книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

5000 кгс/см2. Это позволяет получать отливки повышенной плот­ ности, с минимальным объемом газовоздушной и усадочной пори­ стости и значительно расширить область применения литья под давлением для изготовления отливок ответственного назна­ чения.

Вследствие высокой стоимости пресс-формы литье под давлением ' экономически выгодно в условиях массового и крупносерийного производства. Однако в последнее время разработаны конструкции нормализованных форм и универсальных сборных форм (УСФ). Система УСФ позволяет при небольшом числе применяемых норма­

лизованных узлов и деталей пресс-

в форму 5, обычно металлическую, установленную на крышке 3 печи и имеющую стержень 6. После затвердевания отливки давле­

При этом способе литья значительно сокращается расход ме­ талла на литниковые системы, благодаря чему возрастает выход годного.

Для литья под низким давлением можно использовать и обычные пебчаные формы. Комбинированные формы — металли­ ческие с песчаными стержнями применяют главным образом для получения крупногабаритных тонкостенных деталей из алюминие­ вых и магниевых сплавов, металлические формы — для фасонных отливок из алюминиевых сплавов АЛ4, АЛ9, а также массивных отливок из медных сплавов и стали.

430

§ 2. ПРЕСС-ФОРМЫ

Пресс-формы изготовляют из специальных жаростойких хро­ мистых сталей марок ЗХВ8, 4ХВ8, 5ХНМ, инструментальных угле­ родистых сталей У8, У10. Стойкость пресс-формы определяется числом годных отливок, получаемых в ней.

Стойкость пресс-формы из термически обработанной стали для литья алюминиевых сплавов составляет 60 000 — 200 000 отливок, а пресс-формы из стали ЗХ2В8 с присадкой ванадия для литья ла­ туни (60% Си, 40% Zn) — 5000 — 50 000 отливок. По плоскости

А-А

А

Рис. 249. Конструкция пресс-формы для литья под давлением

разъема пресс-форма (рис. 249) делится на две части: неподвижную (матрицу) и подвижную (пуансон), имеющую приспособление для выталкивания отливки. Матрицу крепят к неподвижной" части ма­ шины со стороны камеры прессования. Отливка всегда находится в той части формы, которая имеет большее число выступов, образую­ щих ее внутренние контуры и поднутрения.

Рабочую часть матрицы, соприкасающуюся с жидким металлом, изготовляют в виде сменных вкладышей 1. Литниковый канал выполняют во втулке 4. Вкладыш 1 и литниковую втулку 4 закреп­ ляют на плите 23 с направляющими колоннами 20, устанавливаю­

металла. В этой же плите делают при необходимости каналы для охлаждения формы и вентиляционные каналы для выхода газов и воздуха из полости пресс-формы. Некоторые стержни, оформляю-

431

щие полость в отливке, устанавливают в матрице и закрепляют вкла­ дыш 1, вставку 2, стержень 3 подкладной плитой 24.

Рабочую часть пуансона выполняют в виде вкладыша 16, уста­ навливаемого в плите 19. Для направления струи металла служит рассекатель 5. В местах расположения отверстий под направляю­ щие колонны 20 матриц ставят сменные направляющие втулки 18. Стержни 15, рабочая часть которых перпендикулярна плоскости разъема формы, закрепляют в ней неподвижно. В пресс-формах часто используют подвижные, а также и отъемные стержни, для удаления их иногда применяют специальные механизмы — при­ воды.

Вкладыши, стержни и вставки крепят на плите пуансона под­ кладной плитой 17, плиты пуансона и подкладную — болтами 14 к постаменту, состоящему из стоек 13 и плиты 7.

Отливка из подвижной части формы удаляется выталкивателями 6. Торцы выталкивателей устанавливают на О.З-^—0,5 мм выше или ниже оформляющей поверхности пресс-формы. Выталкиватели 6 закрепляют в плитах 10 и 11, соединенных болтами 8 с приводом. Выталкиватели устанавливают в положение, которое они должны занимать при закрытой пресс-форме, контрвыталкивателями 12,

адля удержания их при запрессовке металла в пресс-форму преду­ смотрены упоры 9. Размеры рабочих поверхностей пресс-формы должны быть в пределах 3-го класса точности, а посадочные размеры сопрягаемых частей 2—3-го классов точности. Обычно основные элементы пресс-формы: плиты пуансона и матрицы, плиты толка­ телей, сами толкатели, стержни, рассекатели и т. д. нормализованы,

авкладыши матрицы и пуансона делают сменными.

Для повышения стойкости пресс-формы предусмотрено охлаж­ дение ее рабочей поверхности воздухом, а стенок — водой, циркули­ рующей по каналам внутри стенок.§

§ 3. МАШИНЫ

.Литье под давлением осуществляется на машинах с горячей и холодной камерами прессования.

