2.8.2. Изготовление отливок в металлических формах под высоким давлением

Если в металлическую форму, которая носит специальное название - пресс-форма, подать расплав под высоким давлением до 490 МПа и поддерживать его до полной кристаллизации отливки, то получим процесс литья под высоким давлением. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы и высокую точность отливок. Принудительное питание отливок жидким металлом уменьшает возможность образования усадочных раковин и пористости и не требует установки прибыли. Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-форме под давлением обусловливает образование мелкозернистой структуры отливки, которые часто не имеют припусков на механическую обработку и после удаления из формы являются практически готовыми деталями (после отделения остатков питателей и заливов). Шероховатость поверхности отливки зависит в основном от шероховатости поверхности пресс-формы и технологических режимов литья и составляет R_z=20 … 10 мкм. Этим способом можно получать отливки из алюминиевых, цинковых, магниевых и медных сплавов массой до 50 кг, с толщиной стенки менее 1 мм значительной площади и отверстиями более1 мм. Реже получают отливки из стали. Из-за высокой стоимости пресс-формы применяют только в массовом или крупносерийном производстве.

Быстрое заполнение пресс-формы (менее 1 с) и кристаллизация сплава нередко приводят к наличию в отливках газо-воздушной и часто усадочной пористости, что снижает пластические характеристики металла отливок, их герметичность, затрудняет термическую обработку, так как при нагреве отливки газы расширяются, отливка коробится и на ее поверхности появляются пузыри. Кроме того, габаритные размеры и масса отливок ограничены мощностью машины (усилием, развиваемым механизмом запирания). При литье под давлением применяют обычно пресс-формы с вертикальным разъемом, устанавливаемые на специальных машинах, в которых давление на расплав создается поршнем.

Поршневые машины выпускают с горячей (рис. 2.46, в) или холодной камерой сжатия (рис. 2.46, а, б), расположенной горизонтально (рис. 2.46, б) или вертикально (рис. 2.46, а). Горячая камера находится непосредственно в расплаве с низкой температурой плавления (менее 500 С) на основе цинка, олова или свинца. Холодная камера вынесена за пределы расплава с повышенной температурой плавления (более 500С) на основе алюминия, меди, магния. На машинах с вертикальной холодной камерой сжатия расплав заливают в камеру сжатия. Верхний поршень, опускаясь, давит на расплав и на нижний поршень, который при движении вниз открывает литниковый канал (рис. 2.46, а). Расплав заполняет полость пресс-формы, состоящей из двух половинок. Объём расплава должен быть больше полости формы, чтобы между верхним и нижним поршнем создавался его избыток. Давление в

Рис. 2.46. Схема литья под давлением:

а - с вертикальной холодной камерой сжатия, б - с горизонтальной холодной камерой, в - с горячей камерой,

1 -верхний поршень, 2 - полость пресс-формы, 3 - литниковый канал, 4 - расплав, 5 - камера сжатия, 6,7 - две половины пресс-формы, 8 - толкатели, 9 - отливка, 10 - нижний поршень, 11 - избыток металла, 12 - литник, 13 - чугунный тигель, 14 - отверстие, 15 - камера сжатия, 16 - поршень, 17 - канал, 18 - мундштук, 19 - пресс-форма, 20 - толкатели, 21 - форсунка

ерхнего поршня поддерживают до полной кристаллизации отливки, после чего пресс-форму раскрывают и отливку вместе с литником выталкивают из формы толкателями. Нижний поршень выталкивает наружу избыток металла и его отправляют в переплав. Все операции в случае горизонтальной холодной камеры аналогичны, в ней применяют только один поршень.

В случае горячей камеры сжатия чугунный тигель с расплавом подогревают (например, с помощью газовой форсунки) (рис. 2.46, в). Перед заполнением пресс-формы ее закрывают и мундштук тигля соединяется с литниковым каналом пресс-формы. При верхнем положении поршня через отверстия сплав заполняет камеру сжатия. При движении вниз поршень запрессовывает расплав в полость формы. После затвердения металла давление снимают, поршень движется вверх, форму раскрывают и отливку выталкивают толкателем. Применение горячей камеры обеспечивает повышение производительности и понижает расход металла на отливку. Однако приводит к быстрому изнашиванию поршня из-за его постоянного взаимодействия с расплавом. В холодной же камере износ поршня гораздо меньше, так как он меньше контактирует с расплавом.