form typu DISAMATIC spełnia wymagania stawiane nowoczesnym technologią formowania., takie jak: wysoka jakość produkowanych odlewów, niskie koszty produkcji, bardzo duża wydajność (około 250-300 form/h), możliwość szybkich zmian w asortymencie produkowanych odlewów.
Technologia formowania bezskrzynkowego metodą DISAMATIC jest obecnie najbardziej rozpowszechnioną technologią formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form na świecie.
Od wyprodukowania pierwszej linii do formowania bezskrzynkowego typu DISAMATIC przez firmę DISA w 1964 roku, do chwili obecnej firma ta sprzedała 800 linii tego typu różnych wielkości.
Linie formierskie produkowane przez firmę DISA w przeciągu tych wszystkich lat były modernizowane zgodnie z najnowocześniejszymi osiągnięciami techniki i rosnącymi wymaganiami stawianymi produkowanym odlewom.
O dynamicznym rozwoju technicznym linii formierskich DISAMATIC świadczy obecna pozycja firmy DISA na światowym rynku producentów maszyn odlewniczych. Firma DISA należy obecnie do elity producentów maszyn odlewniczych.
Jako ciekawostkę można podać, że pozycja firmy DISA wynika między innymi ze struktury zatrudnienia w tej firmie; na ogólną liczbę zatrudnionych 400 osób zatrudnia 100 konstruktorów, którzy obecnie średnio co 2-3 lata wprowadzają na rynek nowy typ linii o prostych, bardziej niezawodnych i nowoczesnych rozwiązaniach konstrukcyjnych.
Po szczegółowej analizie, przeprowadzonej w Zakładowym Biurze Konstrukcyjnym firmy DOZAMET, wszystkich stosowanych na świecie technologii formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form, technologia stosowana przez firmę DISA okazała się najprostszą, najpewniejszą, gwarantującą najlepsze efekty.
W Zakładowym Biurze Konstrukcyjnym firmy DOZAMET została opracowana dokumentacja na linię formierską do formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form o symbolu BDT-2 na bazie technologii stosowanej przez firmę DISA.
Bezskrzynkowa linia formierska BDT-2 jest przeznaczona do wykonywania pakietów o wymiarach 600ᵡ775ᵡ/200-400/, co dokładnie odpowiada linii formierskiej DISAMATIC 2032.
Charakterystyka techniczna linii formierskiej BDT-2
|
Dane
|
Jednostka miary
|
Wartość
|
|
|
wymiary pakietu formowego
|
wysokość
|
mm
|
600
|
|
szerokość
|
mm
|
775
|
|
|
grubość
|
mm
|
200 – 400
|
|
|
zdolność formowania
|
form/h
|
wg zakresu
|
|
|
maksymalny nacisk jednostkowy
|
MPa
|
1,4
|
|
|
moc zainstalowana
|
kW
|
160
|
|
|
ciśnienie robocze spręż. powietrza
|
MPa
|
0,6 – 0,7
|
|
|
objętość zbiornika spręż. powietrza
|
m3
|
1,5
|
|
|
ciśnienie wstrzeliwania masy
|
MPa
|
0,4-0,6
|
|
|
warunki zasilania elektrycznego
|
3×400 V – 50 Hz
|
||
|
skok płyty odchylnej
|
mm
|
800
|
|
|
skok stempla prasującego
|
mm
|
1500
|
|
Przyjęcie w linii formierskiej BDT-2 tej samej wielkości pakietu co w linii formierskiej DISAMATIC 2032 umożliwia stosowanie tego samego oprzyrządowania; szczególnie dotyczy to płyt modelowych.
Pomimo, że wykonywanie form w linii BDT-2 jest podobne do technologii firmy DISA, jednak konstrukcja linii BDT-2 jest całkowicie odmienna. Odmienność konstrukcji linii BDT-2 wynika z tego, że wszystkie napędy w linii takie jak:
• napęd stempla prasującego;
• napęd płyty odchylnej;
• napęd przenośnika skokowego;
• napęd przenośnika chłodzącego;
realizowane są przez silniki elektryczne prądu stałego, natomiast we wszystkich liniach do formowania bezskrzynkowego z pionową płaszczyzną podziału form obecnie produkowanych na świecie, napędy te realizowane są przez cylindry hydrauliczne.
