WinNavigator

Frigate

Norton Commander

WinNC

Dos Navigator

Servant Salamander

Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Специальные виды литья. Литье под давлением ( реферат). Литье под давлением реферат

Специальные виды литья. Литье под давлением ( реферат) :: Рефераты по металлургии

Литье под регулируемым давлением создает широкие возможности для управления заполнением формы расплавим. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатый воздух или газ под давлением Ризб>Ратм, то за счет разницы давлений расплав поднимется по металлопроводу 1 и заполнит форму 2 до уровня, соответствующего H=(pизб-pатм)/r. Такой способ заполнения называют литьем под низким давлением. Термин "низкое давление" используется потому, что для подъема расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление менее 0.1 МПа.

Установки для литья под регулируемым давлением - сложные динамические системы, позволяющие в широких пределах регулировать скорость заполнения формы расплавим. Использование таких установок позволяет заполнить формы тонкостенных 9600 оливок, изменить продолжительность заполнения отдельных участков формы отливок сложной конфигурации с переменной толщиной стенки с целью управления процессом теплообмена расплава и формы, добиваясь рациональной последовательности затвердевания отдельных частей отливки.

Литье под низким давлением

Тигель с расплавим в раздаточной печи (камере) установки герметично закрывают крышкой в которой установлен металопровод, изготовленный из жаростойкого материала. Металлопровод погружают в расплав так, что конец его не достает до конца тигля на 40-60 мм. Форму установленную на крышке, соединяют с металопроводом литниковой втулки. Полость в отливке может быть выполнена металлическим, оболочковым или песчаным стержнем. Преимущества и недостатки способа определяют рациональную область его применения и перспективы использования. литье под низким давлением наиболее широко применяют для изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных сплавов и сталей в серийном и массовом производстве. Особенности формирования отливки при литье под низким давлением. Заполнение форм расплавим при этом способе литья может осуществлятся со скоростями потока, которые можно регулировать в широком диапазоне. Для получения качественных отливок предпочтительно заполнять форму сплошным потоком, при скоростях, обеспечивающих качественное заполнение формы и исключающих захват воздуха расплавим, образование в отливках газовых раковин, попадание в них окисных пленок и неметалических включений. Однако уменьшение скорости потока, необходимое для сохранения его сплошности может вызвать преждевременное охлаждение и затвердевание расплава, т.е. до полного заполнения формы. Поэтому, как и в других литейных процессах, важно согласовывать гидравлические и тепловые режимы заполнения формы рассплавом. Тепловые условия формирования отливки создают возможность направленного затвердевания отливки и питания ее усадки. Части формы, расположенные на верхней плите рабочей камеры установки нагреваются до температуры большей, чем верхняя часть формы. Кроме того, через нижние сечения полости формы, расположенные ближе к металлопроводу, проходит большее количество расплава, чем через сечения, расположенные в верхней части, что существенно увеличивает разницу температур в нижней и верхней частях отливки. Поэтому массивные части отливки, требующие питания, располагают внизу формы, соединяют их массивными литниками с металлопроводом; вверху же формы располагают части отливки, не требующие питания. При литье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с возможно меньшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С уменьшением толщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру заливки принимают большей. Литниковые системы конструируют с учетом литейных свойств сплава и конструкции отливки. Для отливок простой конфигурации литниковая система может состоять из одного литника, непосредственно примыкающего к массивной части, для более сложных тонкостенных отливок - из литника, литниковых ходов, коллектора и питателей.

Литье с противодавлением

Литье с противодавлением позволяет уменьшить выделение газов из расплава, улучшить питание отливок и вследствие этого повысить их герметичность, а также механические свойства. Этот способ литья дает наибольший эффект при изготовлении отливок с массивными стенками равномерной толщины из алюминиевых и магниевых сплавов, кристаллизующихся в широком интервале температур. Использование второй стадии процесса - кристаллизации под всесторонним избыточным давлением для тонкостенных отливок не всегда приводит к заметному улучшению свойств. Это объясняется тем, что продолжительность кристаллизации тонкостенных отливок мала и отливка затвердевает прежде, чем давление в верхней камере установки достигнет необходимой величины.

В производстве используют установки двух основных разновидностей. Установки первого типа имеют две камеры: нижнюю и верхнюю. Нижняя камера представляет собой раздаточную печь с электрическим или газовым обогревом, в которой располагается тигель с расплавим. Верхняя камера расположена на крышке нижней камеры, в крышке установлен металлопровод. Форму устанавливают и закрепляют в камере так, чтобы литник соединялся прижимами с крышкой. Полость верхней камеры через вакуум-привод соединена с ресивером, в котором насосом создается разряжение, регулируемое системой управления. В начальный момент клапан управления открывается, в верхней камере создается разряжение, и расплав вследствие разницы давлений в камерах по металлопроводу поднимается и заполняет полость формы. После затвердевания отливки клапан системы управления соединяет полость верхней камеры с атмосферой, давление в обеих камерах становится одинаковым, а остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода в тигель. Верхняя камера снимается, форма с отливкой извлекается и цикл может повторятся. Установки такого типа используют обычно для улучшения заполнения форм тонкостенных сложных фасонных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов с толщиной стенки 2-2.5мм, а иногда и до 1-1.5мм. Особенности формирования отливки. форма может заполнятся расплавим с тебуемой скоростью, плавно, без разбрызгивания, сплошным фронтом; расплав, заполнивший форму, затвердевает в условиях вакуума; газы, содержащиеся в расплаве, могут из него выделяться, благодаря чему создаются условия для получения отливок без газовых раковин и пористости. Для получения плотных отливок без усадочных дефектов необходимо согласовывать интенсивности затвердевания и питания отливки. Обычно при литье вакуумным всасыванием слитков, втулок, расплав засасывают в тонкостенный металлический водоохлаждаемый катализатор, благодаря чему отливка отливка затвердевает с высокой скоростью.

markmet.ru

Курсовая работа - Специальные виды литья. Литье под давлением

Московский Государственный Авиационный Технологический Университет имени К.Э.Циолковского

Кафедра: Технология литейного производства

Литье под регулируемым давлением

Студент группы 1МТСВ-3-8 Мошкин Ю.Б.

Преподаватель Бобрышев Б.Л.

Москва, 1995 год.

К литью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность которых заключается в том, что заполнение полости формы расплавим и затвердевание отливки происходит под действием избыточного давления воздуха или газа.

Литье под регулируемым давлением создает широкие возможности для управления заполнением формы расплавим. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатый воздух или газ под давлением Ризб>Ратм, то за счет разницы давлений расплав поднимется по металлопроводу 1 и заполнит форму 2 до уровня, соответствующего H=(pизб -pатм )/r. Такой способ заполнения называют литьем под низким давлением. Термин «низкое давление» используется потому, что для подъема расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление менее 0.1 МПа.

Если в герметичной камере б установок создавать вакуум, а в камере а давление поддерживать равное атмосферному, то заполнение формы произойдет за счет разницы давлений Ратм-Р. Такой способ заполнения называют литьем вакуумным всасыванием .

Используя схему установки аналогичную данной можно осуществить заполнение формы иначе. Положим, что в камерах а и б вначале создано одинаковое, но больше атмосферного давление воздуха или газа Рк>Ратм. Затем подача воздуха в камеру б прекращается, а в камеру а продолжается; давление в камере а повышается до Рк+DР. Тогда металл будет подниматься по металлопроводу вследствие разницы давлений Ра-Рб, т.е. аналогично тому, как и при литье под низким давлением. Того же результата можно достичь, если понижать давление в камере б, оставляя постоянным давление в камере а. Такие процессы называют литьем под низким давлением с противодавлением .

