Литье под давлением

Сущность процесса литья под давлением заключается в том, что фор- ма заполняется расплавом под давлением внешних сил, превосходящих силы гравитации, а затвердевание протекает под избыточным давлением.

Преимущества и недостатки литья. Преимуществами данного

способа литья являются:

Л е к ц и я 6 Литье в кокиль и литье под давлением

1 мм);

возможность изготовления отливок с малой толщиной стенок (менее

повышение качества отливок – отливка получается с высокой точно-

стью размеров и чистой поверхностью, с малой шероховатостью, практиче- ски не требует обработки, имеет достаточно высокие механические свойства; полное исключение трудоемких операций и хорошие предпосылки

для полной автоматизации производства;

значительное улучшение санитарно-гигиенических условий труда из- за устранения из производства формовочных материалов, меньшее загрязне- ние окружающей среды.

Наряду с преимуществами литье под давлением имеет ряд недостатков: ограничение габаритных размеров и массы отливок мощностью ма-

шины, усилием, развиваемым механизмом запирания пресс-формы;

высокую стоимость пресс-формы, сложность и трудоемкость ее изго- товления;

низкую стойкость пресс-формы при литье тугоплавких сплавов, что

ограничивает область его использования;

наличие в отливках газовоздушной пористости, что снижает их герме- тичность, затрудняет термообработку.

Основные операции. В процессе литья расплавленный металл залива- ется в камеру прессования специальной машины, а затем под воздействием поршня, перемещающегося в этой камере, через литниковый канал заполняет полость металлической пресс-формы, затвердевает под избыточным давле- нием и образует отливку. После затвердевания и охлаждения до определен- ной температуры из отливки сначала извлекаются стержни, а затем пресс- форма раскрывается, и толкатели удаляют отливку из пресс-формы.

Область использования. Заполнение пресс-формы и кристаллизация под давлением позволяют получать отливки высокого качества. Чистая по- верхность и точные размеры металлической формы, высокая скорость дви- жения расплава дают возможность резко сократить продолжительность за- полнения, улучшить заполняемость и получить отливки сложной конфигура- ции с чистой поверхностью.

Внешнее давление на затвердевающий металл и высокие скорости его охлаждения в металлической форме способствуют измельчению структуры металла в отливке, уменьшению усадочных дефектов, повышению механиче- ских свойств.

Литьем под давлением изготавливают отливки для различных отрас- лей машино- и приборостроения из цинковых, алюминиевых, магниевых, медных сплавов, реже из чугуна и стали, массой от нескольких граммов до десятков килограммов, обычно тонкостенные, сложной конфигурации с раз- витой поверхностью.

Автоматизация литья под давлением. Размеры и масса отливок за- висят от мощности машин, на которых они отливаются. Чем больше усилие

Л е к ц и я 6 Литье в кокиль и литье под давлением

запирания пресс-формы, тем большее давление и скорость перемещения раз- вивает прессующий механизм машины, тем больших размеров отливки мож- но получить.

В зависимости от устройства камеры прессования различают процес- сы литья на машинах с холодной (рис. 1.19) и горячей камерами прессования (рис. 1.20).

В горячекамерных машинах камера прессования располагается в тигле и сообщается с ним отверстием, через которое в нее поступает расплав. При движении поршня отверстие перекрывается, и расплав поступает в полость формы. После затвердевания отливки поршень возвращается в исходное по- ложение, и остатки расплава сливаются в камеру. После извлечения отливки пресс-форма закрывается, и цикл повторяется.

Машины с горячей камерой прессования более производительны, од-

нако камера прессования и поршень на этих машинах работают в тяжелых ус- ловиях, быстро изнашиваются и требуют замены. Такие машины обычно ис- пользуют для литья цинковых, свинцово-сурьмянистых, магниевых и других сплавов, не взаимодействующих с материалом поршня и камерой прессования.

Машины с горизонтальной холодной камерой прессования позволяют

развивать значительные усилия запирания и прессования, поэтому они чаще используются для изготовления отливок из алюминиевых, медных сплавов, чу- гуна и стали. Однако на таких машинах труднее получить мелкие точные от- ливки, так как расплав быстро охлаждается и заполняемость формы ухудшает- ся.

