Выявление и оценка риска при исследовании безопасности производственных процессов

Российский  государственный социальный университет

Факультет охраны труда и окружающей среды 
 
 
 
 

Курсовая  работа по дисциплине «Охрана труда  в машиностроении» 

Выявление и оценка риска  при исследовании безопасности производственных процессов. 
 
 
 
 
 
 

   Выполнила: студентка

   грБТП-Д-5

         Елизбарян Г.Н.

Проверил:   д.т.н., профессор

          Плошкин В.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва, 2010г.

Содержание 

Приложение………………………………………………………………………………………...47

Постановка  задачи.

В данной работе отражены основные требования безопасности при работе на участке  цветного литья, в том числе требования к производственным помещениям, размещению оборудования и организации рабочих мест.

Выполнен  анализ профессионального риска  для исследования безопасности на рабочих  местах участка цветного литья и  проанализированы полученные результаты.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ПРОЦЕСС ЛИТЬЯ  ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Литье под давлением — наиболее производительный способ изготовления относительно небольших отливок из цветных сплавов с высокой точностью по размерам и чистотой поверхности.

Сравнительные показатели различных способов литья.

 *-отношение массы детали к  массе заготовки. 

Способы литья: П- в песчаные формы; О -в оболочковые формы; В -по выплавляемым моделям; К- в кокиль; Д -под давлением.  
 
 
 

1. Общие сведения

      Сущность  процесса литья под давлением  состоит в том, что на расплав, залитый в камеру прессования литейной машины, сообщающуюся с полостью специальной металлической пресс-формы, оказывают давление поршнем или сжатым воздухом, в результате чего расплав заполняет полость пресс-формы и застывает в ней, приобретая очертания будущей детали.

      Следовательно, для осуществления литья под  давлением необходимо наличие машины, пресс-формы и нагревательной  печи для получения расплава.

      Процесс литья под давлением на литейных  машинах с холодной камерой прессования происходит в такой последовательности: литейщик разливочным ковшом (ложкой) переносит нужное количество расплава из раздаточно-подогревательной печи в камеру прессования машины, после чего немедленно приводит в действие прессующий поршень, часть залитого в камеру прессования расплава через входной литниковый канал (стояк) поступает в рабочую полость предварительно плотно закрытой пресс-формы, излишек расплава остается в камере прессования в виде пресс-остатка и затем удаляется, после затвердевания расплава пресс-форму открывают и, удалив стержни, отливку выталкивают из пресс-формы. На этом рабочий цикл заканчивается. На машинах с горячей камерой прессования расплав заливается без участия литейщика.

      Для литья под давлением характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление на расплав в пресс-форме. Кроме того, на качество отливок влияют выбор сплава и его приготовление, конструкция отливки, литниковой и вентиляционных систем, температура сплава и пресс-формы в момент заливки.

      Для литья под давлением применяют  специальные машины. Горизонтальное расположение камеры прессования более  удобно и позволяет упростить  конструкцию литейных машин. Наиболее распространены в промышленности машины с горизонтальной камерой 515М, 512Г, 5А14, 516М2, 71107, 71108, чехословацкие машины CLOO, машины итальянских фирм «Триульци», «Идра», ма- шины швейцарской фирмы «Бюлер» и западногерманских фирм «Вайнгартен» и «Вотан».

      На  рис. 1 приведена схема машины литья  под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования. Пресс-форму для литья под давлением, состоящую из подвижной и неподвижной частей, закрепляют соответственно на подвижной 2 и неподвижной 4 плитах специальными болтами или скобами. Правильность установки пресс-формы 3 и ее центровку проверяют открытием и закрытием ее с помощью механизма запирания 8, приводимого в движение гидроцилиндром 1.

Рис. 1. Схема машины для  литья под давлением  с горизонтальной холодной камерой  прессования.  

     Процесс литья начинается с подогрева пресс-формы, стакана 5 и прессующего поршня 6. Для этого рабочий-оператор заливает несколько раз металл в пресс-форму. Получаемые отливки, как правило, имеют брак, их затем переплавляют. Температура нагрева пресс-формы зависит от заливаемого в нее сплава. После подогрева пресс-форму смазывают, особенно смазывают трущиеся части пресс-формы, прессовый стакан 5 и поршень 6. Кроме того, несколько раз открывают и закрывают пресс-форму для заливки в нее металл для проверки ее работы.

