Литье под давлением

 
 

В современной  металлургии широко используется  литье под давлением. Сущность процесса, состоит в том, что рас­плавленный материал подается в металлическую форму (пресс-форму) под избыточным давлением. Сочетание двух особенностей процесса позволяет значительно улучшить качество отливки. Высокая чистота поверхности и точность размеров рабочей полости пресс-формы обеспечивают получе­ние точных отливок с чистой поверхностью, практически не требую­щих дальнейшей механической обработки, а высокое давление на жидкий металл значительно увеличивает заполняемость формы.

Для  литья  под давлением  применяют специальные   машины. Пресс-форму, состоящую из подвижной и неподвижной частей, закрепляют на соответствующих им пли­тах специальными болтами или скобами. Правильность установки пресс-формы  и ее центровку проверяют открытием и закрытием ее с помощью механизма запирания приводимого в движение гидроцилиндром.

Процесс начинается с подогрева пресс-формы, стакана  и прессующего поршня. Для этого рабочий-оператор заливает не­сколько раз металл в пресс-форму. Получаемые отливки, как пра­вило, имеют брак, их затем переплавляют. Температура нагрева зависит от заливаемого в нее сплава. После подогрева пресс-форму , предназначенную для литья  под давлением  смазывают, особенно смазывают трущиеся части, прессовый стакан и поршень. Кроме того, несколько раз открывают и закрывают ее  для заливки в нее металла и проверки ее работы.

Затем регулируют скорость прессования, которая зависит от рода сплава, сложности и требований, предъявляемых к отливке. Подвиж­ная и неподвижная половины пресс-формы соединяются и скреп­ляются механизмом. В прессовый стакан заливают рас­плавленный металл, включают механизм запрессовки и поршень  вытесняет жидкий металл в полость формы. После этого он выдерживается несколько секунд, затем приспособление для литья под давлением раскрывается, и из нее выталкиваются отливки. Готовые изделия с литниками транспортируют в очистное отделение.

Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминиевых, магниевых, латуни), в последнее время широко применяется в точ­ном приборостроении, автомобильной, тракторной, электротехни­ческой и других отраслях промышленности. Основные преимущества данного процесса: высокая произво­дительность, возможность получения сложных тонкостенных отли­вок с минимальной механической обработкой, чистой и гладкой поверхностью; мелкозернистой структурой и высокими механиче­скими свойствами. С его помощью получают сложнейшие отливки со стен­ками толщиной до 0,8 мм, практически не требующие механической обработки. Точность изготовления продукции достигает 5-го, а иногда и 3-го классов точности, шероховатость поверхности соот­ветствует 5-7-му классам чистоты. Припуски на механическую обработку не превышают 0,8 мм.

При литье под давлением пресс-форма быстро отводит теплоту от небольшой массы отливки. Она охлаждается очень быстро, структура ее получается мелкозернистой, механические свойства более высокими. Однако данная операция имеет и ряд особенно­стей. В процессе заполнения вместе с жидким металлом в форму попадает воздух, который затем образует в отливке газовую пори­стость, что во многих случаях затрудняет механическую, а также и термическую обработку от­ливок.

Чтобы уменьшить порис­тость отливок, применяют вакуумирование полости пресс-формы. Последнее позволяет получать изделия со стенками толщиной на 30% меньше по сравнению с обычным литьем под давлением, улучшает поверхность отливки. Однако этот процесс усложняет машину, несколь­ко снижает ее производитель­ность. Применяют несколько спо­собов вакуумирования поло­сти пресс-формы.. На подвижной плите машины с горизонтальной камерой прес­сования крепят вакуумную камеру, состоящую из плиты, кожухов  и, неподвижной плиты, расположенной на идентичной . Внутри кожухов находится пресс-форма, состоящая из двух полуформ: неподвижной  и подвижной, плит толка­телей. Камера прессования имеет канал, соединяющий ее с вакуум-проводом , и сменную втулку. При закрытии пресс-формы уплотнения и упоры обеспечивают герметичность вакуумной камеры.

