12 Литье под давлением

Литье под давлением состоит в том, что жидкий металл с большой скоростью заполняет полость металлической пресс-формы и кристаллизуется под давлением. Литье осуществляется на поршневых (1000.. 3600 заливок в час) и компрессионных (60...500 заливок в час) машинах.

В зависимости от конструкции камеры прессования различают машины с холодной и горячей камерами прессования. На рисунке 3.10 показана схема технологического процесса литья под давлением на машине с холодной камерой прессования. После подготовки формы 1 (рисунок 3.10, а) к очередному циклу, ее сборки и запирания с помощью запирающего механизма литейной машины в камеру прессования 3 подается доза расплава. Затем под действием пресспоршня 2, перемещающегося в этой камере посредством механизма прессования, через каналы литниковой системы расплав заполняет рабочую полость пресс-формы (рисунок 3.10, б). После затвердевания и охлаждения отливки до определенной температуры извлекают стержни 4 и раскрывают пресс-форму (рисунок 3.10, в), а затем механизмом выталкивания и толкателями 5 отливку удаляют из пресс-формы (рисунок 3.10, г). Механизм машины приводят в исходное состояние. Литники и заливы отделяются от отливки, как правило, с помощью обрезного пресса, расположенного около литейной машины, либо механизмами пресс-формы.

Главные особенности процесса: металлическая форма (включая стержни) и высокое давление на жидкий металл. В связи с этим можно получить заготовки с толщиной стенок до 0,5 мм, точностью размеров до 9 квалитета и параметром шероховатости поверхности Rz = 40... 10 мкм.

Главный недостаток литья под давлением - сложность и длительность изготовления пресс-формы, ее высокая стоимость и небольшая стойкость, особенно при изготовлении отливок из сплавов с высокой температурой плавления (например, стальное литье). В металлических пресс-формах трудно изготовить и извлечь отливки со сложными полостями. Из-за неподатливости формы возможно появление остаточных напряжений. Это ограничивает номенклатуру отливок и сплавов, из которых они могут быть изготовлены.

Литьем под давлением получают сложные, близкие по конфигурации к готовым деталям тонкостенные заготовки массой от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов из цинковых, алюминиевых, магниевых, медных и других сплавов. Возможно изготовление армированных отливок. Наиболее часто литье под давлением применяют в автомобильной, авиационной, электро- и радиопромышленности, в приборостроении. По сравнению с литьем в песчаные формы масса отливки снижается в несколько раз, а затраты на изготовление одной отливки (при достаточно большой партии заготовок) – на 13…..36 %. В то же время возрастают затраты на оборудование и его ремонт (до 70 %). Но в себестоимости изготовления детали эти затраты составляют около10…..15 %. Поэтому экономия затрат на материал отливки и снижение трудоемкости намного превышают затраты на изготовление и восстановление технологической оснастки.

13Литье в оболочковые формы

Литье в оболочковые формы состоит в том, что изготавливают две полуформы толщиной 6...20 мм из формовочной смеси, состоящей из песка и фенолформальдегидных смол в качестве связки.

Аналогично могут быть изготовлены оболочковые стержни. После сборки оболочковые формы помещают в неразъемные опоки, которые засыпают песком или дробью.

Песчано-смоляная формовочная смесь содержит мелкозернистый песок и обладает высокой подвижностью. Это позволяет получить более высокую точность отпечатка и меньшую высоту микронеровностей поверхности отливки. При заливке жидкого металла образуется тонкая газовая рубашка, которая предотвращает пригар формовочной смеси. В результате могут быть достигнуты точность размеров, соответствующая 12-му квалитету, и параметр шероховатости поверхности Rz= 20...10 мкм.

Литье в оболочковые формы позволяет уменьшить объем обрубных и очистных работ примерно на 50 %, расход металла - на 30...50 %, сокращает объем последующей механической обработки на 40...50 %, а расход формовочной смеси - в 10...20 раз. Процесс изготовления отливки может быть полностью механизирован. Способы изготовления оболочек различаются в основном по приемам нанесения песчано-смоляной смеси на модельную оснастку. Наиболее распространен способ свободной засыпки модельной оснастки смесью с помощью поворотного бункера (рисунок 3.8).

