Литьем под давлением

Сущность литья под давлением заклю­чается в изготовлении отливок в металли­ческих формах (пресс-формах) заполнени­ем расплавом под действием внешних сил, превосходящих силы гравитации. Затвер­девание отливки протекает под избыточ­ным давлением. После охлаждения отлив­ку извлекают из пресс-формы.

Отличительные особенности литья под давлением. Значительное давление на расплав (100 МПа и более) обеспечивает высокую скорость движения потока рас­плава в пресс-форме (0,5... 120 м/с). Форма заполняется за десятые и сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщиной стенки менее 1 мм.

Высокая скорость впуска расплава в полость пресс-формы не позволяет возду­ху и продуктам разложения смазочного материала полностью удалиться из полос­ти пресс-формы. Они попадают в расплав, что приводит к образованию газовоздуш­ной пористости и снижению плотности и герметичности отливок и пластических свойств сплава.

Высокая кинетическая энергия дви­жущего расплава и статическое давление на него в момент окончания заполнения полости пресс-формы способствуют полу­чению поверхностного слоя отливки с весьма малой шероховатостью.

Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом, отлив­кой и пресс-формой способствует измене­нию структуры в поверхностных слоях отливки, повышению ее прочности и т.д.

Давление, прикладываемое к расплаву при заполнении полости пресс-формы, позволяет регулировать продолжитель­ность заполнения и изменять количество теплоты, отводимой от расплава за время ее заполнения.

Для изготовления отливок литьем под давлением применяются специальные ма­шины литья под давлением с холодной (горизонтальной или вертикальной) и го­рячей камерами прессования.

Рис. 4.33. Схема процесса изготовления отливок на машинах литья под давлением с горизонталь­ной холодной камерой прессования

а) б) в)

На машинах с горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 4.33) порцию расплавленного металла заливают в камеру прессования 4 (рис. 4.33, а), которую плун­жером 5 под давлением 40... 100 МПа по­дают в полость пресс-формы (рис. 4.33, б), состоящей из неподвижной 3 и подвижной 1 полуформ. Внутреннюю полость в от­ливке получают стержнем 2. После за­твердевания отливки пресс-форма раскры­вается (рис. 4.33, в), стержень 2 извлекает­ся и отливка 7 выталкивателями б удаля­ется из рабочей полости пресс-формы. Перед заливкой пресс-форму нагревают до температуры 120... 320 °С. После удале­ния отливки рабочую поверхность пресс- формы обдувают воздухом и смазывают специальными материалами для преду­преждения приваривания отливки кпресс- форме. Воздух и газы удаляют через кана­лы глубиной 0,05... 0,15 мм и шириной 15 мм, расположенные в плоскости разъе­ма пресс-формы, или вакуумированием рабочей полости перед заливкой расплав­ленного металла. Такие машины приме­няют для изготовления отливок из мед­ных, алюминиевых, магниевых и цинко­вых сплавов массой до 45 кг.

Для уменьшения пористости в отлив­ках используется вакуумирование полости пресс-формы. Вакуумирование позволяет уменьшить количество воздуха и газов в полости формы, снизить их противодавле­ние при заполнении полости пресс-формы расплавом, что повышает плотность и герметичность, прочность и относитель­ное удлинение материала отливки.

Уменьшить воздушную пористость в отливках позволяет также продувка каме­ры прессования и полости пресс-формы кислородом до полного вытеснения воз­духа. При заполнении полости пресс- формы расплавом кислород вступает с ним в химическое взаимодействие, благо­даря чему большая часть кислорода рас­ходуется на окисление расплава, в резуль­тате в форме образуется вакуум, что зна­чительно уменьшает газосодержание от­ливки и снижает пористость.

Для уменьшения усадочной пористо­сти используется подпрессовка в конеч­ный момент прессования, вследствие чего повышаются механические свойства мате­риала отливок и возрастает их герметич­ность. Следует иметь в виду, что подпрес­совкаэффективна только в том случае, ес­ли время нарастания давления меньше вре­мени затвердевания расплава в отливке.

На машинах с горячей камерой прессо­вания (рис. 4.34) камера прессования 2 расположена в обогреваемом тигле 1 с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера 3 расплавленный металл через отверстие 4 заполняет каме­ру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10... 30 МПа заполняет по­лость пресс-формы 5. После затвердева­ния отливки плунжер возвращается в ис­ходное положение, остатки расплавленно­го металла из канала сливаются в камеру прессования, а отливка из пресс-формы

Рис. 4.34. Схема процесса изготовления отли­вок на машинах с горячей камерой прессования

удаляется выталкивателями 6. Такие ма­шины используют при изготовлении отли­вок из цинковых и магниевых сплавов массой от нескольких граммов до 25 кг.

При литье под давлением температуру заливки сплава выбирают на 10... 20 °С выше температуры ликвидуса.

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производст­вах отливок с минимальной толщиной стенок 0,8 мм, с высокой точностью раз­меров и малой шероховатостью поверхно­сти за счет точной обработки и тщатель­ного полирования рабочей полости пресс- формы; без механической обработки или с минимальными припусками, что резко сокращает объем механической обработки отливок; с высокой производительностью процесса.

Недостатки литья под давлением - вы­сокая стоимость пресс-форм и оборудова­ния; ограниченность габаритных размеров и массы отливок; наличие воздушной по­ристости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей, и др.

В настоящее время работают автомати­зированные установки литья под давлени­ем, в которых автоматически производятся смазывание пресс-форм, регулирование их теплового режима, подача расплавленного металла в камеру прессования, извлечение отливки и транспортирование ее к обрез­ному прессу для удаления литников.

Дата добавления: 2015-07-25