Установки для литья под регулируемым давлением — сложные динамические системы, позволяющие в широких пределах регулировать скорость заполнения формы расплавим. Использование таких установок позволяет заполнить формы тонкостенных 9600 оливок, изменить продолжительность заполнения отдельных участков формы отливок сложной конфигурации с переменной толщиной стенки с целью управления процессом теплообмена расплава и формы, добиваясь рациональной последовательности затвердевания отдельных частей отливки.

Приложение давления на затвердевающий расплав позволяет улучшить условия питания, усадки отливки, повысить ее качество — механические свойства и герметичность. В рассматриваемых процессах после заполнения формы давление действует на расплав, который из тигля через металлопровод поступает в затвердевающую отливку и питает ее. Благодаря этому усадочная пористость в таких отливках уменьшается, плотность и механические свойства возрастают.

Литье под регулируемым давлением осуществляется на установках так, что процесс заполнения формы расплавим — самая трудоемкая и неприятная с точки зрения охраны труда и техники безопасности операция — выполняется автоматически. Конструкции установок и машин для этих литейных процессов обеспечивают также автоматизацию операций сборки и раскрытия форм, выталкивания отливки и ее удаления из формы. Таким образом, процессы литья под регулируемым давлением позволяют повысить качество отливок и обеспечить автоматизацию их производства.

В практике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под регулируемым давлением: литье под низким давлением, литье под низким давлением с противодавлением, литье вакуумным всасыванием, литье вакуумным всасыванием с кристаллизацией под давлением (вакуумно — компрессионное литье).

Литье под низким давлением

Воздух или инертный газ под давлением до 0.1МПа через систему регулирования поступает по трубопроводу внутрь камеры установки и атмосферным давлением расплав поступает в форму снизу через металопровод, литник и коллектор со скоростью, регулируемой давлением в камере установки. По окончании заполнения формы и затвердевания отливки автоматически открывается клапан, соединяющий камеру установки с атмосферой. Давление воздуха в камере снижается до атмосферного и незатвердевший расплав из металопровода сливается в тигель. После этого форма раскрывается, отливка извлекается и цикл повторяется.

Основными преимуществами процесса литья под низким давлением являются: автоматизация трудоемкой операции заливки формы; возможность регулирования скорости потока расплава в полости формы изменением давления в камере установки; улучшение питания отливки; снижение расхода металла на литниковую систему.

Основные недостатки невысокая стойкость части металлопровода, погруженной в расплав, что затрудняет использование способа литья для сплавов с высокой температурой плавления; сложность системы регулирования скорости потока расплава в форме, вызванная динамическими процессами, происходящими в установке при заполнении ее камеры воздухом, нестабильностью утечек воздуха через уплотнения, понижением уровня расплава в установке по мере изготовления отливок; возможность ухудшения качества сплава при длительной выдержке в тигле установки; сложность эксплуатации и наладки установок.

Преимущества и недостатки способа определяют рациональную область его применения и перспективы использования. Литье под низким давлением наиболее широко применяют для изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных сплавов и сталей в серийном и массовом производстве.

Особенности формирования отливки при литье под низким давлением. Заполнение форм расплавим при этом способе литья может осуществлятся со скоростями потока, которые можно регулировать в широком диапазоне. Для получения качественных отливок предпочтительно заполнять форму сплошным потоком, при скоростях, обеспечивающих качественное заполнение формы и исключающих захват воздуха расплавим, образование в отливках газовых раковин, попадание в них окисных пленок и неметалических включений. Однако уменьшение скорости потока, необходимое для сохранения его сплошности может вызвать преждевременное охлаждение и затвердевание расплава, т.е. до полного заполнения формы. Поэтому, как и в других литейных процессах, важно согласовывать гидравлические и тепловые режимы заполнения формы рассплавом.

В зависимости от сочетания конструктивных и пневматических параметров установки движение расплава в металлопроводе и литейной форме при заполнении может происходить как при возрастающей скорости потока, так и при колебательном ее изменении. Колебательный характер изменения скорости отрицательно влияет на качество отливок, поэтому конструкция установки и режим работы ее пневмосистемы, а также конструкция вентиляционной системы формы должны способствовать гашению колебаний скорости.

Основными конструктивными параметрами установки являются: объем рабочего пространства камеры, площадь поперечного сечения отверстия металлопровода, площадь зеркала расплава в тигле.

Увеличение объема рабочего пространства камеры установки увеличивает скорость потока, способствует гашению колебаний, но полностью их не исключает.

Уменьшение площади сечения отверстия металлопровода в установках с объемом рабочего пространства менее 0.07 м3 приводит к резкому гашению колебаний и увеличению скорости течения расплава, в установках с объемом рабочего пространства более 0.4 м3 увеличение площади сечения отверстия металлопровода не влияет на характер движения потока и скорость расплава на входе в форму.

Увеличение площади зеркала расплава в тигле при условии постоянства массы расплава в нем способствует спокойному заполнению. Поэтому установки с тиглем ванного типа, в которых зеркало расплава достаточно велико, более предпочтительны, так как обеспечивают устойчивый режим работы.

Увеличение гидравлического сопротивления на входе расплава в металлопровод приводит к снижению ускорения расплава в начале заполнения и гасит возникающие колебания.

Важное значение для обеспечения постоянства заданной скорости от заливке к заливке, т.е. по мере понижения уровня расплава в тигле, имеет система управления подачей воздуха в камеру установки. Системы регулирования по величине давления целесообразно использовать только в установках ванного типа. При этом точность регулирования должна быть в пределах 0.01-0.05МПа; это обеспечивает поддержание скорости заливки с погрешностью 10-15%. Для установок ванного типа используют дроссельные системы регулирования.

Конструкция полости формы и конструкция ее вентиляционной системы также оказывают влияние на характер движения расплава в полости формы. При заполнении форм сложных отливок с ребрами, бобышками создаются условия для захвата воздуха потоком расплава. Гидравлическое сопротивление полости формы оказывает существенное влияние на характер движения потока. Конструкция вентиляционной системывлияет на характер движения потокарасплава в полости формы и металлопроводе. Уменьшение площади вентиляционных каналов приводит к возрастанию противодавления воздуха в полости формы, способствует гашению колебаний и снижает скорость потока расплава.

Тепловые условия формирования отливки создают возможность направленного затвердевания отливки и питания ее усадки. Части формы, расположенные на верхней плите рабочей камеры установки нагреваются до температуры большей, чем верхняя часть формы. Кроме того, через нижние сечения полости формы, расположенные ближе к металлопроводу, проходит большее количество расплава, чем через сечения, расположенные в верхней части, что существенно увеличивает разницу температур в нижней и верхней частях отливки. Поэтому массивные части отливки, требующие питания, располагают внизу формы, соединяют их массивными литниками с металлопроводом; вверху же формы располагают части отливки, не требующие питания.

Статическое давление на расплав по окончании заполнения формы улучшает контакт затвердевающей корочки и поверхности формы, вследствие чего увеличивается скорость затвердевания отливки. Вместе с тем давление воздуха на расплав в тигле способствует постоянной подпитке усаживающейся отливки, в результате чего уменьшается усадочная пористость, возрастает плотность и повышаются механические свойства отливки.