      Затем регулируют скорость прессования, которая зависит от рода сплава, сложности и требований, предъявляемых к отливке. Подвижная и неподвижная половины пресс-формы соединяются и скрепляются механизмом 8. В прессовый стакан ложкой заливают расплавленный металл(рис.2, а), включают механизм запрессовки 7 и поршень (см. рис. 1) вытесняет жидкий металл в полость формы (рис. 2, б).

      После заливки металл выдерживается несколько  секунд, затем пресс-форма раскравается и из нее выталкиваются отливки (рис. 2, в и г). Готовые отливки  с литниками трансформируют в очистное отделение.

Рис. 2. Основные технологические  операции литья под  давлением.  

     Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминевых, магниевых, латуни), в последнее время  широко применяются в точном приборостроении, автомобильной, тракторной, электротехницеской и других отраслях промышленности.

Примеры отливок, изготавливаемых способом литья под давлением показаны на рис. 3.

Рис. 3. Примеры отливок, изготавливаемых способом литья под давлением.  

      Себестоимость отливок, полученных способом литья  под давлением при массовом и  крупносерийном производстве, значительно  ниже себестоимости литья, получаемого  в песчаных и металлических формах. Снижение себестоимости происходит за счет экономии металла, значительного сокращения работ по механической обработке, снижения трудоемкости производства отливок, исключения расхода формовочных и стержневых примесей.

      При литье под давлением резко  улучшаются условия труда рабочих и повышается культура производства.

2. Характеристика  сплавов

      Сплавы  на основе алюминия. Литье под давлением  отливок из алюминиевых сплавов (рис. 4) получило широкое распространение.

      Сплавы  на основе алюминия характеризуются  небольшой плотностью 2,5 г/см3, сравнительно высокой прочностью на разрыв 15—22 кгс/мм2, относительным удлинением 0,5—2% и твердостью по Бринеллю 50—90 кгс/мм2.

      Высокая тепло- и электропроводность способствуют применению алюминиевых сплавов  для изготовления деталей двигателей внутреннего сгорания, а также разных деталей электроаппаратуры.

      Детали  из алюминиевых сплавов, подвергающиеся атмосферному влиянию в течение  длительного времени, образуют на поверхности  окисную пленку, предохраняющую деталь от коррозии.

      Алюминиевые сплавы способны сохранять свои металлические свойства в условиях низкой температуры, поэтому они широко применяются для изготовления изделий, подвергающихся действию низкой температуры.

Общим недостатком алюминиевых сплавов  является их склонность прилипать к поверхности оформляющей полости и к стержням. Прилипание наблюдается в местах наибольшего разогрева рабочей полости пресс-формы.

Рис.4 Алюминиевые  отливки. 
 

3. Плавильные  и раздаточно-подогревательные печи

      Применяемые для приготовления расплава при литье под давлением печи (табл. 1) разделяются на собственно плавильные печи и раздаточно-подогревательные печи. 

Таблица 1. Печи, применяемые  для приготовления  сплавов при литье  под давлением.

      В плавильных печах, которые расположены  на значительном расстоянии от машины для литья под давлением, сплав плавят и в жидком виде подают в находящуюся около машины раздаточно- подогревательную печь, откуда расплав черпают разливочным ковшом (ложкой) и заливают в камеру прессования, если работают на машинах с холодной камерой прессования. На машинах с горячей камерой прессования раздаточная печь (ванна) вмонтирована в корпус машины.

      Плавильные  печи. При литье под давлением  применяются пламенные и электрические  плавильные печи: тигельные и отражательные; печи сопротивления и индукционные. Топливом для них служит газ, мазут, кокс, электроэнергия.

      Плавильные  печи должны обеспечивать необходимое  качество сплава; минимальную продолжительность  плавки, потери на угар, расход топлива, удобство работы с ними.

1. Приготовление сплавов

      Технологический  процесс приготовления сплавов  складывается из составления шихты, расплавления шихты, рафинирования (очищения) расплава, подачи расплава в раздаточные  печи.

      Шихтой называется смесь основных и вспомогательных  материалов, загружаемых в плавильную печь для получения сплава определенного химического состава.

      Плавка  алюминиевых сплавов. Плавка алюминиевых  сплавов, представляет ряд трудностей. Малая плотность алюминиевых  сплавов способствует образованию  газовых раковин и пористости, так как газы легко проникают в металлическую среду и насыщают ее. Алюминий легко окисляется. Очищать расплав от шлака и окислов трудно.

