Здавалка
Главная | Обратная связь

Литье под давлением



Литьем под давлением называется способ получения фасонных отливок в металлических формах, при котором заполнение формы и кристаллизация металла производится под принудительным давлением. Этот способ применяется в массовом производстве для изготовления тонкостенных отливок из сплавов цветных металлов. Он обеспечивает высокую точность размеров отливок, большинство которых не требует дальнейшей механической обработки.

При литье под давлением металлические формы (прессформы) и стержни делаются стальными. Применение песчаных стержней в данном случае исключается, так как заполняющий форму жидкий металл под высоким давлением может разрушить их.

Литье под давлением производится на специальных машинах (рис. 4.22).

Машины поршневого действия с горячей камерой сжатия (рис. 4.22, а) применяются для сплавов, имеющих температуру плавления до 450 0С (оловянных, цинковых, свинцовых). Эти машины бывают ручные, полуавтоматического и автоматического действия.

Принцип работы машин заключается в следующем. В чугунную подогреваемую ванну 1 заливают жидкий металл, который через отверстия 2 заполняет полость цилиндра 3 и подводящий канал 4. При повороте пусковой рукоятки обе половины пресс-формы закрываются. Одновременно конец мундштука 6 прижимается к устью канала пресс-формы 5.

В следующий момент автоматически включается пневматический цилиндр 7, под действием которого поршень 8 вытесняет расплавленный металл в форму. После затвердевания металла поршень поднимается, а пресс-форма раскрывается, освобождая отливку. Затем пресс-форма очищается (обдувается) и вновь заливается.

Производительность полуавтоматических и ручных машин составляет около 250 заливок в час, автоматических - около 1000.

Давление на металл в поршневых машинах с горячей камерой сжатия достигает 6-75 атм.

Рис. 4.22. Машины для литья под давлением

Компрессорные машины с неподвижной камерой сжатия и с закрытой ванной (рис. 4.22, б) работают по следующему принципу. Через отверстие 3 подается сжатый воздух, который давит на всю поверхность металлической ванны и гонит металл через патрубок 5 в мундштук 7 и форму 6. Производительность машины 60-400 заливок в час. Недостатком ее является окисление большой поверхности металла воздухом, поступающим для создания давления.

Компрессорные машины с подвижной камерой сжатия (рис. 4.22, в) работают также при помощи сжатого воздуха, однако здесь воздух подается не в ванну, а в специальный канал, называемый подвижной камерой сжатия. В чугунной ванне 1 расположена подвижная камера сжатия 2, на конце которой прикреплен мундштук 3. С другой стороны камеры сделано отверстие 5 для подвода сжатого воздуха. После включения пускового механизма подвижная камера поднимается тягами из ванны, причем мундштук подходит к устью канала пресс-формы 4. В то же время отверстие 5 вплотную подходит к втулке 6. Затем включается сжатый воздух, который вгоняет расплавленный металл в закрытую пресс-форму. Давление на металл составляет 10-100 атм. Производительность машины - 50-300 отливок в час.

Машины поршневого действия с холодной камерой сжатия (рис. 4.22, г) работают по принципу впрессовывания порции жидкого металла, предварительно залитого в поршневую камеру. Металл заливают дозировочным ковшом в цилиндр 1, после чего поршнем 2 впрессовывают в форму 3. При этом избыток металла остается на нижнем поршне 4. В последующий момент поршень 2 отходит в верхнее положение, остаток металла 5 ходом нижнего поршня 4 отрезается от литника и удаляется из цилиндра. Затем пресс-форму раскрывают и удаляют отливку 6.

Давление на жидкий металл составляет 100-1000 атм. Производительность машины - до 300 отливок в час. Эти машины применяют чаще всего для литья из алюминиевых сплавов, но можно отливать детали и из других цветных сплавов.

Центробежное литье

При центробежном литье заполнение формы жидким металлом, его затвердевание и дальнейшее остывание до температуры удаления отливки из формы происходят в условиях воздействия центробежных сил. Эти силы возникают вследствие вращения формы вокруг вертикальной, горизонтальной или наклонной оси. При этом внутренняя поверхность отливки формируется без контакта с формой, и ее называют свободной поверхностью. Естественно, что при этом способе литья в подавляющем числе случаев отпадает необходимость в стержнях для образования внутренних поверхностей.

При центробежном литье обычно используют металлические формы, которые предварительно подогревают до 250...350 0С, после чего на рабочую поверхность наносят огнеупорное покрытие. Применение покрытий повышает стойкость форм, снижает скорость охлаждения отливок, что весьма важно для борьбы с отбелом в чугунных отливках, и уменьшает вероятность образования спаев и трещин. В качестве покрытий используют краски или облицовки из сыпучих материалов. Иногда в их состав вводят горячетвердеющие связующие, легирующие или модифицирующие добавки, направленно изменяющие структуру поверхностных слоев отливки.

Скорость вращения формы оказывает большое влияние на процесс кристаллизации и охлаждения отливки, а также на формирование в ней специфических дефектов - спаев, трещин, ликвации. Существуют различные формулы для расчета частоты вращения изложницы и (об/мин), но для литья на машинах с горизонтальной осью вращения наиболее часто используют формулу

, (1)

где ρ - плотность сплава отливки, г/см3; r — внутренний радиус отливки, см.

Центробежное литье обеспечивает получение плотных отливок с дисперсной структурой и облегчает выход на свободную поверхность шлаковых и газовых включений. В процессе остывания расплава в нем зарождаются и растут кристаллы твердой фазы. Так как плотность металла в твердом состоянии выше, чем в жидком, образовавшиеся кристаллы под действием центробежных сил перемещаются на внешнюю поверхность отливки, выжимая шлак и легкоплавкий ликват на внутреннюю поверхность. Перемешивание расплава препятствует направленному росту кристаллов, способствуя образованию мелкой плотной структуры в отливке.

Вместе с тем центробежные силы оказывают и отрицательное влияние на формирование качественной отливки. Они приводят к химической неоднородности при производстве отливок из высоколегированных сплавов. В чугунных отливках наблюдается ликвация углерода, серы и фосфора и велика вероятность “отбела” в связи с тем, что центробежные силы препятствуют усадке отливки и образованию зазора между ней и формой, в результате чего теплоотвод от отливки ускоряется.

Для производства отливок типа коротких втулок и колец подшипников, у которых отношение длины к диаметру меньше трех, обычно применяют машины с вертикальной осью вращения (рис. 4.23, а). Расплав из ковша 1 заливается с помощью наклонного желоба или непосредственно через отверстие в крышке 2 в изложницу 3, вращающуюся вокруг вертикальной оси. Так как помимо центробежных сил на жидкий металл оказывают влияние силы гравитации, внутренняя поверхность получается искривленной, а отливка разностенной.

Рис. 4.23. Центробежное литье: а - вертикальная ось вращения формы;

б - горизонтальная ось вращения; в - литье в разовые формы

Для отливок типа чугунных труб диаметром 200...300 мм и длиной до 6000 мм, а также для гильз двигателей широко применяются машины с горизонтальной осью вращения (рис. 4.23, б). Расплав поступает по подвижному желобу 6 в изложницу 5. Торцевой раструб отливки формируется вставкой 4 или разовым стержнем. Для опоры и привода изложницы используют ролики 7.

В отдельных случаях применяют центробежную заливку разовых форм 8, для чего их закрепляют на специальных платформах (рис. 4.23, в). Применение разовых форм сопряжено с опасностью их раздутия под действием центробежных сил, возникающих при заливке металла, и увеличения пригара на поверхности отливок.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.