Избыточное давление в потоке расплава при заполнении формы больше, чем при гравитационной заливке, и гидравлический удар, который может возникнуть при окончании заполнения формы, приводит к прониканию расплава в поры песчаного стержня, появлению механического пригара на отливках.

При литье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с возможно меньшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С уменьшением толщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру заливки принимают большей. Литниковые системы конструируют с учетом литейных свойств сплава и конструкции отливки. Для отливок простой конфигурации литниковая система может состоять из одного литника, непосредственно примыкающего к массивной части, для более сложных тонкостенных отливок — из литника, литниковых ходов, коллектора и питателей.

Литье с противодавлением

Развитие литья под низким давлением является литье с противодавлением. Установка для литья с противодавлением состоит из двух камер. В камере, устройство которой подобно герметической камере установки литья под низким давлением, располагается тигель с расплавим. В камере находится форма, обычно металлическая. Камеры разделны герметичной крышкой, через нее проходит металлопровод, соединяющий тигель и форму. Эти камеры прочно соединены друг с другом зажимами.

Давление воздуха, под которым происходит заполнение формы расплавим, будет будет соответственно равно разнице давлений в нижней Ра и верхней Рб камерах установки: DР=Ра-Рб. Скорость подъема расплава в металлопроводе и полости формы так же, как и при литье под низким давлением, будет зависеть от всей совокупности рассмотренных выше конструктивных и пневматических характеристик системы, определяющих скорость нарастания разницы давлений DР, во время работы установки.

Литье с противодавлением позволяет уменьшить выделение газов из расплава, улучшить питание отливок и вследствие этого повысить их герметичность, а также механические свойства. Этот способ литья дает наибольший эффект при изготовлении отливок с массивными стенками равномерной толщины из алюминиевых и магниевых сплавов, кристаллизующихся в широком интервале температур. Использование второй стадии процесса — кристаллизации под всесторонним избыточным давлением для тонкостенных отливок не всегда приводит к заметному улучшению свойств. Это объясняется тем, что продолжительность кристаллизации тонкостенных отливок мала и отливка затвердевает прежде, чем давление в верхней камере установки достигнет необходимой величины.

Литье вакуумным всасыванием

Сущность процесса литья вакуумным всасыванием состоит в том, что расплав под действием разряжения, создаваемого в полости формы, заполняет ее и затвердевает, образуя отливку. Изменением разности между атмосферным давлением и давлением в полости формы можно регулировать скорость заполнения формы расплавим, управляя этим процессом. Вакуумирование полости форм при заливке позволяет заполнить формы тонкостенных отливок с толщиной стенки 1-1.5 мм, исключить попадание воздуха в расплав, повысить точность, и механические свойства отливок.

В производстве используют установки двух основных разновидностей.

Установки первого типа имеют две камеры: нижнюю и верхнюю. Нижняя камера представляет собой раздаточную печь с электрическим или газовым обогревом, в которой располагается тигель с расплавим. Верхняя камера расположена на крышке нижней камеры, в крышке установлен металлопровод. Форму устанавливают и закрепляют в камере так, чтобы литник соединялся прижимами с крышкой. Полость верхней камеры через вакуум-привод соединена с ресивером, в котором насосом создается разряжение, регулируемое системой управления. В начальный момент клапан управления открывается, в верхней камере создается разряжение, и расплав вследствие разницы давлений в камерах по металлопроводу поднимается и заполняет полость формы. После затвердевания отливки клапан системы управления соединяет полость верхней камеры с атмосферой, давление в обеих камерах становится одинаковым, а остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода в тигель. Верхняя камера снимается, форма с отливкой извлекается и цикл может повторятся.

Установки такого типа используют обычно для улучшения заполнения форм тонкостенных сложных фасонных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов с толщиной стенки 2-2.5мм, а иногда и до 1-1.5мм.

Установки второго типа используют для отливки втулок, слитков и заготовок простой конфигурации в водоохлаждаемых системах кристаллизаторы. Носок металлического водоохлаждаемого кристаллизатора погружается в рассплав, находящийся в тигле раздаточной печи. Рабочая полость кристаллизатора, оразующая отливку, соединяется вакуумом-проводом с вакуумным ресивером. Разряжение в системе создается вакуумом-насосом и регулируется натекателем. Поворотом распределительного крана рабочая полость кристаллизатора соединяется в вакуумным ресивером. В полости кристаллизатора создается разрежение, и расплав всасывается внутрь кристаллизатора, поднимаясь на высоту, пропорциональную разрежению hрт и обратно пропорционально ее плотности. После затвердевания отливки носок кристаллизатора извлекают из ванны расплава, поворотом крана, рабочую полость соединяют с атмосферой и отливка выпадает из кристаллизатора в приемный короб.

Особенности формирования отливки. Форма может заполнятся расплавим с тебуемой скоростью, плавно, без разбрызгивания, сплошным фронтом; расплав, заполнивший форму, затвердевает в условиях вакуума; газы, содержащиеся в расплаве, могут из него выделяться, благодаря чему создаются условия для получения отливок без газовых раковин и пористости. Для получения плотных отливок без усадочных дефектов необходимо согласовывать интенсивности затвердевания и питания отливки.

Обычно при литье вакуумным всасыванием слитков, втулок, расплав засасывают в тонкостенный металлический водоохлаждаемый катализатор, благодаря чему отливка отливка затвердевает с высокой скоростью.

Таким способом можно получать тонкостенные отливки типа втулок без стержней. В этом случае после всасывания расплава в кристаллизатор и намораживания на внутренних стенках кристализатора корочки твердого металла заданной толщины вакуум отключается и незатвердевший расплав сливается обратно в тигель. Таким образом получают плотные заготовки втулок без газовых и усадочных раковин и пористости. Способ позволяет получать отливки из легких цветных и медных сплавов, чугуна и стали. Наиболее часто этот способ исползуетсядля литья заготовок втулок, вкладышей, подшипников скольжения из дорогостоящих медных сталей. При этом наиболее ярко проявляются основные преимущества данного способа: спокойное заполнение формы расплавим с регулируемой скоростью, сокращение расхода металла в следствии устранения литников и прибылей, автоматизация процесса заполнения формы.

www.ronl.ru

Литье | Рефераты KM.RU

Литье

Введение.

Процесс литья под давлением имеет более чем вековую историю. Главными его преимуществами является возможность получения заготовок с минимальными припусками на механическую обработку или без неё и минимальной шероховатостью необработанных поверхностей, обеспечение высокой производительности и низкой трудоёмкости изготовления деталей.

В 1940г. завод «Красная Пресня» изготовил машину мод. ЛД-7 с вертикальной камерой прессования - это было началом отечественного производства необходимого для литья под давлением оборудования. Позже этим же заводом было освоено производство машин с горизонтальной холодной камерой прессования. Машины такого типа нашли наибольшее распространение в промышленности. Это объясняется простотой и надежностью конструкции такой камеры. Кроме тою, в машинах с горизонтальной холодной камерой прессования потери теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем в машинах с вертикальной камерой, в результате исключения литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость и осуществить эффективную подпрессовку отливки после окончания заполнения формы. Машины с горизонтальной камерой прессования имеют более высокую производительность, чем машины с вертикальной камерой, так как поршень выталкивает пресс-остаток в момент раскрытия пресс-формы без дополнительных затрат времени.