      Шлак  и токисы остаются в расплаве в  мелкораздробленном виде во взвешенном состоянии, что в значительной степени влияет на качество сплава.

      Применение  флюсов (хлористого цинка, криолита) или  модификаторов также не позволяет  очистить расплав полностью, так  как затруднено отделение их от расплава.

      При приготовлении алюминиевых сплавов  особенно важное зна- чение имеют чистота исходных материалов и точность состава шихты. Нередко ничтожные количества вредных примесей значительно ухудшают механические свойства сплавов. Все это вызывает необходимость особенно тщательной сортировки отходов. Без переплавки можно пользоваться ими только в том случае, если известен их химический состав. Лом неизвестного происхождения или плохо отсортированный и переплавы (вторичные сплавы), содержащие много окислов и вредных примесей, следует переплавлять в чушки. Во время переплавки очищают расплав от примесей и производят химический анализ.

      Плавку  и заливку алюминия производят при  строгом соблюдении температурного режима и постоянном и точном контроле нагрева сплава. Даже незначительный  перегрев и излишнее выдерживание сплава при высокой температуре ведут к чрезмерному насыщению его газами и окислами и появлению усадочных раковин.

Для удаления окислов и шлаков необходимо применять  флюсы,, действующие как химически, так и механически.

      После очистки расплава от окислов не следует его перемешивать. Разливку надо производить осторожно, короткой струей. При приготовлении алюминиевых сплавов следует придерживаться такого порядка: расплавление около 2/3 чушкового алюминия; присадка и расплавление лигатуры; присадка остального чушкового алюминия; присадка отходов и литников; очистка расплава от окислов после его расплавления путем добавки очистительных флюсов и хорошего перемешивания; выемка тигля и снятие шлака и окис- лов (не следует снимать шлак во время плавки, так как поверхностная пленка окислов защищает расплав от дальнейшего окис- ления); выдерживание расплава перед заливкой до требуемой температуры.

2. Подготовка  пресс-формы к  заливке на машине.

      После установки и закрепления пресс-формы  на литейной машине для получения отливок необходимо подготовить пресс-форму к заливке.

      Подогрев  пресс-формы и сплава. Включив  машину и убедившись, что пресс-форма  прочно закреплена, плотно закрывается  и все механизмы ее работают исправно, приступают к ее подогреву.

      Нагрев  пресс-формы производят различными способами: электрокассетой, газовой горелкой, паяльной лампой.

Нельзя  разогревать холодные пресс-формы  запрессовкой расплава, так как  из-за резкой разницы температуры  может повредиться рабочая поверхность  пресс-формы, что сокращает срок службы пресс-форм, особенно при литье сплавов на основе меди и алюминия. Полуформы разводят на небольшую величину так, чтобы одновременно обогревались обе части поверхности разъема. Предварительно все по- движные тонкие стержни и выталкиватели вводят во вкладыши. На тонкие неподвижные стержни пламя горелок и прочих источников тепла не направляют, чтобы избежать перегрева стержней. От непосредственного воздействия пламени тонкие стержни защищают также асбестом.

      Детали, отлитые в холодной пресс-форме, получаются пористыми, так как расплав, соприкасаясь с холодными стенками пресс- формы, быстро охлаждается. Чрезмерно быстрое охлаждение расплава является одной из причин, способствующей образованию на поверхности отливки узора, так называемого «мороза», и трещин, увеличивает обжатие выступающих частей пресс-формы, а также приводит к преждевременному образованию мелких трещин (сетки разгара) на вкладышах.

      Расплав перед заливкой в пресс-форму  находится в раздаточно- подогревательной  печи, где он подогревается до необходимой рабо- чей температуры. Рабочую температуру расплава следует выбирать наиболее низкой, но такой, при которой возможно хорошее запол- нение полости пресс-формы без спаев и недоливов при данном дав- лении. Чем ниже температура заливаемого расплава, тем выше стойкость пресс-формы. Недостаток литья с пониженной темпера- турой расплава — захватывание расплавом шлаков и окислов.

      Высокая температура заливаемого расплава нежелательна, так как приводит к  быстрому разрушению поверхности полости пресс- формы, увеличению пористости в отливках, изменению химического состава сплава. Рабочая температура расплавов в раздаточной печи выбирается в зависимости от тол-щины стенок отливаемых деталей, причем более высокая темпе- ратура применяется для тонкостенных отливок.

3. Смазка  пресс-формы.