Машины с горячей камерой прессования (рис. 250) применяют для легкоплавких сплавов на основе цинка, свинца, олова. Камера прессования 1 находится непосредственно в тигле 2 с жидким ме­ таллом и сообщается с ним отверстием 3, через которое поступаем металл. При движении поршня 4 вниз отверстие 3 перекрывается, и жидкий металл по обогреваемому каналу 5 поступает в полость формы 6. После затвердевания отливки поршень возвращается в ис­ ходное положение и остатки жидкого металла из канала 5 сливаются в камеру прессования. Пресс-форма раскрывается, отливка удаля­ ется из нее, после чего пресс-форма закрывается и цикл повторяется.

Машины с горячей камерой прессования имеют недостаток: некоторые рабочие органы машины (поршень, камера прессования) постоянно находятся в расплаве и поэтому быстро выходят из строя.

432

По этой же причине на таких машинах нельзя применять высокие давления прессования.

Машины с холодной камерой прессования применяют в основном для литья сплавов алюминия, меди и магния. Расплавленный металл обычно подается из печи в прессовый стакан мерным ковшом вручную или специальными автоматическими устройствами. Ка­ меру прессования устанавливают так, что прессующий поршень может перемещаться или вертикально, или горизонтально. Соответ­ ственно различают и машины с вертикальной или горизонтальной

вижной 6. Остаток металла 8 из камеры 2 выталкивается нижним поршнем 3 с пружиной 4. Готовая отливка 9 вместе с литни­ ками вынимается из подвижной части 7 пресс-формы.- В промыш­ ленности используют машины с холодной горизонтальной камерой прессования моделей: 515 (130), 516 (600), 517 (1000) и др. (в скоб­ ках указаны запирающие усилия в тоннах — силах).

В текущей пятилетке Тираспольским заводом «Литмаш» освоен выпуск новой гаммы машины для литья под давлением, включающей 17 модификаций машин: шести базовых с холодной горизонтальной камерой прессования, пяти модификаций машин с вертикальной камерой прессования, предназначенных для замены устаревших машин подобного типа, но таких, на которых сохранилось много годных пресс-форм, и шести машин с горячей камерой прессования. Технические характеристики некоторых машин этой гаммы приве­ дены в табл. 67.

433

Современные машины для литья под давлением алюминиевых сплавов оборудованы автоматическими заливочными устройствами, плавильными печами с регулированием температуры сплава в раз­ даточной печи и автоматической подачей порции сплава в форму.

Рис. 251. Схема работы машины с холодной вертикальной ка­ мерой прессования

Существуют различные конструкции дозаторов для заливки металла в камеру прессования. В настоящее время наилучшим обра­ зом зарекомендовали себя в работе пневматические дозаторы. Пнев-

Рис. 252. Схема пневматического дозатора

матические дозаторы обеспечивают достаточную чистоту подавае­ мого сплава, минимальные потери температуры, точность по массе выдаваемой дозы, хорошую регулировку. Схема одного из доза-

434

торов такого типа конструкции НИИТАВТОПРОМа представлена на рис. 252. Электропечь сопротивления 1 с нагревателями 2 герме­ тически закрывается крышкой 3. Жидкий металл 4 заливается в до­ затор через окно 5, которое герметически закрывается крышкой 6. Для выдачи дозы жидкого металла внутрь дозатора через клапан 7 подается сжатый воздух под таким давлением, чтобы жидкий ме­ талл поднялся до сливного насадка 8, замыкающего электроконтакт 9 и подающего сигнал на открытие клапана 10, через который в до­ затор поступает дополнительное количество воздуха при опреде­ ленном давлении. При этом порция металла вытекает через наса­ док 8 в камеру прессования 11. Точность выдачи дозы ± 5 % .*§

§ 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Сплавы для литья под давлением должны иметь по возможности узкий интервал кристаллизации, что способствует получению отли­ вок с равномерной плотностью, достаточной прочностью и пластич­ ностью при высоких температурах, хорошей жидкотекучестью, ста­ бильностью химического состава при длительной выдержке в раз­ даточных печах.

Конструкция отливки должна удовлетворять эксплуатационным требованиям и быть технологичной — учитывать свойства сплава,

435

особенности формирования отлшзкп при литье под давлением и даль­ нейшую механическую обработку. Стенки н ребра отливки должны иметь одинаковую толщину во всех ее частях, что необходимо для устранения газовоздушной и усадочной пористости и раковин. Тонкостенные отливки при литье под давлением имеют мелкозер­ нистую структуру и высокую прочность; жесткость отливки может быть повышена установкой дополнительных ребер, толщина которых должна составлять 0,8—0,9 толщины стенок отливки.