Отечественное машиностроение выпускает машины с холодной горизонтальной камерой прессования с усилием запирания 1000— 35000 кН. Большая часть современных машин имеет механизм прессования с мультипликацией давления рабочей жидкости в период подпрессовки.

Дальнейшее совершенствование машин для литья под давлением направлено по пути повышения скоростей движения прессующего поршня с бесступенчатым регулированием скорости на различных этапах заполнения пресс-формы при одновременном снижении гидравлического удара в момент перехода от заполнения к подпрессовке. Отечественная промышленность выпускает в основном машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования и автоматизированные комплексы и линии на их базе. Молдавское ПО «Точлитмаш» специализируется на выпуске машин с усилием запирания до 6000 кН, а ПО «Сиблитмаш» - до 35000 кН.

За рубежом машины литья под давлением и автоматизированные комплексы на их базе выпускают фирмы Vihorlat Snina (ЧССР), Litostroj (Югославия), фирма Buhler (Швейцария), JDRA, Itallpress (Италия), Frech (ФРГ), Ube, Toshiba (Япония), Lester, Gabler (США).

Сущность литья под давлением.

Выполняют машинным способом в металлические формы, называемые пресс-формами. Заполнение металлом пресс формы осуществляют после её смыкания через литниковые каналы, которые соединяют рабочую полость пресс-формы с камерой прессования машины для литья под давлением. Наружные очертания отливки образуются рабочей поверхностью сомкнутой пресс-формы, а внутренние отверстия и полости получают при помощи металлических стержней, которые извлекают из затвердевшей отливки в момент раскрытия пресс-формы. Стержни имеют механически привод в виде реек, шестерен, зубатых секторов, клиньев, эксцентриков, кинематически связанных с механизмом раскрытия пресс формы.

Металл заливают в камеру прессования и запрессовывают внутрь рабочей полости пресс-формы. После кристаллизации отливки происходит раскрытие пресс-формы для извлечения отливки, при этом отдельная часть остается неподвижной, а остальные части отводятся гидроприводом. Отливка удерживается в подвижной части и перемещается с ней до соприкосновения с выталкивателями, которые выталкивают отливку из подвижной части пресс-формы. Отливка может быть извлечена из раскрытой пресс формы при помощи манипулятора или робота. Для предотвращения сваривания рабочей поверхности пресс-формы с отливкой и облегчения извлечения отливки полость пресс-формы покрывают составами в виде паст или распыляющих жидкостей, содержащих порошки металлов, графит, сульфид молибдена.

Преимущественно используют сплавы на основе меди, алюминия, цинка, свинца, сурьмы, которые оказывают незначительное тепловое воздействие на пресс-формы. Разгар и деформация пресс-форм приводят к потере точности и чистоты поверхности отливок. Для сохранения постоянства размеров пресс-формы делают водоохлаждение. В последнее время все шире начинают использоваться тугоплавкие сплавы, например, стали, требующие очень дорогих пресс-форм с жаропрочными вставками из сплавов на основе молибдена. Внутренние полости в отрезках поучают при помощи латунных стержней. После кристаллизации стальной отливки латунный стержень остаётся внутри неё, при высокотемпературном отжиге он выплавляется из отливки, оставляя после себя полость.

Опивки, полученные литьём под давлением, отличаются чистотой поверхности и точностью, соответствующей 4 классу. Допуски на размеры находятся в пределах от ±0,075 до ±0,18 мм. Литьё под давлением экономически целесообразно для крупносерийного и массового производства точных отливок из легкоплавких сплавов. Трудоёмкость изготовления отливок литьём под давлением в литейных цехах снижается в 10-12 раз, трудоёмкость механической обработки снижается в 5-8 раз. Данный способ литья нашёл широкое применение в автомобильной, авиационной, электротехнической, приборостроительной, санитарно-технической отраслях промышленности.

Часто отливки, изготовленные литьём под давлением, армируют для упрочнения. Конструктивные элементы из других более прочных или износостойких сплавов предварительно получают механической обработкой или холодной листовой штамповкой и вкладывают в пресс-форму перед заполнением её металлом. При литье год давлением цинковых сплавов пресс-формы выдерживают без разрушения и потери точности 1 млн. заполнении металлом, магниевых сплавов - 250 тыс. заполнений, алюминиевых сплавов - 100 тыс., медных ставов - 5000 заполнений.

Процесс формирования опивки проходит 3 этапа:

сплав с большой скоростью (до 50 м/с) за короткое время (0,01 - 0,6 с) заполняет полость пресс-формы, перемещаясь с воздухом и парами смазки, находящимися в полости формы, образуя металловоздушную смесь;

в момент окончания заполнения пресс-формы происходит кратковременный и сильный гидравлический удар, прижимающий металл к поверхности пресс-формы, и поверхностный слои отливки (0,2 мм) получается очень плотным и мелкокристаллическим; подвижная половина пресс-формы под воздействием гидроудара отходит и на отливке по разъёму пресс-формы образуется заусенец;

кристаллизация отливки происходит с большой скоростью, что приводит к недостаточному питанию отливки жидким расплавом, но дефектов усадочного происхождения в отливках не наблюдается, т. к. газы в порах находятся под большим давлением и, расширяясь, способствуют полному заполнению полости пресс-формы металлом, повышая точность отливки, однако механические свойства металла и особенно его пластичность ухудшаются.

Газовые поры, находящиеся под плотной литейной коркой, не позволяют выполнять термическую обработку отливок из цветных сплавов, так как при высоких температурах газы расширяются и поры увеличивают свой объём, образуя пузыри и вспучины на поверхности отливок. Для снижения пористости отливок в практике полость пресс-формы и расплавленный металл вакуумируют или воздух в рабочей полости пресс формы замещают кислородом, который не смешивается с металлом а образует тонкие окисные плёнки на поверхности отливки, не снижая её качества.

Машины для литья под давлением бывают 2 типов - компрессорные и поршневые. Наибольшее распространение получили поршневые машины с холодной и горячей камерой прессования. Горячая камера прессования находится внутри тигля с расплавленным металлом, а холодная - отдельно от расплавленного металла и располагается горизонтально или вертикально. Современные машины для литья под давлением имеют полностью автоматизированный рабочий цикл с программным управлением, автоматизированы регулировка усилия смыкания пресс-форм, изменение скорости прессования, блокировка узлов при появлении неисправностей в машине.

Поршневые машины с холодной горизонтальной камерой прессования (рис. 1, а) имеют пресс-форму, состоящую из 2 частей. Половина пресс-формы 1 крепится к подвижной плите машины, а половина 3 — к неподвижной 4. Стержни, образующие полости в отливках, чаще находятся в подвижной половине для удобства их извлечения из отливки. Подвижная полуформа 1 с большим усилием прижимается к неподвижной 3. Затем доза жидкого металла 5 заливается в камеру прессования 7 и впрессовывается плунжером 6 в рабочую полость пресс-формы 2. После кристаллизации сплава подвижная часть пресс-формы 1 отходит, и отливка выталкивателями 8, которые крепятся на плите, расположенной за подвижной полуформой, выталкивается на конвейер или в тару.

Общий вид машины для литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования приведен на рис 1, г. Неподвижная часть пресс формы крепится к плите 4, а подвижная — к плите 3, которая перемещается по направляющим штангам 2 гидроприводом с рычажным механизмом. Запрессовывание металла в литейную форму производится плунжером 5, который входит в камеру прессования, расположенную в плите 4 Плунжер 5 перемещается в осевом направлении гидроприводом 6. Гидросистема машины для плавности работы II поддержания постоянным высокого давления имеет ресивер 7. Все механизмы и агрегаты машины объединены жесткой станиной 8. На рис 1 показана отливка блока цилиндров, полученная на машине такого типа.