      Для уменьшения прилипания расплава к стенкам  пресс-формы (особенно при литье  алюминиевых сплавов), для уменьшения износа пресс-формы, а также для  уменьшения задиров на литых деталях  производят смазку пресс-формы. Смазывают также и детали камеры прессования (наполнительный ста- кан, пятку, поршень).

      Смазка  должна быть нанесена тонким слоем. Избыток  смазки стекает на нижние части оформляющей полости пресс-формы, не дает четкого  заполнения контура и способствует образованию «мороза». Кроме того, при обильной смазке увеличивается газообразование, создающее в пресс-форме дополнительное давление и способствующее образованию облоя на отливках. Облоем называется часть расплава, затекающая в плоскость разъема и остающаяся на отливке.

      Необходимо  смазывать те места пресс-формы, к которым может прилипнуть сплав, и места, оставляющие на отливке  риски или задиры. Смазку пресс-формы  и стержней производят периодически во время работы в зависимости  от конфигурации отливки. Пресс- формы для сложных отливок необходимо смазывать чаще, чем для простых. Детали камеры прессования необходимо смазывать после нескольких ударов.

      Лучше всего наносить смазку на все рабочие  поверхности пресс- формы с помощью  пульверизатора, который обеспечивает нанесение тонкого и ровного слоя.

      Смазки, применяемые для пресс-форм, должны удовлетворять следующим требованиям: быть стойкими при высоких температурах и давлении, не вызывать коррозии отливок  и частей пресс-формы, не оказывать  вредного действия на работающих, образовывать устойчивую пленку на поверхности полости пресс-формы и камеры прессования, быть удобными для применения.

      Поскольку подобрать составы смазок, отвечающие указанным требованиям, очень трудно, а также одна и та же смазка не может обеспечить получение качественных отливок из различных сплавов, существует большой ассортимент смазок для литья под давлением. Условно их можно разделить на три группы.

      1. К твердым смазочным покрытиям  относятся животные жиры и  воск, в чистом виде их применяют редко, служат компонентами мазеобразных и жидких смазок.

      2. Мазеобразные смазки представляют  собой густую смесь из парафина, мазута, нигрола, озокерита, церезина, минеральных ма- сел и других  веществ. Для повышения разделительной способности в них добавляют алюминиевую пудру и графит.

      3. В состав жидких смазок входит  разбавитель, способствующий получению  жидкой консистенции и отводу  теплоты от пресс-формы. Жидкие  смазки приготовляют на нефтяной  (или водной) основе с добавкой мелкодисперсных наполнителей или присадок. В состав смазок на водной основе входят минеральные масла, жиры и эмульгаторы, обеспечивающие равномерность и дисперсность эмульсии.

      Ниже  приведены составы смазок для  различных сплавов:

алюминиевых и магниевых: 1) 30% церезина или воска, 14% вазелина, 26% графита, 30% парафина; 2) 50% графита, 50% моторного масла; 3) 1,5%-ный раствор фтористого натрия; 4) 52% масла, 43% разбавителя, 5% трихлорэтилена (смазка ЛД);

оловянно-свинцовых  и цинковых: 1) 30% парафина, остальное  моторное масло; 2) 5% графита, остальное  моторное масло;

медных: 1) 8% графита, 92% машинного масла; 2) 10%-ный водный раствор желтой кровяной  соли.

      Для прессующего поршня и камеры прессования применяют смазки, содержащие 20—40% графита на основе тяжелых минеральных масел.

4. Получение пробных отливок.

      Проверка  качества изготовленной пресс-формы  производится путем пробной ее заливки. При этом проверяется точное взаимодействие всех подвижных частей пресс- формы, отсутствие заедания; легкость удаления отливки из пресс- формы, чистота поверхностей получаемых отливок (отсутствие царапин, задиров, вмятин, повышенной узорчатости, пористости ), излом отлитых деталей для определения скопления воздуха, наличия газовых пузырей и раковин; размеры отливок. Термически необработанную пресс-форму устанавливают на машину, тщательно и осторожно проверяют работу ее механизмов и, убедившись в их исправности, пресс-форму подогревают и смазывают. Затем, отрегулировав скорость прессования и силу давления, нагревают камеру прессования. Для этого в нее заливают несколько ложек расплава, через 2—4 мин затвердевший металл удаляют из камеры прессования. Для хорошего прогрева камеры необходимо сделать 3—4 заливки. Когда пресс-форма и камера прессования будут нагреты до нужной температуры, производят смазку и обдув обоймы вкладышей и стержней, литниковой втулки, поршня и пятки и приступают к работе.