После заливки жидкого металла поворотной муфтой  закры­вается заливочное окно камеры и она электромагнитным золотни­ком соединяется вакуум-проводом  с насосом. В камере создается требуемое разрежение, одновременно осуществляется запрессовка жидкого металла в пресс-форму. Для повышения плотности отливки, уменьшения газовоздушной пористости применяют также специальные режимы технологиче­ского процесса, при которых осуществляется передача статического давления на металл от момента окончательного заполнения формы до полного затвердевания отливки (литье  под давлением  с подпрессовкой). Такое воздействие на отливку, в известной мере, имеет место и при обычных режимах, но оно весьма кратковременно вследствие быстрого затвердевания питателя. Поэтому важным условием осуществления данного процесса является создание таких тепловых условий затверде­вания металла в форме, при которых он будет затвердевать более продолжительное время, чем в отливке. Это позволяет передать давление от прессующего поршня на затвердевающую заготовку и осуществить ее питание жидким ме­таллом, резко уменьшить объем газовоздушных пор, повысить плотность.

Часто для литья под давлением на жидкий металл используют специальные конструкции механизмов прессования с мультипли­кацией (усилением) давления на металл в камере прессования ма­шины. Применяют два варианта таких конструкций. В первом случае давление прессования увеличивается за счет дополнительного гидроцилиндра. Поршень в момент окончания заполнения пресс-формы выдвигается в запоршневое пространство основного цилиндра механизма на не­которую величину  и увеличивает в нем давление рабочей жидкости на элементы установки и, соответственно, на металл, находя­щийся в камере прессования.

Во втором случае применяют двойной прессующий поршень. До момента образования корочки металла на стен­ках камеры прессования оба плунжера перемещаются вместе, а затем, после остановки плунжера, продолжает двигаться плун­жер и давление на жидкий металл увеличивается. В настоящее время применяют конструкции механизмов прес­сования,    обеспечивающие    давление    подпрессовки   до    3000- 5000 кгс/см2. Это позволяет получать отливки повышенной плот­ности, с минимальным объемом газовоздушной и усадочной пори­стости и значительно расширить область применения литья под давлением для изготовления отливок ответственного назна­чения.

Вследствие высокой стоимости пресс-формы 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 норма­лизованных узлов и деталей пресс-форм получать разнообразные кон­струкции форм с плитами различ­ной высоты и системами выталкива­ния (до 5000 вариантов). В этом слу­чае для изготовления пресс-формы необходимо изготовить только ра­бочие вкладыши, оформляющие от­ливку, что позволяет расширить область применения литья под дав­лением и сделать экономичным изготовление небольших серий от­ливок.

Существует еще один действенный способ. Сегодня он находит очень широкое применение в данной отрасли промышленности.  Он производится на машинах для литья под давлением компрессор­ного типа. Сущность этого способа состоит в том, что жид­кий металл из раздаточной печи  под давлением воздуха или газа поднимается по опущенной в рас­плав трубке - металлопроводу  в форму, обычно металлическую, установленную на крышке печи и имеющую стержень. После затвердевания отливки давле­ние в тигле уменьшают, выпуская газ из установки в атмо­сферу. Остатки жидкого металла из металлопровода сливаются в тигель.

При этом способе литья под давлением компрессор­ного типа значительно сокращается расход ме­талла на системы, благодаря чему возрастает выход годного. Для него можно использовать и обычные песчаные формы. Комбинированные формы - металли­ческие с песчаными стержнями применяют главным образом для получения крупногабаритных тонкостенных деталей из алюминие­вых и магниевых сплавов, металлические формы - для фасонных отливок из алюминиевых сплавов АЛ4, АЛ9, а также массивных отливок из медных сплавов и стали.

 
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100