Поршневые машины с холодной вертикальной камерой прессования (рис. 1, б) имеют пресс форму, аналогичную по конструкции пресс форме предыдущей машины, состоящую из подвижной части 1 и неподвижной 3, но металл поступает в неё из вертикальной камеры 6. В камере прессования 6 перемещаются верхний плунжер 4 и нижняя пята 7. Верхний плунжер выходит за пределы камеры прессования, а в образовавшееся отверстие заливается доза металла 5 на поверхность пяты 7, которая перекрывает отверстие литниковой системы 8, соединяющее рабочую полость 2 пресс-формы с камерой прессования 6. Затем верхний плунжер 4 начинает сжимать металл, и под этим давлением пята 7 опускается и открывает отверстие литниковой системы 8. Металл под большим давлением и с большой скоростью впрыскивается в рабочую полость 2 пресс-формы.

Рис 1. Схемы процессов и машина для литья под давлением.

а - с горизонтальной холодной камерой прессования, б - с вертикальной холодной камерой прессования, в - с горячей камерой прессования; г - машина с горизонтальной холодной камерой.

Для создания избыточного давления необходима доза металла, несколько большая, чем требуется для отливки, поэтому между верхним плунжером и пятой остается пресс остаток в виде цилиндра. При поднятии верхнего плунжера нижняя пята также начинает подниматься вверх, срезает пресс остаток и выводит его за пределы камеры прессования, а затем опускается в исходное положение (до перекрытия отверстия литниковой системы). Подвижная часть пресс формы 1 отходит, и отливка извлекается при помощи выталкивателей 9. После извлечения отливки и закрытия пресс-формы цикл повторяется вновь.

Поршневые машины с горячей камерой прессования (рис. 1, в) оснащены тигельной печью 9, в которой в течение рабочей смены находится расплавленным металл 7. Сама камера прессования 8 помещена в тигле непосредственно в расплавленном металле. Когда прессующий плунжер 6 поднят, то расплавленный металл через отверстия в камере заполняет ее, а при движении плунжера 6 вниз перекрываются впускные отверстия и металл под давлением поступает в рабочую полость 2 пресс-формы, присоединенной к камере прессования через переходной мундштук 5. После кристаллизации сплава в полости 2 подвижная полуформа 1 отходит, толкатели 10 упираются в неподвижную плиту н отливка выталкивается. Затем подвижная полуформа 1 смыкается с неподвижной 3, закрепленной на плите 4, а плунжер 6 поднимается, камера 8 заполняется из тигеля метллом 7, и цикл повторяется. На таких машинах можно получать мелкие и сложные отливки из цинковых, оловянных, свинцово-сурьмянистых и других легкоплавких сплавов.

2. Литьё под низким давлением.

Применяют для получения крупных тонкостенных корпусных заготовок из легкоплавких сплавов. Расплавленный металл 1 (рис. 2) из плавильного тигля 2, который нагревается электронагревателями 3, под давлением инертного газа или воздуха 0,1—0,8 кгс/см2 (0,01—0,08 МН/м2) выжимается по металлопроводу 4 в рабочую полость формы 5, где он кристаллизуется в пространстве между формой 6 и стержнем 7. Стержень может быть из обычной стержневой песчаной смеси. Давление инертного газа должно быть невысоким по той причине, что площадь зеркала расплавленного металла в тигле 2 во много раз больше площади металлопровода 4. Незначительное перемещение металла в тигле вызывает высокий подъем жидкого металла внутри металлопровода и в литейной форме. После кристаллизации отливки, давление инертного газа снимается, литейная форма, раскрывается и из неё извлекают отливку.

Рис. 2. Установка для литья под низким давлением.

3. Основные характеристики процесса.

При литье под давлением основными факторами, определяющими формирование отливки, являются давление в камере прессования и пресс-форме, скорости движения поршня и впуска жидкого металла в форму, параметры литниково-вентиляционной системы, температуры заливаемого металла и формы, режимы смазывания и охлаждения рабочей полости формы и камеры прессования.

Совокупность таких параметров, как давление в потоке металла, скорость движения металла, противодавление, возникающее вследствие затрудненного удаления воздуха и газообразных продуктов сгорания смазочного материала, образует гидродинамический режим формирования отливки. Температуры заливаемого сплава и формы, продолжительность заполнения и подпрессовки, а также темп работы определяют тепловой режим процесса.

От правильного выбора технологических режимов заполнения и подпрессовки, определяющих конструкцию пресс-формы, тип и мощность машины для литья под давлением, зависит качество отливок.

Гидродинамический режим формирования отливки.

Создает кинетику заполнения, газовый режим формы, характер распределения газовых включений в отливке и качество рельефа её поверхности. Давление в потоке металла возникает в результате сопротивления движению металла при прохождении его через тонкие сечения полости пресс-формы и обтекании стержней, при поворотах, сужениях и расширениях потока. В случае отсутствия сопротивления величина гидродинамического давления в потоке определяется противодавлением воздуха и газов, удаление которых затруднено из-за невозможности выполнения вентиляционных каналов большого сечения.

Чёткость оформления рельефа и шероховатость поверхности отливки зависят от кинетической энергии потока. В момент окончания его движения создается гидродинамическое давление на стенки пресс-формы:

Рф = pм Vф

где pм — плотность жидкого металла;

Vф — скорость потока в пресс-форме.

Высокая скорость впускаемого потока (скорость впуска) соответствует получению тонкостенных крупногабаритных отливок сложных очертаний. Высокие скорости впуска и потока в пресс-форме создаются в результате быстрого перемещения прессующего поршня. Для преодоления сопротивления затвердевающей массы металла в тонких сечениях оформляющей полости, а также сопротивления газов, остающихся в отливке, необходимо высокое гидростатическое давление. Оно передается от прессующего поршня через литниковый питающий канал. Чем позже затвердеет питатель, тем продолжительнее действие давления. Процесс передачи гидростатического давления в полость пресс-формы называется подпрессовкой. Использование утолщенных питателей позволяет осуществить подпрессовку и питание отливки жидким металлом в период кристаллизации и тем самым устранить усадочные раковины.

Максимальное усилие подпрессовки должно развиваться прессующим механизмом машины не в момент начала затвердевания отливки, а почти сразу после окончания заполнения пресс-формы.

Характер движения металла в оформляющей полости зависит от скорости выпуска, соотношения толщины питателя и отливки, вязкости и поверхностного натяжения заливаемого сплава, тепловых условий его взаимодействия со стенками пресс-формы. На основе скоростных киносъёмок процесса движения металла в прозрачной пресс-форме установлено, что при литье с малыми скоростями выпуска возможно заполнение даже ламинарным потоком, со средними скоростями – сплошное турбулентное заполнение. При высоких скоростях выпуска поток разбивается, заполнение становится дисперсным. Однако заполнение полости форм ламинарным, турбулентным или дисперсным потоком возможно лишь при получении образцов или отливки простой формы.

Большая часть отливок, используемых в машиностроении и приборостроении, имеет сложную конфигурацию с утолщениями, бобышками, приливами и переходами, поэтому даже дисперсное заполнение в чистом виде наблюдается редко. Реальное заполнение отливок сложной конфигурации - последовательное превращение дисперсного потока, образовавшегося в месте удара струи о стенку форы, в сплошной турбулентной подпор.

