Особые виды литья под давлением

Литье под давлением с подпрессовкой. Это способ получения отливок с повышенной плотностью на машинах с двойным прессованием. Этим способом получают относительно простые отливки с толщиной стенки не менее 5 мм. Толщина питателя должна быть больше толщины стенки отливки или равна ей; скорость впуска металла не более 0,5 м/с; система охлаждения должна предусматривать направленное затвердевание отливки.

Применяются различные варианты прессования металла с последующей подпрессовкой. В первом случае (рис. 6.4, а) давление прессования увеличивается дополнительным гидроцилиндром 5 с поршнем 4, который вдвигается в пространство 3 на величину 1, увеличивая давление на поршень 2 мультипликатора и соответственно на расплав в камере прессования 1. Во втором случае (рис. 6.4, б) применяют двойной прессующий поршень. Первоначально оба плунжера перемещаются вместе, а затем после остановки плунжера 6 продолжает двигаться плунжер 7 и давление на расплав увеличивается. В случае, показанном на рис. 6.4, в, подпрессовку проводят с помощью второго поршня 8, приводимого в движение со стороны пресс-формы.

Рис. 6.4. Способы подпрессовки в машинах литья под давлением: а – с мультипликатором; б – с двойными поршнями;

в – с противоположной стороны прессования

Литье высокотемпературных сплавов. К таким сплавам относятся сталь, чугун, титан. Широкое внедрение литья под давлением этих сплавов сдерживается отсутствием достаточно работоспособных материалов для пресс-форм.

Используют молибденовые и вольфрамовые сплавы в виде литых, кованых и металлокерамических материалов. Стойкость рабочих частей пресс-форм составляет 1000...5000 запрессовок. Для ЛПД неокисляющихся сплавов применяют обычные машины с горизонтальной камерой прессования. Для окисляющихся на воздухе сплавов используют специальные машины с полным вакуумированием процесса.

Металл в камеру заливают из порционной поворотной индукционной плавильной печи вместимостью 2 кг металла, в которую загружают мерные заготовки, нарубленные из прутка диаметром 30...40 мм. Продолжительность всего цикла 1,5...2,5 мин. Для предупреждения быстрого охлаждения жидкого металла в камеру прессования перед каждой заливкой вставляют вставку из асбеста. В качестве смазки применяют суспензию графита или ацетиленовую копоть.

Отливки должны иметь повышенные уклоны (до 5°), большие радиусы закругления и относительно простую конструкцию.

Особенности заполнения формы

Поток жидкого металла движется с высокими скоростями под большим давлением. Скорость впуска жидкого металла в пресс-форму колеблется от 0,5 до 120 м/с, а конечное давление на металл может достигать 500 МПа. Форма заполняется за десятые, а для особо тонкостенных отливок – за сотые доли секунды.

Характер движения металла в форме сильно влияет на качество отливки и зависит от скорости впуска, вязкости и поверхности натяжения жидкого металла, тепловых взаимодействий его со стенками пресс-формы.

Различают следующие основные вида течения металла в пресс-форме:

а) сплошное без завихрений (ламинарное) – при литье с малыми скоростями впуска;

б) сплошное с завихрениями (турбулентное) – при литье со средними скоростями впуска;

в) дисперсное (эмульсионное) – при литье с высокими скоростями впуска.

При скорости впуска до 15 м/с форма заполняется сравнительно плавно и часть воздуха успевает выйти из формы. При скоростях 10...35 м/с воздушная пористость неизбежна. При этом металл разбрызгивается, воздух из формы удалить почти невозможно, поэтому в отливках образуется воздушная и газовая пористость.

Для сложных тонкостенных отливок большой протяженности рекомендуется применять высокие скорости впуска, при которых поток металла разбрызгивается и образует смесь металла с воздухом. Металлические частицы, ударившись о стенку, отжимают воздушно-газовые пузыри вглубь, в результате чего на поверхности отливки создается слой плотного металла, особенно при скоростях 40...60 м/с.

Регулировать скорость впуска удобнее всего изменением скорости прессования, т.е. скорости движения прессующего поршня.