铸造车间
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什么是铸造车间[1]
铸造车间是第一基本生产车间，它由原材料库领用主料(生铁、废钢、钢材)，铸造车间将主料加工成毛坯件直接转给金加工车间(第二基本生产车间)，对其继续加工，加工完成后入自制半成品库。
铸造车间的组成及其功能[2]
铸造车间一般由生产工部、辅助工部、办公室、仓库、生活间等组成，各组成部分的作用见表1。
表1 铸造车间的组成及其功能
| 铸造车间组成名称 | 功能及作用 | 备注 |
|---|---|---|
| 生产工部 | 完成铸件的主要生产过程 | 包括熔化工部、造型工部、造芯工部、砂处理工部、清理工部 |
| 辅助工部 | 完成生产的准备和辅助工作 | 包括炉料及造型材料等材料的准备、设备维护、工装维修、砂型性能试验室、材料分析室等 |
| 仓库 | 原材料、铸件及工装设备的贮藏 | 包括炉料库、造型材料库、铸件成品库、模具库、砂箱库等 |
| 办公室 | 行政管理人员、工程技术人员工作室 | 包括行政办公窒、技术人员室、技术资料室、会议室等 |
| 生活间 | 工作期间工作人员的生活用具的存放 | 更衣室、厕所、浴室、休息室等 |
铸造车间的分类[2]
铸造车间可以按照不同的特征分类，其主要分类方法见表2。
表2 铸造车间的分类
| 主要分类方法 | 车间名称 | 备注 |
|---|---|---|
| 按生产铸件方法分类 | 砂型铸造车间 | 又可分黏土砂车间、树脂砂车间、水玻璃砂车间等 |
| 特种铸造车间 | 又可分熔模铸造车间、压力铸造车间、离心铸造车间、金属型铸造车间等 | |
| 按金属材料种类分类 | 铸铁铸造车间 | 又可分：灰铸铁车间、球墨铸铁车间、可锻铸铁车间、特种铸铁车间等 |
| 铸钢铸造车间 | 又可分碳素钢铸造车间、合金钢铸造车间等 | |
| 非铁合金铸造车间 | 又可分铜合金铸造车间、铝合金铸造车间、镁合金铸造车间等 | |
| 按生产批量分类 | 单件小批生产铸造车间 | 年产小型铸件1000件以下；中型件500件以下；大型件100件以下 |
| 成批生产铸造车间 | 年产小型铸件1000—5000件；中型件500件以上；大型件100件以上 | |
| 大批大量生产铸造车间 | 年产小型铸件10000件以上；中型件5000件以上；大型件1000件以上 | |
| 按铸件质量分类 | 小型铸造车间 | 年产量3000t以下 |
| 中型铸造车间 | 年产量3000～9000t | |
| 大型铸造车间 | 年产量9000t以上 | |
| 按机械化与程度分类 | 手工生产铸造车间 | 由人工采用简单工具进行生产 |
| 简单机械化铸造车间 | 造型、砂处理、冲天炉加料、落砂等主要生产工序用机械设备完成，其余生产过程由人工完成 | |
| 机械化铸造车间 | 生产过程和运输工作都用机械设备完成，工人进行控制操纵 | |
| 自动化铸造车间 | 由设备组成自动生产线，生产过程由各种设备、仪表及控制系统自动完成。工人的作用是监视设备运行、排除故障、维护设备等 |
铸造车间工作制度[2]
铸造车间的工作制度分两种：阶段工作制与平行工作制。阶段工作制是在同一工作地点，不同时间顺序下完成不同的生产工序。这种工作制度适用于手工单件小批量生产，并在地面上浇注的铸造车间。其缺点是生产周期长，占地面积较大。它根据循环周期的长短可分为每昼夜两次循环、每昼夜一次循环等。
