Лекция 11. Отливки из ал-сплавов на линии дисаматик

В настоящее время «ДИСА-групп» выпускает восемь модификаций АФЛ с размерами формы от 500x400x100..315 до 1000х800х 250...650 мм. Производительность АФЛ отдельных модификаций - от 186 до 440 форм/ч. Более 1100 литейных линий ДИСАМАТИК работают в 60 странах мира, в том числе 94 линии в СНГ. Первыми преимущества линий ДИСАМАТИК оценили крупные западные автомобильные компании, в дальнейшем линии стали использовать и в других отраслях.

Наблюдается устойчивая тенденция по переводу производсгва все большего числа деталей автомобиля со сплавов на железной основе на более легкие цветные сплавы.

За последние несколько лет «ДИСА-групп» разработала процесс производства А1-отливок на линиях ДИСАМАТИК.

Решались две основные задачи: низкой себестоимости производства и удовлетворения всех требований, предъявляемых к самым ответственным деталям.

Успешное получение качественных А1-отливок зависит не только от эффективного процесса изготовления форм. Необходима тщательная разработка других элементов техпроцесса:

плавки и обработки сплава, исключающих возможность насыщения его водородом и замешивания неметаллических включений;

- способа заливки расплава в форму, препятствующего образованию оксидной пленки и попадания ее в отливку;

- питания отливки, обеспечивающего получение плотного металла;

режима охлаждения отливки, способствующего получению мелкозернистой структуры и, следовательно, хороших механических свойств.

Жесткие требования к процессу плавки необходимы при использовании как вторичных, так и первичных сплавов. Плавка - под покровным флюсом. Расплав модифицируют Na. Дегазацию и удаление неметаллических включений проводят продувкой аргоном до и после модифицирования. Все это проводится достаточно оперативно, чтобы сохранить эффект модифицирования до затвердевания отливки.

Важнейшее требование при литье А1-сплавов - исключить разбрызгивание металла при заливке и его течении по каналам литниково-питающей системы. Считается, что тонкие каналы снижают возможность разбрызгивания металла в вертикальных элементах, так как возросшее влияние поверхностного натяжения в сплаве препятствует разрушению струи. Кроме того, для А1-сплавов характерно использование расширяющихся литниково-питающих систем, позволяющих снизить скорость расплава. Использование дросселей, которые рекомендуется устанавливать в нижних частях падающей струи, уменьшает вероятность окисления металла в наиболее опасных участках - вертикальных каналах. После дросселя сечения каналов в горизонтальных элементах возрастают и скорость течения металла падает.

Чтобы получить отливку, свободную от усадочных дефектов (пористости, раковин), устанавливают на массивных частях отливки прибыли или питающие бобышки. Это обеспечивает затвердевание теплового узла в направлении к этим элементам так, чтобы прибыль или питающая бобышка затвердела последней. Для получения AI-отливок в песчаных формах с вертикальной плоскостью разъема используются специальные решения.

На рисунке, в качестве примера, показан чертеж модели четырех-цилиндрового блока цилиндров на прессовой плите с разработанной фирмой Disa для этой детали литниково-питающей системой. Отливка массой 24 кг изготовляется из сплава с 7 % Si и до 1 % Mg.

Форму изготавливают на АФЛ ДИСАМАТИК 2070 MK2-S с размером кома 850x650x500 мм. В форму стержнеукладчиком устанавливают блок из 9 стержней. Общая масса стержней 54,4 кг. Производительность АФЛ 200 форм/ч ограничена лишь временем заливки формы (16с), цикл изготовления формы 18с. Максимальная производительность линии 265 форм/ч.

Как видно из рисунка, литниковая чаша с верхним горизонтальным литниковым ходом (его площадь S = 9,7 см²) заперта узким плоским вертикальным каналом (S= 7,6 см²), по которому металл начинает компактно поступать в нижнюю часть формы. Несколько ниже верхнего литникового хода к узкому каналу примыкает массивный полукруглый «питающий стояк», отделенный от плоского канала фильтровальной сеткой. Все это способствует подаче металла вниз без разбрызгивания и дополнительной его очистке от неметаллических включений. Далее расплав разводится по двум сторонам отливки разветвляющимся металлопроводом - в результате скорость металла снижается. Через 10 коротких, но достаточно высоких питателей расплав снизу плавно поступает в форму.

Заполнение отливки снизу и массивная литниково-питающая система с последними порциями горячего металла обеспечивают охлаждение отливки сверху вниз и успешно питают отливку в процессе затвердевания. Чтобы повысить эффективность процесса, используется метод «активного питания», основанный на принципе работы прибыли под повышенным газовым давлением. В массивный «питающий стояк», облицованный теплоизоляционным стержнем (своеобразную закрытую прибыль), через специальную трубку подается воздух под давлением 10...20 кПа, обеспечивая тем самым «активное питание». Для этого фирмой разработано и запатентовано специальное устройство. В ряде случаев оно позволяет на 20...25% повысить выход годного.

Слабым местом процесса изготовления в песчано-глинистых сырых формах высокопрочных отливок из нетермообрабатываемых А1-сплавов является снижение (в 1,8 раза) скорости охлаждения металла в форме при затвердевании. В результате чего получается относительно крупное зерно в структуре металла отливки и пониженные механические свойства.

Охлаждающая способность формы повышается путем применения циркона, дробленого магнитного железняка. Магнитный железняк сравнительно недорогой, нетоксичен и обеспечивает безотходность технологии. В таблице приведены результаты замера времени затвердевания и размера зерна при изготовлении различных форм. Во всех случаях сплав модифицировали Na.

Формовочная смесь из магнитного железняка, глины (бентонита) и воды обеспечивает результаты практически на уровне металлической формы.

Расчеты «Disa» для заказчиков из Германии показали, что при создании современного предприятия с полным циклом изготовления -950 тыс. отливок, подобных рассмотренному блоку цилиндров, на базе Дисаматик 2070 MK2-S для изготовления форм, затраты окупятся через -2,5 года. Стоимость операций изготовления, сборки, заливки и охлаждения форм (без изготовления стержней) составляет всего 2,7% себестоимости отливки.

Форма	Материал	Размер зерна, мкм	Время, сек
Кокиль	Сталь
Стержневая	*МЖ/СО2 Песок/ СО2 Циркон/СО2
Дисаматик	Песок/ глина МЖ/ глина	44 38

* МЖ - магнитный железняк

Дата добавления: 2015-12-07