Машины для литья под давлением являются сложными автоматизиро- ванными агрегатами, работающими в комплексе со вспомогательным обору- дованием. К вспомогательному оборудованию относятся: раздаточные печи, дозаторы жидкого металла, манипуляторы для простановки арматуры, сма- зывания камер прессования и пресс-формы, удаления отливки, устройства для подогрева и стабилизации температуры пресс-формы, пресс для обрезки литников и облоя.

Эффективность производства отливок под давлением зависит от того, насколько полно используются его преимущества и как учтены его недостатки.

а б

Рис. 1.19

Л е к ц и я 6 Литье в кокиль и литье под давлением

в г

Рис. 1.19. Схема технологического процесса литья под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – подача расплава в камеру прессования; б – запрессовка; в – рас крытие пресс-формы; г – выталкивание отливки; 1 – пресс-форма; 2 – пресс-поршень; 3 – камера прессования; 4 – стержень; 5 – толкатель

а б в

Рис. 1.20. Схема технологического процесса литья под давлением на машине с горячей камерой прессования: а – заполнение камеры прессования расплавом; б – запрессовка; в – раскрытие пресс-формы и выталкивание отливки; 1 – камера прессования; 2 – заливочное отверстие; 3 – тигель с расплавом; 4 – пресс-поршень; 5 – пресс-форма; 6 – пресс- поршень; 7 – отливка; 8 – толкатели

Дефекты отливок. Причины образования дефектов при литье под давлением могут быть связаны как с качеством приготовления сплава, так и с нарушениями специфических технологических требований, присущих дан- ному способу литья. Различают дефекты в виде несплошностей тела отливки, несоответствия геометрических размеров требованиям чертежа и дефекты поверхности отливки.

Наиболее распространенными дефектами отливок, вызванными пло- хим качеством сплава, являются трещины, привар, низкие механические

свойства, коррозия отливок. К специфическим дефектам отливок при литье под давлением можно отнести узорчатую поверхность, следы потоков метал-

Л е к ц и я 6 Литье в кокиль и литье под давлением

ла, привар, задиры на поверхности отливки, нечеткие контуры отливки, газо- вые раковины и пористость.

Литье под низким давлением. Этим способом изготовляют отливки

преимущественно из алюминиевых и реже из медных сплавов.

Сущность данного способа литья состоит в вытеснении газом жидкого металла из тигля раздаточной печи в литейную форму с регулированием дав-

ления сжатого газа по заданной программе. Помимо принудительного запол- нения литейной формы, позволяющего получать крупногабаритные тонко- стенные детали, в этом методе литья эффективно используют питание за- твердевающей отливки жидким металлом из естественной прибыли – метал-

лопровода. При этом необходимо обеспечить затвердевание отливки сверху вниз. Регулирование динамики потока металла осуществляется давлением сжатого газа в герметичной раздаточной печи.

Воздух или инертный газ под давлением до 0,1 МПа давит на зеркало расплава. Вследствие разницы между давлением в печи и атмосферным дав- лением расплав по металлопроводу поступает в форму. По окончании запол-

нения формы и затвердевания отливки давление газа над расплавом в печи снижается до атмосферного и остаток жидкого металла из металлопровода сливается в тигель. Форма раскрывается, отливка извлекается, после чего

цикл повторяется.

При литье под низким давлением отливку можно изготавливать в ко- киле, песчаной или комбинированной (кокиль с песчаными или оболочковы- ми стержнями) форме.

Основными преимуществами процесса литья под низким давлением являются: автоматизация трудоемкой операции заливки формы; возможность регулирования скорости потока расплава в полости формы; улучшение пита-

ния отливки; повышение ее плотность, благодаря избыточному давлению на расплав; снижение расхода металла на литниковую систему, так как неза- твердевший металл из металлопровода сливается в тигель, что повышает ко-

эффициент выхода годного до 90 %.

Наряду с указанными преимуществами способ литья под низким дав- лением имеет ряд недостатков: невысокую стойкость металлопровода, по-

груженного в расплав, что затрудняет использование способа для литья из сплавов с высокой температурой плавления; сложность системы регулирова- ния скорости потока расплава в форме, вызванную динамическими процес-

сами, происходящими в установке при заполнении ее камеры воздухом.

Преимущества и недостатки способам определяют рациональную об- ласть его применения и перспективы развития.