      Первые  две-три заливки следует производить несколько охлажденным расплавом. Зачерпнув разливочной ложкой расплав из раздаточной печи, дают ему несколько остыть, прежде чем залить в камеру прессования. Затем уже начинают работать, нормально производя 30—40 запрессовок для получения пробных отливок.

      В случае отклонений пробных отливок  от заданной пресс-формы и размеров обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей пресс-форму исправляют в цехе. Если отклонения не позволяют  ис- править пресс-форму в цехе, ее отправляют на переделку в инструментальный цех.

5. Автоматизация литья под давлением.

      По  своей сущности литье под давлением  является высокомеханизированным процессом. Управление рабочими органами машины при прессовании, удалении отливки  осуществляют с пультов или при  помощи рычажных механизмов. Вручную выполняют такие операции, как заливка дозы сплава в камеру прессования, очистка поверхности прессформы от тонких пленок металла, смазка поверхности прессформы и камеры прессования.

Наиболее  трудоемкой и сложной из этих операций является заливка жидкого металла. Автоматически работающие машины для литья под давлением имеют специальные заливочно-дозирующие устройства. Очистку поверхности раскрытых прессформ проводят обдувкой сжатым воздухом и перемещаемыми пневматическими устройствами металлическими щитками. Смазка после очистки наносится распылением специальными устройствами, работающими в автоматическом режиме.

Автоматизация машин и операций обрубки литников, очистки заусенцев позволяет  создавать в цехах автоматические линии с участками для литья под давлением.

Технико-экономическая  оценка. Литьем под давлением изготавливают  отливки от нескольких граммов до десятков килограммов из алюминиевых, магниевых, медных и других цветных  сплавов, реже из тугоплавкой стали. Этот способ позволяет получать литые детали простой формы и сложные фасонные тонкостенные отливки. Нередко такие детали отправляют на сборку без механической обработки, лишь после зачистки заусенцев.

Машины  для литья под давлением, работающие в автоматическом режиме, имеют очень  высокую производительность—до 3000 и более отливок в час.

К недостаткам  способа относятся ограниченная масса отливаемых деталей—примерно до 50 кг, высокая стоимость и сложность  изготовления прессформ, трудность  получения отливок со сложными полостями. Отливки имеют газоусадочную пористость и их нельзя подвергать термической обработке. При получении отливок из тугоплавкой стали прессформы имеют небольшую долговечность.

4. Рациональная  организация рабочего места

      Рабочее место литейщика должно быть организовано рационально. На рис. 5 изображена схема наиболее удобного расположения оборудования.

      Основным  требованием при этом является обеспечение  безопасных проходов, проездов, свободного доступа к оборудованию и максимальной  защиты рабочего от возможности получения травм (табл. 2).

      Наиболее  удобным можно считать расположение раздаточной печи 3 со стороны камеры прессования машины 4.        

Рис. 5 Схема рационального  расположения оборудования на рабочем месте.  

     Расстояние  между краем печи и наиболее выступающими частями машины около 500 мм; вторая ось печи может быть смещена на 250 мм от центра машины в сторону рабочего места 5 литейщика. Высота печи над уровнем пола должна быть не более 800 мм, чтобы рабочему была удобно зачерпывать металл.

      К пусковой аппаратуре насоса 1 и запорному вентилю аккумулятора 2 должен быть свободный подход. Для защиты литейщика от внезапного выброса металла из формы служат щиты 6, которые должны быть переносными и устанавливаться в наиболее опасных местах.

      Оборудование  и рабочее место надо содержать в чистоте. Литейщик должен аккуратно обращаться с пресс-формой и машиной. От правильного обслуживания пресс-формы и машины зависит срок их службы и качество получаемых деталей.

      С целью обеспечения максимальной  производительности труда и бо- лее полного использования машинного времени литейщики полностью освобождены от всех

вспомогательных операций.  

Табл. 2. Требования к размещению машин для литья  под давлением  

** Значение рекомендуемых величин  

*** Ширина защитных щитов, устанавливаемых вдоль машин, между наружной стороны, должна быть больше длины машины на 0,4-0,6 м. 

     Назначение  органов управления следует указывать  находящимися рядом надписями или  символами по ГОСТ 12.4.040. При наличии  на панели большого количества органов ручного управления приводные элементы необходимо кодировать формой, размером и цветом в соответствии с ГОСТ 21829.