Poziom techniczny rozwiązań konstrukcyjnych oraz sterowania jest porównywalny z najnowszą linią formierską firmy DISA typu DISAMATIC 2013 MK5, która była prezentowana na sympozjum odlewnictwa w październiku br. W Krakowie. Do podstawowych zalet linii BDT-2 możemy zaliczyć:
1˚– wszystkie napędy elektryczne;
2˚– prowadnice o przekroju prostokątnym;
3˚– ogólne wzmocnienie konstrukcji linii;
4˚– łatwa i szybka wymiana tulei perforowanych w zespole strzałowym.
Ad 1˚. Biorąc pod uwagę trudności eksploatacyjne napędów hydraulicznych na odlewniach, takie jak:
• szybkie zużywanie się uszczelnień wynikające z dużego zapylenia odlewni,
• nieuniknione przecieki oleju w instalacji hydraulicznej,
• konieczność budowy stacji hydraulicznej,
• zatrudnienie kwalifikowanej kadry do obsługi napędów hydraulicznych.
W opracowanej linii formierskiej BDT-2 te wszystkie wady zostały wyeliminowane poprzez zastąpienie napędów hydraulicznych napędami elektrycznymi zgodnie z obecnymi kierunkami rozwoju maszyn odlewniczych na świecie.
W linii formierskiej BDT-2 podstawowymi jednostkami napędowymi są dwa jednakowe zespoły prasujące śrubowe, których funkcja jest taka sama jak cylindrów hydraulicznych w liniach formierskich typu DISAMATIC.
Dwa zespoły prasujące śrubowe usytuowane w tylnej części maszyny wykonują operację prasowania masy formierskiej oraz dokonują przemieszczenia wykonanych pakietów na ciąg transportowy, tzn. na przenośniki wspomagające o ruchu skokowym. Wymagania stawiane tym napędom są bardzo wysokie, można do nich zaliczyć:
• uzyskanie założonych nacisków na powierzchni formy /max. 14 kG/cm²/
• duży moment obrotowy,
• duża częstotliwość włączeń wynikająca z wydajności linii /przy 250 formach/h – 750 włączeń silnika/h/,
• duże szybkości przemieszczeń – około 0,4 m/s,
• szybkie wyhamowania,
• szybkie rozruchy.
Aby zrealizować tak wysokie wymagania, do napędów zastosowane są silniki walcownicze. Są to silniki prądu stałego – bocznikowe, o mocy 56 kW każdy, produkcji CRSF.
Głównymi elementami zespołu prasującego śrubowego są:
• przekładnia śrubowa /para śruba – nakrętka/;
• przekładnia zębata /przekładnia walcowa dwustopniowa/;
• sprzęgło-hamulec /hamulec bębnowy, sprzęgło podatne/;
• silnik elektryczny prądu stałego.
Linia formierska BDT-2 została zaprojektowana tak, aby uzyskać maksymalną żywotność wszystkich zespołów. Szczególną uwagę poświęcono zespołom napędowym śrubowym, które stanowią nowe rozwiązania konstrukcyjne w maszynach odlewniczych.
Zespoły prasujące śrubowe zostały zaprojektowane w ten sposób, że stanowią bardzo proste układy; jedynym elementem, który może ulegać zużyciu podczas eksploatacji linii, jest nakrętka pracująca w parze kinetycznej ze śrubą. Zostało to również uwzględnione na etapie konstrukcyjnym; nakrętka jest składana, co pozwala na kasowanie luzów w miarę jej zużywania oraz bardzo szybką jej wymianę bez konieczności demontażu głównych zespołów maszyny, jak to ma miejsce w przypadku wymiany uszczelnień cylindrów hydraulicznych w liniach formierskich DISAMATIC.
