книги из ГПНТБ / Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов

чистоты поверхности и точности размеров отливки, а также по уменьшению продолжительности рабочего .цик­ ла литье под давлением значительно превосходит все другие способы литья повышенной точности. Благодаря

Масса отливки уменьшена за счет уменьшения припус­ ков на обработку и ликвидации прибылей. В автомоби­ лестроении литье под давлением применяется для от­ ливки деталей карбюраторов, коробки передач, бензона­

Основные характеристики получаемых под давлени­ ем алюминиевых отливок приведены ниже:

Расширение массового производства оптических при­ боров также в некоторой степени способствовало внед­ рению литья под давлением. Корпуса фото- и киноаппа­

время литье под давлением применяется в производстве различных бытовых приборов и машин (детали пылесо­ сов, стиральных машин, домашних вентиляторов и холо­ дильников) .

Основными направлениями развития способа литья под давлением, наметившимися за последние годы, яв­ ляются: усовершенствование м-ашин для литья под давлением; увеличение габаритов и массы отливок; по­ вышение точности их размеров; армирование отливок, упрощение их изготовления и нормализация форм; раз­ работка и .применение новых сплазов; устранение воздушной пористости; автоматизация литейных опе­ раций.

(Большая скорость поступления металла в форму при литье под давлением в сочетании с высоким удельным давлением и значительной массой формы, обладающей высокой теплопроводностью, обеспечивают большую скорость охлаждения сплава, мелкозернистую структу­ ру отливки. Литьем под давлением возможно изготав­ ливать особо сложные отливки, которые нельзя полу­ чить другими способами литья.

Практические данные показывают, что сменная про­ изводительность рабочего при отливке деталей под д а в ­ лением в несколько раз превосходит производительность

164

рабочего при изготовлении тех же отливок любыми другими способами. Трудоемкость изготовления отливок в 2—3 раза ниже трудоемкости литья в песчаные формы. Снижение себестоимости отливок, полученных способом литья под давлением, происходит за счет экономии ме­ талла, значительного сокращения цикла механической обработки, трудоемкости производства отливок, произ­ водственных площадей, исключения расхода формовоч­ ных и стержневых смесей. При литье под давлением рез­ ко улучшаются условия труда рабочих и повышается культура производства.

Наряду с преимуществами литья под давлением сле­ дует отмстить следующие основные недостатки этого способа: 1) возможность применения только при круп­ носерийном и массовом производстве; 2) ограничен­ ность габаритных размеров и массы отливок; 3) труд­ ность, а иногда и невозможность получения отливок с внутренними полостями, имеющими поднутрения.

Для литья под давлением ответственных деталей из алюминиевых сплавов применяются машины с холод­ ной камерой прессования. Камеры прессования машин подразделяются на вертикальные и горизонтальные. Расплавленный в отдельно стоящей печи сплав зализают в камеру прессования вручную или при помощи дози- рующе-заливочного устройства. Опыт эксплуатации ма­

прессования, которые имеют следующие преимущества перед машинами другого типа: 1) сокращение пути ме­ талла от камеры прессования до полости формы; 2) от­ сутствие поворота металла из камеры прессования в литник; 3) уменьшение рабочего цикла вследствие от­ сутствия операции отделения литникового остатка и вы­ талкивания его из камеры прессования.

В настоящее время большинство машин для литья под давлением изготовляется с полуавтоматическим и автоматическим циклами. Весь цикл занимает несколько секунд и состоит из операций заливки сплава в прессформу и выталкивания отливки.

Современные машины для литья под давлением со­ стоят из следующих главных узлов: устройства для за­ крывания и открывания пресоформы, камеры прессова­ ния; устройства, создающего давление на металл, зали-

165

роны подвижной плиты и служит для выталкивания от­ ливок из прессформы.

•На машине предусмотрена аппаратура для работы с гидравлическими стержневыталкивателями, а также во­ дяное 'Охлаждение рабочей жидкости гидропривода, не­

формы в вертикальной плоскости и горизонтально рас­ положенной холодной камерой прессования предназна­

цинковых и др. и применяется при серийном и массовом производстве отливок.

Качество и точность получения отливок обеспечива­ ется благодаря наличию гидрорычажного механизма, который плавно, жестко и надежно запирает форму, а также благодаря высокой скорости прессования (до 5 м/сек) и высокого удельного давления запрессовки в конце хода (до 1890 кГ/см2). Режим прессования — трех­ ступенчатый с мультипликацией давления в конце прес­ сования.

При смене прессформы наладка машины произво­ дится быстро как с помощью механического привода регулирования на различную толщину формы, так и

167

вследствие механического выдвижения двух верхних колонн при установке и снятии формы.

Основные характеристики машины модели 71108 при­ ведены ниже:

ливки сплавов в машины для литья под давлением. Один из таких дозаторов показан на рис. 46 и может работать как автономно, так и в едином цикле с машинами для литья под давлением.

Применение автоматических дозирующих устройств позволяет повысить производительность литейных ма­ шин на 30—50%, снизить брак литья на 50—60%, рас­ ход жидкого металла на 10% и улучшить условие труда литейщиков.

Литье под низким давлением

Литье под низким давлением — также один из про­ грессивных технологических процессов. Результаты мно­ гочисленных исследований различных методов обработ­ ки давлением жидких сплавов свидетельствуют о том, что кристаллизация под давлением в любом случае яв­ ляется эффективным средством устранения пороков ли­ тых сплавов. При этом одним из главных факторов, ока­ зывающих положительное влияние на механические

168

свойства отливок, является увеличение скорости охлаж­ дения сплавов, кристаллизовавшихся под действием давления.