Литниковая и вентиляционная системы должны обеспечивать

ние пути металла в литниковой системе является основным пре­

Вентиляционная система состоит из каналов в виде щелей глу­ биной 0,05—0,3 мм и шириной 5—20 мм. Вентиляционный канал может сообщаться с полостью формы или с п р о м ы в н и к о м, соединенным с полостью формы каналом. Промывник устанавливают для слива первых порций металла, загрязненных воздухом, окис­ лами, смазкой. Вентиляционные каналы располагают в местах наиболее вероятного скопления воздуха и газов.

В зависимости от расположения литникового хода относительно отливки литниковые системы бывают трех типов.

1. П р я м а я л и т н и к о в а я с и с т е м а (рис. 254, а) — литниковый ход непосредственно соединяется с полостью формы; обеспечивает направленное заполнение формы сплошным потоком с минимальными тепловыми и гидравлическими потерями, приме­ няется для отливок, не имеющих в центре отверстий. Ее часто нс-

4 3 6

пользуют при заполнении формы кашеобразным гплавом с неболь­

металл подводится по внешнему контуру отливки, часто использу­ ется в одногнездных и многогнездных пресс-формах.

Рис. 254. Типы литниковых систем

Для расчета питателей применяют различные методы, основан­ ные на опытных, практических данных. Например, питатели для тонкостенных (2,5—5 мм) отливок размерами до 500 мм можно рассчитывать по методу Н. А. Шубина. Площадь поперечного сече­ ния питателей

где тотл — масса отливки, г; р — плотность заливаемого сплава, г/см3; К — коэффициент, зависящий от скорости впуска и времени заполнения формы, конфигурации отливки и рода сплавов (табл. 68)

Температурные режимы литья назначают в соответствии с родом заливаемого сплава, конфигурацией отливки. Температура нагрева пресс-формы перед заливкой сплавов: цинковых 12,0—160° С; алю­ миниевых 180—250° С; латуней 280^-320° С. При литье на машинах с холодной камерой прессования температуру сплава перед заливкой принимают на 10—20° С выше температуры ликвидуса сплава.

437

Давление прессования выбирают исходя из практических реко­ мендаций в зависимости от сплава, толщины и сложности конфигу­ рации отливки (табл. 69).

Г Л А В А I V

ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность способа литья по выплавляемым моделям состоит в том, что модель изготовляют из такого материала, который без'разрушения формы можно выплавить или растворить и получить неразъем­ ную форму, что обеспечивает высокую точность отливок. Чаще всего материалом модели является легковыплавляемая воскообразная масса. Литьем по выплавляемым моделям получают отливки слож­ ной конфигурации с толщиной стенки до 0,5 мм в основном из стали и жаропрочных сплавов, трудно обрабатываемых механическим способом. Преимущества этого способа: возможность изготовления отливок из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 4-го класса и шерохо­ ватостью поверхности до 6-го класса чистоты, что в ряде случаев устраняет механическую обработку; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей.

Литье по выплавляемым моделям можно использовать в усло­ виях единичного (опытного), серийного и массового производства. Экономические показатели этого способа, рациональность его при­ менения зависят от номенклатуры отливок. Наиболее целесообразно изготовлять этим способом мелкие, но сложные по конфигурации отливки, а также крупные отливки, к которым предъявляются вы­ сокие требования по точности размеров и чистоте литой поверх­ ности, отливки из труднообрабатываемых сплавов.

438

Пресс-формы для изготовления моделей. Выплавляемые модели изготовляют в специальных пресс-формах (рис. 255). От точности изготовления пресс-форм и чистоты их рабочей поверхности зави­ сят чистота поверхности и точность отливок. Точность размеров и чистота поверхности рабочей полости прессформы должны быть па 1—2 класса выше требуемой точности и чистоты поверхности отливки.

Пресс-формы изготовляют из ста­ ли СтЗ и стали 45, алюминиевого сплава АЛ2, свинцовосурьмяных сплавов, высококачественного гипса, эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6, резины

ний обеспечивается правильным выбором разъема, уклонов и при­ менением выталкивающих устройств. Величина уклонов должна быть не менее 0,5°.

§ 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛЕЙ

Модельные составы. Выплавляемые модели изготовляют из смеси или сплавов легкоплавких материалов, чаще всего органического происхождения. В качестве исходных материалов используют пара­ фин, стеарин, церезин, буроугольный воск, торфяной битум, кани­ фоль, полистирол, полиэтилен, этилцеллюлозу, жирные кислоты, озокерит и др.

Модельные составы должны обладать определенными свойст­ вами: 1) температурой плавления 60—100° С, температурой начала размягчения выше температуры рабочего помещения на 35—45° С; 2) минимальной и стабильной линейной усадкой, минимальным объемным и линейным расширением; 3) хорошей жидкотекучестью; 4) достаточной прочностью и твердостью для предохранения от по­ вреждения поверхности моделей; 5) минимальной зольностью и неприлипаемостыо к поверхности пресс-форм, инструменту и ру­

439