平行工作制的特点是在不同的地点，在同一时间完成不同的工作内容。它主要适用于采用铸型输送器的机械化铸造车间。其优点是生产率高，车间面积利用率高。平行工作制按其在一昼夜中所进行的班次，分为一班、二班、三班平行工作制。
铸造车间的工作时间[2]
工作时间总数可分为公称工作时间总数和实际工作时间总数两种。公称工作时间总数等于法定工作日乘以每个工作日的工作时数，它是不计时间损失的工作时间总数。实际工作时间总数等于公称工作时间总数减去时间损失(即设备维修时停工的时间损失、工人休假的时间损失等)。我国机械工厂的工作时间总数见表3。
表3 铸造车间的公称工作时间总数
| 序号 | 工作制度 | 全年工作日 | 每班工作小时 | 年公称小时数 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第一班 | 第二班 | 第三班 | 一班制 | 二班制 | 三班制 | |||
| 1 | 铸造车间阶段工作制 | 251 | 8 | 8 | 7 | 2008 | 4016 | 5773 |
| 2 | 铸造车间平行工作制 | 251 | 8 | 8 | 8 | 2008 | 4016 | 6024 |
| 3 | 铸造车间连续工作制 | 355 | 8 | 8 | 8 | 8520 | ||
| 4 | 铸造车间全年连续工作制 | 365 | 8 | 8 | 8 | 8760 | ||
| 5 | 有色铸造车间的熔化工部 | 25l | 6 | 6 | 6 | 1506 | 3012 | 4518 |
铸造车间的作业环境[3]
合理布置工作场所，创造良好的工作环境是安全、优质、高效生产的必需。杂乱的环境将使事故增加。良好的铸造车间作业环境应是工作场地布置合理、空气清新、照明充足、通道畅通等。
(1)工作场地布置：工作场地的布置应使人流和物流合理，留有足够的通道，并保证畅通，通道要平整、不打滑、无积水、无障碍物。
(2)材料存放：铸造车间往往存放相当多的材料，因此要配备装材料的专用料斗和废料斗，以保持工作场所整洁有序。各种材料的存放应符合安全要求，防止倒塌。
(3)通风：室内工作区域应有良好的自然通风。在生产过程中产生对身体有害的烟气、蒸气、其他气体或灰尘的地方，如果依靠空气的自然循环不能带走，必须装设通风机、风扇或其他有足够通风能力的设备，并应注意对设备进行维护和保养。
(4)照明：铸造车间照明应符合(TJ 34)《工业企业照明设计标准》的要求。但由于作业性质和所使用的吊灯往往都高于桥式吊车，因此，铸造车间很难达到良好的照明，只能采用安全电压的局部照明。
铸造车间的主要工部[4]
1．造型工部
造型工部是铸造车间的核心工部，典型的砂型造型工艺流程如图1所示。造型工部的主要生产工序是造型、下芯、合型、浇注、冷却和落砂。在铸造生产过程中，由熔化工部、造芯工部和砂处理工部分别供给造型工部所需的液态金属、砂芯和型砂。造型工部将铸件和旧砂分别运送给清理工部和砂处理工部。造型工部的工艺流程和机械化程度直接影响到熔化、砂处理、造芯和清理等工部的工艺流程、工艺设备和机械化运输设备的选择和布置。因此，在进行铸造车间设计和管理时，应以造型工部为基础来协调其他工部。
造型设备是造型工部的主要设备，造型设备的数量决定于铸造车间的生产纲领和造型设备的生产率。根据机械化程度的不同，造型工部可分为手工或简单机械化造型工部、机械化或自动化造型工部两类。在目前工业化铸造生产中，机械化或自动化造型工部使用较多，我国还有一些手工或简单机械化造型工部。
根据所选用的铸型输送机类型的不同，造型生产线可分为封闭式和开放式两种。封闭式造型生产线是用连续式或脉动式铸型输送机组成环状流水生产线；开放式造型生产线是用间歇式铸型输送机组成直线布置的流水生产线。