Таким образом, часть полости формы заполняется дисперсным потоком, а удаленные от питателя сечения полости заполняются сплошным турбулентным потоком. Соотношение дисперсных и турбулентных потоков зависит от скорости впуска, толщины отливки и сложности конфигурации, главным образом от числа поворотов в полости формы.

Тепловой режим процесса формирования отливки при литье под давлением.

Обеспечивает подвижность сплава как в период заполнения формы, так и в процессе подпрессовки. Он связан с высокой интенсивностью теплового взаимодействия жидкого металла со стенками массивной пресс-формы.

Процесс охлаждения металла можно разделить на 2 периода. 1 - охлаждение жидкого металла при движении его в литниковой системе и оформляющей жидкости. На этом этапе важно правильно выбрать продолжительность заполнения, чтобы предупредить образование неслитин, пористости и оксидных плен. 2 период - затвердевание металла после заполнения пресс-формы. На этом этапе необходимо создать условия направленного затвердевания металла отливки. Соблюдение принципов направленного затвердевания зависит от технологичности конструкции отливки, температуры заливаемого сплава и температуры пресс-формы.

Тепловой режим определяет не только качество отливок, но и стойкость формы. Одна из основных причин разрушения поверхностных слоёв матриц и пуансонов и появление на отливках так называемых следов разгара формы—это возникновение температурных напряжений во вкладыше. Долговечность пресс-формы, как показали результаты исследований В. Т. Рождественского, зависит от величины максимальных температурных напряжений и коэффициента линейного температурного расширения материала пресс-формы. Кроме того, она снижается из-за активного силового взаимодействия между охлаждающимся сплавом и нагревающимися рабочими частями формы.

Тепловой режим, определяющий условия формирования отливки, связан с высокой скоростью затвердевания жидкого металла, которая возрастает при охлаждении формы водой или терморегулирующей жидкостью. Терморегулирование рабочей полости пресс-формы необходимо для стабилизации и выравнивания тепловых условий в различных по толщине сечениях отливки.

Для обеспечения свариваемости отдельных потоков металла до его затвердевания с целью предупреждения неслитин, пористости и оксидных плен продолжительность заполнения не должна превышать доли секунды. При разработке теплового режима большое значение имеет расчет продолжительности заполнения формы. Как отмечалось выше, отливки сложной конфигурации заполняются последовательно дисперсно-турбулентным потоком. В этом случае продолжительность заполнения Тзап определяется при условии, что дисперсный характер движения соответствует первому периоду заполнения, а турбулентный — второму. По продолжительности заполнения, определенной на основании рассмотрения тепловых условий в форме, подсчитывают технологическую скорость прессования:

Vпр = mотл/(рм Fпр тзап)

где mотл — масса отливки;

Fпр — площадь поперечного сечения камеры прессования.

При создании благоприятных тепловых условий, обеспечивающих сохранение жидкотекучести металла в литниковых каналах и полости формы, особенно в наиболее тонких её сечениях, возможно осуществить подпрессовку. Наиболее эффективно она используется на машинах с горизонтальной камерой прессования. Подпрессовка в процессе кристаллизации сплава сжимает газовые включения, уменьшает усадочную пористость и улучшает структуру металла.

Эффективность подпрессовки зависит от продолжительности достижения максимального значения давления в процессе кристаллизации сплава. Чем меньше это время, тем выше её эффект. Современные гидравлические схемы машин литья под давлением позволяют добиться снижения времени подпрессовки до 0,016 с. На основании расчёта гидродинамического и теплового режимов процесса определяют параметры прессующего механизма машины литья под давлением. Машины для литья под давлением должны иметь механизм или систему подачи рабочей жидкости в прессующий цилиндр, обеспечивающую заданное конечное давление при подпрессовке. Чаще всего для этого используют мультиплицирующие механизмы, которые позволяют не только повысить давление, но и уменьшить пиковое давление гидравлического удара.

Раскрытие и закрытие пресс-формы осуществляются запирающим механизмом, который одновременно используется и для выталкивания отливки. В современных конструкциях машин литья под давлением применяют запирающие механизмы четырех типов: гидравлические, гидрорычажные, гидроклиновые и комбинированные (гидроклинорычажные).

Наиболее широко распространены гидрорычажные запирающие механизмы.

4. Номенклатура отливок, полученных литьём под давлением.

Литьё под давлением занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. В отечественной и зарубежной практике этим способом получают отливки, по конфигурации и размерам наиболее близкие к готовым деталям из цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Изготовление отливок из стали, чугуна, титановых и других тугоплавких сплавов еще не получило широкого применения, что объясняется в основном низкой стойкостью оформляющих частей и высокой стоимостью материалов для пресс-форм.

Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50% общего выпуска (по массе) продукции литья под давлением. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Однако следует отметить, что отливки из магниевых сплавов почти в 1,5 раза легче отливок из алюминиевых сплавов и лучше обрабатываются резанием, причем магний не налипает на поверхности стальных пресс-форм и не приваривается к ним. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.

Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразна. Этим способом изготовляют литые заготовки самой различной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм.

Современные конструкции машин литья под давлением, создающие давления на металл до 800 МПа и скорости прессования до 7 м/с, позволяют получать крупногабаритные и сложные по конфигурации отливки, например блок цилиндров автомобиля «Москвич» массой 18,6 кг. Эти отливки изготовляют из сплава системы алюминий—кремний—медь на машине с усилием запирания 20000 кН. В отливках множество литых отверстий, толщина стенки 4—5 мм. Они проходят испытания на герметичность при давлении 15 МПа. Пресс-форма для такой отливки весит около 2т. Применение эффективной подпрессовки дает возможность получать очень плотные герметичные детали, такие, как алюминиевый корпус отопительной батареи. Заполнение этой тонкостенной крупногабаритной отливки металлом сопровождается активным захватом газов из полости пресс-формы, однако высокое давление (выше 400 МПа) обеспечивает высокую степень сжатия воздушных и газовых включений. Применение такой отливки не только снижает массу отопительной системы, улучшает теплообмен, экономит энергоресурсы и металл, повышает производительность труда и снижает себестоимость продукции, но и облагораживает интерьер.

Некоторые отливки имеют сложные криволинейные поверхности и каналы, которые при заданных точности и шероховатости и экономической целесообразности не могут быть выполнены никакими другими способами, кроме как литьем под давлением, например головка блока цилиндров и диск вентилятора компрессора. Эти отливки имеют значительную толщину стенки (до 12 мм), что позволяет использовать направленное затвердевание, при увеличенной толщине питателя, создающего оптимальные гидродинамические и тепловые условия подпрессовки.

Разработанные в отечественной промышленности технология и оборудование литья под давлением позволяют получать отливки, толщина стенки которых в некоторых местах равна 1 мм, например детали фотоаппаратуры. На специально созданной специализированной машине и с применением вакуума, термостатирования формы и других технологических приёмов были получены отливки с толщиной стенки 0,6 мм.