Zasada pracy zespołów prasujących śrubowych w linii formierskiej BDT-2 polega na tym, że moment obrotowy z silnika elektrycznego przekazywany jest poprzez sprzęgło- hamulec na przekładnię zębatą walcową dwustopniową, której wał wyjściowy połączony jest ze śrubą, która współpracuje z nakrętką.
Para kinetyczna śruba-nakrętka służy do zamiany ruchu obrotowego śruby na ruch postępowy nakrętki, a tym samym na ruch postępowy stempla prasującego lub płyty odchylnej. Stempel prasujący oraz płyta odchylna realizują większość czynności związanych z operacją wykonywania pakietów.
W linii BDT-2 występują jeszcze dwa napędy elektryczne przenośników w których napęd z silnika elektrycznego przekazywany jest poprzez standardowe /katalogowe/ przekładnie na elementy wykonawcze przenośników.
Ad 2˚. W maszynie formierskiej zamiast obecnie stosowanych czterech prowadnic głównych związanych z płytą odchylną o przekroju okrągłym, zastosowaliśmy prowadnice o przekroju prostokątnym. Przekrój ten gwarantuje nam większą sztywność układu oraz pozwala na obniżenie dokładności obróbki korpusów; wynika to z możliwości ustawienia prowadnic w montażu.
Ad 3˚. Podczas wieloletniej obserwacji pracy linii formierskich DISAMATIC stwierdzono małą sztywność konstrukcji maszyny formierskiej, szczególnie płyty odchylnej, co wpływało na odkształcenie wykonywanych pakietów. W linii formierskiej BDT-2 wszystkie te uwagi zostały uwzględnione poprzez wzmocnienie konstrukcji poszczególnych elementów.
Ad 4˚. W liniach formierskich DISAMATIC wymiana tulei perforowanych w zespole strzałowym jest bardzo utrudniona. Aby dokonać jej wymiany, konieczny jest demontaż zespołu strzałowego oraz zbiornika masy usytuowanego nad zespołem strzałowym.
W linii formierskiej BDT-2 problem ten został rozwiązany. Tuleje są wyjmowane przez boczną otwieraną klapę, tak, że wymiana jest bardzo prosta oraz szybka.
Elektroniczny system sterowania linii formierskiej BDT-2 pozwala na wielowariantową pracę linii, np. ręczną, automatyczną i inną.
Zapewnia całkowitą kontrolę procesu formowania: pomiar grubości wykonanego pakietu, pomiar nacisków na powierzchnię formy, pomiar ciśnienia strzału.
System sterowania obejmuje wszystkie zespoły linii formierskiej BDT-2 takie jak:
• maszyna formierska;
• urządzenie do automatycznego wkładania rdzeni;
• przenośnik skokowy;
• przenośnik chłodzący;
• zespół dozowania masy;
• urządzenie do zalewania;
• urządzenie oddzielające.
System sterowania linii BDT-2 zawiera program diagnostyczny, co pozwala na bardzo szybką lokalizację miejsca awarii.
Wcześniejsza konstrukcją bezskrzynkowej linii formierskiej z pionowym podziałem form, opracowana w zakładowym biurze konstrukcyjnym, była linia formierska AB-80.60. Konstrukcja jej była wzorowana na linii formierskiej DISAMATIC 2032. Poziom techniczny tej linii był porównywalny z linią DISAMATIC, natomiast – jak to było przedstawione wcześniej – linia formierska BDT-2 jest rozwiązaniem znacznie lepszym, nowocześniejszym i nowym na rynku światowym, dlatego w interesie krajowego przemysłu odlewniczego jest podjęcie produkcji linii formierskiej BDT-2.
Temat rozwiązań konstrukcyjnych linii formierskich bezskrzynkowych uważamy za otwarty, nad którym cały czas pracujemy i przewidujemy dalsze prace związane z wdrożeniem linii do produkcji oraz jej stałą modernizację, do czego zachęcamy wszystkie zainteresowane działy techniczne w Polsce.