3.9. Литьё под давлением

Литьё под давлением– это процесс получения отливок в металлических пресс-формах, при котором подача расплавленного металла в полость формы и формирование отливки осуществляются под действием специально создаваемого значительного давления, достигающего 100 МПа и более. Сильное давление на расплав обуславливает высокую скорость движения потока металла в пресс-форме, которая может доходить до 120 м/с. Форма заполняется за десятые или сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщиной стенки менее 1 мм. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом и металлической пресс-формой способствует измельчению структуры в поверхностных слоях отливки и повышению её прочности. Вместе с тем, высокая скорость заполнения формы не позволяет воздуху и продуктам разложения смазки полностью удалиться из полости, в результате чего они могут попадать в расплав и приводить к образованию газовоздушных пор, снижающих плотность, герметичность и пластичность отливок.

Рис. 3.22. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки; в – раскрытие пресс-формы и удаление отливки из её полости: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – разливочный ковш; 8 – расплавленный металл; 9 – отливка

Литьё под давлением в основном используют для цветных металлов и сплавов и осуществляют на специальных машинах, которые подразделяют на машины с холодной или горячей камерой прессования.

Пресс-форма машины с холодной камерой прессования (рис. 3.22-а) состоит из подвижной1и неподвижной2полуформ, а также металлического стержня3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя4, необходимого для извлечения отливки. Перед заливкой пресс-форму обычно нагревают до температуры 100–300С и наносят на рабочие поверхности защитную огнеупорную смазку, предотвращающую приваривание отливки. Затем внутрь камеры прессования5, запертой с правой стороны плунжером6, через окно с помощью разливочного ковша7наливают порцию расплавленного металла8. После этого к плунжеру6(рис. 3.22-б) прикладывается давление, вызывающее движение плунжера влево и последовательное запирание окна для заливки металла и запрессовку расплава в полость пресс-формы с образованием отливки9. Для уменьшения усадочной пористости в конечный момент прессования применяется подпрессовка расплава, давление которой может достигать величины 500 МПа. Важно заметить, что подпрессовка эффективна только при условии, что время нарастания давления меньше времени затвердевания расплава.

После полного затвердевания отливки 9(рис. 3.22-б) подвижная полуформа1вместе со стержнем3и удерживаемой им отливкой9перемещаются влево, раскрывая пресс-форму. Вслед за этим стержень3поднимается вверх (рис. 3.22-в), и выталкиватель4выталкивает отливку9из полуформы1.

Рис. 3.23. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с горячей камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – обогреваемый тигель; 8 – расплавленный металл; 9 – впускное отверстие; 10 – отливка

Пресс-форма машины с горячей камерой прессования (рис. 3.23-а) тоже состоит из подвижной1и неподвижной2полуформ, а также металлического стержня3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя4, необходимого для извлечения отливки. Но камера прессования5, снабжённая плунжером6, расположена в данном случае внутри обогреваемого тигля7, содержащего расплавленный металл8, который через впускное отверстие9заполняет и внутреннюю полость камеры прессования5. При движении плунжера6вниз отверстие9перекрывается (рис. 3.23-б), и расплав под давлением порядка 30 МПа заполняет полость пресс-формы, образуя отливку10. После затвердевания отливки плунжер6 возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла сливаются из канала в камеру прессования5, а отливка10удаляется из полости пресс-формы аналогично рис. 3.23-в.

Литьё под давлением обладает высокой производительностью, обеспечивает высокую точность размеров отливок, малую шероховатость поверхности и либо полностью устраняет необходимость механической обработки, либо сводит её к минимуму.

Недостатками этого способа являются высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм и прессового оборудования, а также опасность появления воздушной пористости и трещин в отливках.