Расширяется область применения литья под давлением магниевых сплавов. Наряду с использованием этих сплавов для корпусных деталей пишущих машинок, приборов, биноклей, фото- и киноаппаратуры, бензопил они успешно применяются в авиационной технике для деталей, несущих определённую нагрузку. Например, фирма Volkswagen (ФРГ) изготавливает из магниевых сплавов диски колёс спортивных автомобилей, а Мелитопольский завод «Автоцветлит» - детали мотора автомобилей. Литьём под давлением можно получать отливки с внешней или внутренней резьбой: барашковые гайки и винты, колпачковые гайки с фигурными головками, штепсельные разъёмы. Литая резьба также имеет более постоянный профиль, который является негативным отпечатком резьбовой вставки пресс-формы, выполняемой с точностью, значительно превосходящей обычную точность обработки на резьбонарезных станках. Качество поверхности литой резьбы выше, чем механически нарезанной, так как рабочие поверхности пресс-формы шлифуют и полируют. Литьём под давлением можно изготавливать отливки со специальной резьбой, которую почти невозможно бой, которую почти невозможно получить другим способом, например прямоугольную или спиральную резьбу треугольного профиля для ниппелей, ввинчиваемых в гибкие шланги.

Литьём под давлением можно получать отливки с разнообразной арматурой из стали, чугуна, меди, бронзы и других материалов. Армирование отливок пустотелыми вкладышами или криволинейными трубками позволяет получать каналы и полости сложнейшей конфигурации.

Наряду с конструкторскими задачами, армирование помогает решить ряд технологичных проб чем. Например, использование арматуры в качестве холодильников позволяет регулировать процесс затвердевания массивных частей отливки. Армирование отливок стальными и чугунными элементами даёт экономию дефицитных цветных сплавов. Армированное литьё под давлением позволяет во многих случаях заменить сборку отдельных узлов изделий.

Отливки из алюминиевых, магниевых и медных сплавов, так же как и отливки из чугуна, стали и титановых сплавов, получают на машинах с холодной камерой прессования. Отливки из цинковых сплавов изготовляют преимущественно на машинах с горячей камерой прессования.

Отливки из цинковых сплавов наиболее часто используют в производстве автомобилей и товаров народного потребления (дверные и мебельные замки, зажимы застежек «молния», детали швейных машин). В автомобильной промышленности из цинковых сплавов изготовляют детали приборов и декоративные детали типа ручек, решеток, корпусов фар. Благодаря хорошим литейным свойствам и высокой механической прочности этих сплавов из них можно делать крупные и тонкостенные детали. Например, панель облицовки радиатора автомобиля Dodge (США) имеет массу 9 кг и длину 1790 мм при толщине стенки 1,8 мм. В отечественной промышленности самой крупной деталью из цинкового сплава, изготовляемой на машине с горячей камерой прессования, является решетка радиатора автомобиля «Жигули». Отливка имеет массу 2,7 кг, длину 1054, ширину 270 мм и среднюю толщину стенки 1,25 мм.

В настоящее время процесс литья под давлением развивается в трех направлениях, обусловленных конфигурацией отливок и требованиями к их качеству:

литьё с низкими скоростями впуска через толстые питатели, обеспечивающие заполнение пресс-формы сплошными потоками и эффективную подпрессовку; применяют для получения толстостенных отливок несложной конфигурации, к которым предъявляют высокие требования по прочности и герметичности;

литьё с высокими скоростями впуска через тонкие питатели с образованием дисперсного заполнения; применяют для получения тонкостенных отливок сложной конфигурации, к которым предъявляются высокие требования по качеству поверхности и чёткости рельефа;

литьё со средними скоростями выпуска с образованием совмещённых турбулентных и дисперсных потоков; требует подпрессовки, применяется для получения отливок с неравной толщиной стенок, пористость уменьшает установкой фильтров, промывников или изменением газового режима пресс-формы.

В большинстве случаев для получения отливок используются универсальные машины для литья под давлением, но, исходя из требований к отливкам и из условий производства, могут применяться специализированные машины литья под давлением. Например, машины с вакуумными устройствами, с устройствами для продувки кислорода со сдвоенным поршнем, для литья стали или для получения какой-то одной, очень сложной или специфичной отливки, например, машины для ступеньки эскалатора, машины для заливки ротора электродвигателей.

Заключение.

Важнейшей предпосылкой дальнейшего повышения количества отливок и эффективности литья под давлением является создание автоматизированных комплексов, гибких производственных систем и роторных линий литья под давлением, гибких автоматизированных производств.

Программами технического перевооружения предусматривается интенсивное обновление парка оборудования, применение ЭВМ для управления процессами и производством, ужесточение требований техники безопасности, улучшение условий труда, повышение внимания к охране окружающей среды.

Список литературы

«Литьё под давлением» М.Г. Беккер, М.Л. Заславский, Ю.Ф. Игнатенко, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1998

«Экономические основы технологического развития» И.Н. Васильева, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1995

«Технологии металлов и конструкционные материалы» под ред. Б.А. Кузьмина, М.: МАШИНОСТРОЕНИЕ, 1989

Дата добавления: 20.07.2004

www.km.ru

Реферат - Специальные виды литья. Литье под давлением

Московский Государственный Авиационный Технологический Университет имени К.Э.Циолковского

Кафедра: Технология литейного производства

Литье под регулируемым давлением

Студент группы 1МТСВ-3-8 Мошкин Ю.Б.

Преподаватель Бобрышев Б.Л.

Москва, 1995 год.

Литье под регулируемым давлением создает широкие возможности для управления заполнением формы расплавим. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатый воздух или газ под давлением Ризб>Ратм, то за счет разницы давлений расплав поднимется по металлопроводу 1 и заполнит форму 2 до уровня, соответствующего H=(pизб-pатм)/. Такой способ заполнения называют литьем под низким давлением. Термин "низкое давление" используется потому, что для подъема расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление менее 0.1 МПа.

Используя схему установки аналогичную данной можно осуществить заполнение формы иначе. Положим, что в камерах а и б вначале создано одинаковое, но больше атмосферного давление воздуха или газа Рк>Ратм. Затем подача воздуха в камеру б прекращается, а в камеру а продолжается; давление в камере а повышается до Рк+Р. Тогда металл будет подниматься по металлопроводу вследствие разницы давлений Ра-Рб, т.е. аналогично тому, как и при литье под низким давлением. Того же результата можно достичь, если понижать давление в камере б, оставляя постоянным давление в камере а. Такие процессы называют литьем под низким давлением с противодавлением.

Приложение давления на затвердевающий расплав позволяет улучшить условия питания, усадки отливки, повысить ее качество - механические свойства и герметичность. В рассматриваемых процессах после заполнения формы давление действует на расплав, который из тигля через металлопровод поступает в затвердевающую отливку и питает ее. Благодаря этому усадочная пористость в таких отливках уменьшается, плотность и механические свойства возрастают.

Литье под регулируемым давлением осуществляется на установках так, что процесс заполнения формы расплавим - самая трудоемкая и неприятная с точки зрения охраны труда и техники безопасности операция - выполняется автоматически. Конструкции установок и машин для этих литейных процессов обеспечивают также автоматизацию операций сборки и раскрытия форм, выталкивания отливки и ее удаления из формы. Таким образом, процессы литья под регулируемым давлением позволяют повысить качество отливок и обеспечить автоматизацию их производства.

Литье под низким давлением

При литье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с возможно меньшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С уменьшением толщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру заливки принимают большей. Литниковые системы конструируют с учетом литейных свойств сплава и конструкции отливки. Для отливок простой конфигурации литниковая система может состоять из одного литника, непосредственно примыкающего к массивной части, для более сложных тонкостенных отливок - из литника, литниковых ходов, коллектора и питателей.