Анализ литературных данных, посвященных исследо­ ванию вопросов кристаллизации металлов под действи­ ем давления, дает основание для вывода о том, что при кристаллизации под низким, давлением увеличивается скорость охлаждения, а это в свою очередь вызывает из­ мельчение структуры отливок, снижение пористости и изменение химической неоднородности.

Для получения тонкостенных со сложными внутрен­ ними полостями алюминиевых отливок больших габари­ тов используют метод литья под низким давлением.

Схема установки для литья под низким давлением (рис. 58) включает в себя металлическую или полуме­ таллическую форму — кокиль, который состоит из осно-

Рис. 58. Схема установки для литья под низким давлением

169

вания—-плиты 2 и разъемных матриц 6, 7. Кокиль уста­ навливается на крышку герметизированного стального или графитового тигля 11, через которую проходит один или несколько металлопроводов 12, немного не доходя­ щих до дна тигля, помещенного в электрическую печь сопротивления 13 или газовую печь. Применяется ин­ дукционный обогрев тиглей.

Верхняя часть металлопровода оканчивается голов­ кой /, 'сообщающейся с коллектором литниковой систе­ мы 3. В верхней части металлической формы может быть установлен тормозящий фильтр-стержень 8, кото­ рый пропускает выходящий из формы воздух и оказы­ вает сопротивление поступающему в него сплаву. Внут­ ренняя полость отливки оформляется песчаным стерж­ нем 4, внутри которого находится каркас 5.

Кокиль заполняется жидким сплавом следующим об­

мы. Нижний элект.роконтакт 9 включает дополнительное давление пневмосистемы при заполнении формы, а верх ний 9' отключает ее после заполнения формы. В зависи­ мости от высоты отливки величина избыточного давле­ ния колеблется в пределах от 0,18 до 0,7 кГ/см2.

При литье под низким давлением возможна автома­ тизация процесса заполнения формы металлом, а также можно отказаться от крупных прибылей, достигающих в кокильном литье 150—200% от массы отливок. Бла­ годаря этому выход годного при литье под низким дав­ лением повышается до 80%. Однако производитель­ ность этого метода несколько ниже, чем при литье в кокиль.

В качестве материала для металлических форм ис­ пользуют серый чугун. Для алюминиевых сплавов ти­ гель желательно изготовлять из графита или другого огнеупорного материала. Применяют также тигли с двойными стенками: наружной —из серого чугуна и внутренней — из графита. При этом на графитовый ти­ гель давление подается снаружи и изнутри, благодаря •чему он находится в иенагруженном состоянии.

При проектировании формы рекомендуется распола­ гать отливку так, чтобы обеспечить направленное затвер-

170

девание снизу вверх, для чего в некоторые наиболее толстые места формы устанавливают медные вставки. Высота формы должна быть минимальной.

Для заливки наиболее пригодны алюминиевые спла­ вы с небольшим интервалом кристаллизации, в первую очередь алюминиево-кремниевые сплавы АЛ2, АЛ9 и АЛ4.

При литье под низким давлением алюминиевых спла­ вов избыточное давление, прилагаемое к сплаву, запол­ няющему форму, улучшает качество отливок, особенно армируемых, создает условия для проникновения сплава

туры заливаемого металла, температуры кокиля и усло­ вий кристаллизации отливки, от качества приготовле­ ния металла и его химического состава, а также от кон­ структивно-технологических особенностей установки, металлопровода и литейной формы.

На скорость заполнения полости формы металлом, а следовательно, на характер заполнения при прочих

.равных условиях влияет прежде всего скорость нараста­ ния давления в замкнутом объеме установки. Одних и тех же величин давления, при которых произойдет за­ твердевание отливки, можно достичь за разные проме­

изменяется скорость течения металла в форме. В случае медленного заполнения формы металл может закристал­ лизоваться в тонких сечениях отливки прежде, чем за­

171

скорости охлаждения, структуры и физико-механиче­ ских свойств алюминиевых сплавов, кристаллизовавших­ ся под низким давлением. Расчет скорости охлаждения сплава АЛ2 в интервале кристаллизации показал, что •охлаждение при кристаллизации под низким давлением составляет 20—26 градIсек, что ів 4—б раз превышает скорость охлаждения в кокиле под действием сил гра­ витации.

Результаты приведенного расчета хорошо согласуют­ ся с литературными данными, по которым механизм увеличения скорости кристаллизации под действием дав­ ления на кристаллизующийся металл -можно объяснить рядом факторов, важнейшими из которых считают: вопервых, уменьшение воздушного зазора между стенкой формы и кристаллизующейся отливкой, что способству­ ет лучшей теплопередаче от кристаллизующегося ме­ талла к материалу формы; .во-вторых, значительное увеличение скорости заполнения металлической формы; в-третьих, поломку растущих дендритов, обломки кото­

Исследование микроструктуры сплавов на алюмини­ евой основе показало, что зерна отливок, кристаллизо­ вавшихся под низким давлением, 'более измельчены по сравнению с зернами отливок, кристаллизовавшимися под действием сил гравитации. Так, зерно сплава АЛ7 в

первичная структура, т. е. размер дендритов. Более вы­

щенным легирующим элементом по сравнению с твер­ дым раствором образца, кристаллизовавшегося под дей­ ствием сил гравитации; происходит залечивание микро-

172