При изготовлении верхней оболочковой полуформы металлическую модельную плиту 1 (рисунок 3.8, а) с моделью отливки (отливок) 2 и литниковой системой 3 нагревают до 200...300 °С электонагревателями или газовыми горелками и наносят на нее тонкий слой разделительного покрытия. В качестве покрытия используют раствор синтетического термостойкого каучука в бензине растворителе. Этот состав обладает наиболее высокой стойкостью (до 50 съемов), реже применяют мазут.

Формовочную смесь 6 из бункера 5 насыпают на модельную плиту (рисунок 3.8, б) и выдерживают. Время выдержки обусловливает толщину прогретого слоя смеси до температуры плавления и частичной полимеризации (последний процесс развивается в более горячих зонах, расположенных непосредственно у плиты) и, соответственно, толщину формирующей оболочки. За 30 секунд толщина оболочки 7 достигает 20 мм (обычно используют оболочки толщиной 6...20 мм). Плиту вместе с бункером переворачивают на 180 °С для удаления лишней непрогретой части смеси. После того, как смесь ссыпалась в бункер (рисунок 3.8, в), плиту с оболочкой снимают с бункера и помещают в печь (рисунок 3.8, г), где при 300...400 °С ее выдерживают 1...4 мин. для окончательного затвердевания оболочки. При этом смола полимеризуется и переходит в необратимое твердое состояние.

Рисунок 3.8. Схема технологического процесса изготовления оболочковой формы: а - подгонка модельной оснастки; 6 - засыпка модельной плиты смесью; в

- удаление излишков смеси; г - окончательное затвердевание оболочки в печи; д - съем оболочковой полуформы с модельной плиты; е - склеивание оболоч-ковых полуформ; ж - подготовка формы к заливке; 1 - модельная плита; 2 - модель отливки; 3 - литниковая система; 4 - плита толкателей; 5 - бункер со смесью; б - смесь; 7 - формирующаяся оболочка; 8 - элементы центрирования оболочковой полуформы при будущей сборке

После извлечения оснастки из печи твердую прочную оболочковую форму снимают с модельной плиты толкателями, приводимыми в движение через плиту толкателей 4 механизмом съема (рисунок 3.8, д). Таким же образом изготовляют нижнюю полуформу.

Перед сборкой обеих полуформ с верха стояка срезают закрывающую его часть оболочки, в нижнюю полуформу устанавливают, если необходимо, стержни и, наконец, оболочки склеивают по разъему на специальных многоштыревых прессах (рисунок 3.8, е). Для склеивания оболочковых полуформ используют жидкие или порошкообразные клеи на основе термореактивных смол. Центрирование полуформ осуществляется за счет выступов и впадин на разъеме 8, оформленных при изготовлении оболочек соответствующими элементами молельной оснастки.

К форме с горизонтальной плоскостью разъема приклеивают оболочку с

полостью литниковой чаши. При вертикальной плоскости разъема формы в этом нет необходимости, так как все элементы литниковой системы располагаются в плоскости разъема основных оболочек.

Заливают оболочковые формы в контейнерах с засыпкой чугунной дробью (рисунок 3.8, ж). Засыпка увеличивает прочность формы, предотвращая тем самым ее быстрый перегрев до температур деструкции (разложения) связующего, сопровождающийся потерей прочности оболочки.

Формы для мелких отливок (менее 8 кг) заливают в ряде случаев без засыпки их дробью. Оболочковые формы с горизонтальным разъемом устанавливают на поддон с песчанной постелью толщиной 100...200 мм.

Литье в оболочковые формы позволяет уменьшить объем обрубочных и очистных работ примерно на 50 %, расход металла - на 30..50 %, сокращает объем последующей механической обработки на 40...50 %, а расход формовочной смеси - в 10...20 раз. При заливке жидкого металла образуется тонкая газовая рубашка, которая предотвращает пригар формовочной смеси. В результате могут быть достигнуты точность размеров, соответствующая 12-квалитету, и параметр шероховатости R* = 20... 10 мкм.

Главным недостатком оболочкового литья является высокая стоимость связующего вещества (фенолформальдегидных смол). Литье в оболочковые формы применяется в основном для изготовления мелких и средних отливок. Хорошо льются тонкостенные отливки из чугуна, углеродистой и легированной сталей и цветных металлов.