2．造芯工部
造芯工部的任务是生产出合格的型芯。典型的造芯工部的工艺流程如图2所示。
由于采用的粘结剂不同，芯砂的性能(流动性、硬化速度、强度、透气性等)不同，型芯的制造方法及其所用的设备也不相同。根据粘结剂的硬化特点，造芯工艺主要有以下几种。
1)用粘土砂、油砂、合脂砂等造芯的工艺是型芯在芯盒中形成后，从芯盒中取出，再放进烘炉内烘干。
2)热芯盒及壳芯造芯的工艺是型芯的成形及加热硬化均在芯盒中完成。
3)水玻璃C02法及气雾冷芯盒法等造芯的工艺是型芯在芯盒里成形，并通入气体而硬化。
4)自硬冷芯盒法及流态自硬砂法等的造芯工艺是在芯盒中成形，并在常温下自行硬化到型芯形状达到稳定状态。
在造芯工部，造芯机是核心设备，造芯机的选用及数量应根据生产纲领、生产要求等来选用。在现代化的铸造生产中，热芯盒法(或壳芯造芯)及气雾冷芯盒法等造芯工艺被广泛采用。
3．砂处理工部
砂处理工部的任务是提供造型、造芯工部所需要的符合一定技术要求的型砂及芯砂。机械化粘土砂的砂处理工艺过程如图3所示。在砂处理工部中，混砂机是核心设备，不同种类的型(芯)砂(如水玻璃砂、树脂砂等)要采用不同的混砂机，其砂处理工艺过程也不相同。
砂处理工部的特点是原材料种类多，消耗量大，运输量大，管理调度复杂，产生粉尘多，劳动条件差。所以，砂处理工部型(芯)砂的运输一般都采用机械化，运输距离尽量短，并加强了通风除尘等措施。
4．熔化工部
熔化工部的任务是提供浇注所需的合格液态金属。
熔化工部根据熔炼合金的种类不同可分为铸钢、铸铁和铸造非铁合金三种。铸铁熔炼以冲天炉为主，铸钢熔炼以工频、中频电炉和电弧炉为主，铸造非铁合金则以电阻炉熔化为主。各种合金熔化工部的工艺过程各具特点，但它们的工部布置等具有许多共同点。以铸铁冲天炉熔化工部为例，其工艺流程如图4所示。
近年来，由于对铸件材质要求的不断提高和对环境保护的重视，采用电炉熔炼或双联熔炼(冲天炉．电炉双联)铸铁的工艺有了较快地发展。
5．清理工部
清理工部的主要任务是去浇冒口、铸件表面清理、缺陷修补等。清理工部的主要工序如图5所示。
用于铸件清理的设备，应根据铸件合金种类，铸件的大小、形状、质量和复杂程度等选定。不同类型的铸件应选择不同型号的铸件清理设备。
由于铸件清理工作劳动强度大，噪声和粉尘危害严重，劳动条件差。因此，清理工部应加强隔声、防尘等环境保护措施。
6．仓库及辅助部门
(1)仓库
铸造车间使用的原材料种类多(金属炉料、燃料、耐火材料、造型材料、熔剂等)、数量大，需要有原材料仓库；生产出的铸件以及使用的工艺装备和工具等也均应有一定的存放地。铸造车间的仓库包括：炉料库、造型材料库、铸件成品库、工具库以及工艺装备库等。各仓库都应靠近使用工部，以方便使用，减少运输距离。
(2)分析
实验室分析实验室的任务是及时对铸造车间所熔化的金属进行炉前分析。对于大批大量生产的车间，除了需要进行化学元素的快速分析外，还需检验铸件金相组织和测定其力学性能。快速分析实验室一般设在熔化炉附近，以便及时报告分析结果。
(3)型砂实验室型砂实验室的任务是对使用的型砂经常抽测检查，掌握型砂的质量、性能。对于粘土砂，检测的项目主要有湿砂强度、含水量、透气性、含泥量等性能指标。
(4)机修工段机械化铸造车间设备种类繁多，工艺装备数量多，且各生产工序间联系密切，任何一台设备出现故障都可能影响车间的正常生产。因此，必须加强设备的维修保养及管理工作。机修工段的任务除维修车间的工艺设备、工艺装备外，还需对车间的动力系统和供水排水系统等进行维修和保养。