Под низким давлением

Одной из разновидностей процесса является ЛНД с отсечкой расплава в полости формы от металлопровода (рис. 3.2) с последующей поршневой допрессовкой металла прибыли или теплового узла. В последнем случае происходит эффективная допрессовка предварительно закристал­лизованным металлом отливки.

Рис. 3.2. Схема ЛНД с отсечкой и последующей поршневой

допрессовкой металла прибыли:

а – заполнение формы под низким давлением; б – отсечка жидкого металла от тигля с металлом; в – прессование затвердевающей отливки; 1 – герметичная камера с расплавом; 2 – металлопровод; 3 – нож; 4 – форма; 5 – жидкий металл; 6 – стержни;

7 – прессующий плунжер

В другой разновидности процесса ЛВМ совмещается с РАСЛИТ-процессом, обеспечивающим благоприятные условия питания отливки (независимо от числа тепловых узлов), т.е. температура нижней части формы с питателями поддерживается постоянной и примерно равной температуре заливаемого металла.

3.5.2. Литьё с противодавлением

Кристаллизация металла отливки в полости формы протекает в условиях воздействия на него газового давления Р_Ф. Таким образом, данный процесс совмещает в себе на стадии заливки способ ЛНД, в период кристаллизации – способ автоклавного литья под всесторонним газовым давлением (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Машина для литья с противодавлением типа ВП:

1 – герметичная печь с расплавом; 2 – металлопровод; 3 – форма; 4 – съёмник отливок; 5 – герметичный кожух; 6 – подвижная

плита машины; 7 – механизм вертикальных перемещений

Повышение под давлением плотности газа сопровождается ростом его теплопроводности и способствует интенсификации конвективного теплообмена.

В результате продолжительность затвердевания отливки при использовании противодавления сокращается на 10 – 20 %, что также является следствием увеличения применяемых давлений (от 0,05 – 0,1 МПа при ЛНД до 0,4 – 0,6 МПа при литье с противодавлением).

Способом ЛПРД получают отливки, шероховатость поверхностей которых незначительна, так как газовое противодавление со стороны формы препятствует заполнению расплавом микронеровностей её поверхности, что особенно важно при изготовлении отливок с песчаными стержнями.

Следствием интенсификации теплоотвода и улучшения условий питания отливки при ЛПРД является заметное измельчение структуры, повышение физико-механических свойств литого материала. Термообработка при литье с применением давления позволяет повысить прочность отливок на 25 – 35 %.

Важным показателем процесса ЛПРД является не только рост прочности и пластичности материала отливки, но и выравнивание значений этих величин по сечению отливки. Улучшение однородности литого материала положительно сказывается на его эксплуатационных характеристиках. Например, циклическая прочность получаемых способом ЛПРД корпусов насосов НШ46У возросла по сравнению с литьём в кокиль в 1,5 – 4 раза.

Как известно, физико-механические свойства литого металла определяются его макро- и микроструктурой, которые в значительной степени зависят от условий первичной кристаллизации. Наложение давления при затвердевании позволяет полностью устранить образование газоусадочных дефектов.

Устранение газоусадочных дефектов при наложении газового давления, повышение скорости затвердевания, уменьшение степени неоднородности металла и увеличение дисперсности структуры позволяют использовать давление для реализации потенциальных возможностей литейной технологии в повышении физико-механических характеристик литого металла.

Предпосылками улучшения качества и свойств литого металла отливки, формирующейся в условиях воздействия всестороннего газового давления, являются повышение плотности литого материала под действием избыточного давления, предупреждение образования в процессе её затвердевания газовой пористости, улучшение структуры и свойств литого металла в результате интенсификации процесса теплообмена между отливкой и формой.

В условиях литья с противодавлением упрочняющие фазы кристаллизуются в более благоприятной форме, что облегчает процесс их растворения и выделения.

Литьё с противодавлением даёт возможность сократить время гомогенизации.

Чрезвычайно важным обстоятельством, присущим методу литья с газовым противодавлением, является возможность дальнейшего повышения не только абсолютной величины физико-механических свойств литого материала, но и обеспечение стабильности этих показателей по сечению отливки. Отмеченный рост однородности физико-механических показателей, в свою очередь, приводит к заметному повышению эксплуатационных характеристик и надежности работы литого материала в ответственных узлах различного рода конструкций.

Существенным преимуществом метода литья с газовым противодавлением является возможность осуществления дополнительного (помимо металлопровода) питания практически неограниченного количества тепловых узлов отливки. Питание осуществляется, как и в случае автоклавного литья, с помощью соответствующего числа верхних и боковых прибылей, работающих под действием давления газа, находящимся под герметизирующим форму колпаком.

Комплекс металлографических исследований, проведенных на отливках, позволил сделать вывод о том, что литьё с противодавлением алюминиевых сплавов (на примере систем алюминий-медь, алюминий-кремний) существенно улучшает качество литых деталей за счёт изотропности сплава по сечению отливок, диспергирования, оптимизации формы и распределения фазовых составляющих структуры.

Выявлено также, что литьё с противодавлением позволяет заметно сократить цикл термической обработки (гомогенизации и старения) при достижении физико-механических свойств металла. При этом могут быть достигнуты более высокие показатели прочности и пластичности, чем при литье в кокиль по обычной технологии. Прочностные свойства отливок повышаются для силуминов до 260 – 270 МПа по сравнению с прочностью

220 – 230 МПа при литье в кокиль.

3.5.3. Литьё вакуумным всасыванием

Для процесса ЛВВ (рис. 3.4) характерны следующие преимущества:

– увеличенная заполняемость жидким металлом полости форм позволяет получать наиболее тонкостенные отливки

(до 1 мм и менее);

– практически отсутствуют ограничения по газопроницаемости применяемых литейных форм, что позволяет использовать для их изготовления более мелкозернистые материалы, способствующие улучшению качества поверхности отливок;

– достигается минимальное газонасыщение и окисление поверхности поступающего в полость формы расплава;

– вакуум в полости формы изменяет условия затвердевания отливки, влияя на характер теплообмена в зоне её контакта с поверхностью формы;

– количество выделяющихся из жидкого и кристаллического сплава газов зависит от глубины вакуума и продолжительности затвердевания отливки.

Формирование отливок под действием перепада атмосферного давления и понижения давления газа в полости формы (создание вакуума) способствует значительному улучшению качества (особенно тонкостенных отливок с толщинами вплоть до 0,5 мм), измельчению структуры и повышению физико-механических и эксплуатационных свойств, таких как герметичность, пневмо- и гидропрочность и др. Установлено, что для отливок из сплава AЛ4, AJI9 и др. с толщиной стенок 10 – 40 мм увеличение разрежения до 60 кПа способствует увеличению предела прочности материала отливки на 20 – 70 %, а относительного удлинения – в 2 раза и более.

Рис. 3.4. Установка для литья методом вакуумного всасывания

колес компрессоров:

1 – печь; 2 – металлопровод; 3 – стол разборки залитой формы;

4 – траверса; 5 – устройство для разборки формы; 6 – цилиндр

с герметичным колпаком; 7 – ресивер; 8 – вакуумный насос

Дальнейший рост разрежения может вызвать снижение механических свойств при неизменных тепловых параметрах.

Изготовление отливок (например, тонкостенных крышек, крыльчаток и т.п.) способом ЛВВ взамен литья в кокили позволяет снизить шероховатость поверхности отливок (в 5 – 8 раз), расход металла на литниковую систему и увеличить в 1,2 раза производительность труда за счёт сокращения продолжительности технологического процесса.

Дата добавления: 2015-08-13