Литье с противодавлением

Давление воздуха, под которым происходит заполнение формы расплавим, будет будет соответственно равно разнице давлений в нижней Ра и верхней Рб камерах установки: Р=Ра-Рб. Скорость подъема расплава в металлопроводе и полости формы так же, как и при литье под низким давлением, будет зависеть от всей совокупности рассмотренных выше конструктивных и пневматических характеристик системы, определяющих скорость нарастания разницы давлений Р, во время работы установки.

Литье вакуумным всасыванием

В производстве используют установки двух основных разновидностей.

referat.store

Реферат - Специальные виды литья. Литье под давлением

МосковскийГосударственный Авиационный Технологический Университет имени К.Э.Циолковского

Кафедра:Технология литейного производства

Литье под регулируемым давлением

Студент группы 1МТСВ-3-8 Мошкин Ю.Б.

Преподаватель Бобрышев Б.Л.

Москва, 1995 год.

Клитью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность которыхзаключается в том, что заполнение полости формы расплавим и затвердеваниеотливки происходит под действием избыточного давления воздуха или газа.

Литьепод регулируемым давлением создает широкие возможности для управлениязаполнением формы расплавим. Если внутрь герметичной камеры а подавать сжатыйвоздух или газ под давлениемРизб>Ратм, то за счет разницы давлений расплав поднимется по металлопроводу1 и заполнит форму 2 до уровня, соответствующего H=(pизб-pатм)/r.Такой способ заполнения называют литьемпод низким давлением. Термин «низкое давление» используетсяпотому, что для подъема расплава и заполнения формы требуемое избыточноедавление менее 0.1 МПа.

Если вгерметичной камере б установок создавать вакуум, а в камере а давлениеподдерживать равное атмосферному, то заполнение формы произойдет за счетразницы давлений Ратм-Р. Такой способ заполнения называют литьем вакуумным всасыванием.

Используясхему установки аналогичную данной можно осуществить заполнение формы иначе.Положим, что в камерах а и б вначале создано одинаковое, но больше атмосферногодавление воздуха или газа Рк>Ратм. Затем подача воздуха в камеру бпрекращается, а в камеру а продолжается; давление в камере а повышается до Рк+DР.Тогда металл будет подниматься по металлопроводу вследствие разницы давленийРа-Рб, т.е. аналогично тому, как и при литье под низким давлением. Того жерезультата можно достичь, если понижать давление в камере б, оставляяпостоянным давление в камере а. Такие процессы называют литьем под низким давлением с противодавлением.

Установкидля литья под регулируемым давлением — сложные динамические системы, позволяющие в широких пределах регулировать скоростьзаполнения формы расплавим. Использование таких установок позволяет заполнитьформы тонкостенных 9600 оливок, изменить продолжительность заполнения отдельныхучастков формы отливок сложной конфигурации с переменной толщиной стенки сцелью управления процессом теплообмена расплава и формы, добиваясь рациональнойпоследовательности затвердевания отдельных частей отливки.

Приложениедавления на затвердевающий расплав позволяет улучшить условия питания, усадкиотливки, повысить ее качество — механические свойства и герметичность. Врассматриваемых процессах после заполнения формы давление действует на расплав,который из тигля через металлопровод поступает в затвердевающую отливку ипитает ее. Благодаря этому усадочная пористость в таких отливках уменьшается,плотность и механические свойства возрастают.

Литьепод регулируемым давлением осуществляется на установках так, что процессзаполнения формы расплавим — самая трудоемкая и неприятная с точки зренияохраны труда и техники безопасности операция — выполняется автоматически.Конструкции установок и машин для этих литейных процессов обеспечивают такжеавтоматизацию операций сборки и раскрытия форм, выталкивания отливки и ееудаления из формы. Таким образом, процессы литья под регулируемым давлениемпозволяют повысить качество отливок и обеспечить автоматизацию их производства.

Впрактике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под регулируемымдавлением: литье под низким давлением, литье под низким давлением спротиводавлением, литье вакуумным всасыванием, литье вакуумным всасыванием с кристаллизациейпод давлением (вакуумно — компрессионное литье).

Литье под низким давлением

Воздухили инертный газ под давлением до 0.1МПа через систему регулирования поступаетпо трубопроводу внутрь камеры установки и атмосферным давлением расплавпоступает в форму снизу через металопровод, литник и коллектор со скоростью,регулируемой давлением в камере установки. По окончании заполнения формы изатвердевания отливки автоматически открывается клапан, соединяющий камеруустановки с атмосферой. Давление воздуха в камере снижается до атмосферного инезатвердевший расплав из металопровода сливается в тигель. После этого формараскрывается, отливка извлекается и цикл повторяется.

Основными преимуществамипроцесса литья под низким давлением являются: автоматизация трудоемкой операциизаливки формы; возможность регулирования скорости потока расплава в полостиформы изменением давления в камере установки; улучшение питания отливки;снижение расхода металла на литниковую систему.

Основные недостаткиневысокая стойкость части металлопровода, погруженной в расплав, что затрудняетиспользование способа литья для сплавов с высокой температурой плавления;сложность системы регулирования скорости потока расплава в форме, вызваннаядинамическими процессами, происходящими в установке при заполнении ее камерывоздухом, нестабильностью утечек воздуха через уплотнения, понижением уровнярасплава в установке по мере изготовления отливок; возможность ухудшениякачества сплава при длительной выдержке в тигле установки; сложность эксплуатациии наладки установок.

Преимуществаи недостатки способа определяют рациональную область его применения иперспективы использования. Литье под низким давлением наиболее широко применяютдля изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных отливок изалюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных сплавов и сталей всерийном и массовом производстве.

Особенности формирования отливки при литье поднизким давлением.Заполнение форм расплавим при этом способе литьяможет осуществлятся со скоростями потока, которые можно регулировать в широкомдиапазоне. Для получения качественных отливок предпочтительно заполнять формусплошным потоком, при скоростях, обеспечивающих качественное заполнение формы иисключающих захват воздуха расплавим, образование в отливках газовых раковин,попадание в них окисных пленок и неметалических включений. Однако уменьшениескорости потока, необходимое для сохранения его сплошности может вызватьпреждевременное охлаждение и затвердевание расплава, т.е. до полного заполненияформы. Поэтому, как и в других литейных процессах, важно согласовыватьгидравлические и тепловые режимы заполнения формы рассплавом.

Взависимости от сочетания конструктивных и пневматических параметров установкидвижение расплава в металлопроводе и литейной форме при заполнении можетпроисходить как при возрастающей скорости потока, так и при колебательном ееизменении. Колебательный характер изменения скорости отрицательно влияет накачество отливок, поэтому конструкция установки и режим работы еепневмосистемы, а также конструкция вентиляционной системы формы должныспособствовать гашению колебаний скорости.

Основнымиконструктивными параметрамиустановки являются: объем рабочего пространствакамеры, площадь поперечного сечения отверстия металлопровода, площадь зеркаларасплава в тигле.

Увеличениеобъема рабочего пространства камеры установки увеличивает скорость потока,способствует гашению колебаний, но полностью их не исключает.

Уменьшениеплощади сечения отверстия металлопровода в установках с объемом рабочегопространства менее 0.07 м3 приводит к резкому гашению колебаний иувеличению скорости течения расплава, в установках с объемом рабочегопространства более 0.4 м3 увеличение площади сечения отверстияметаллопровода не влияет на характер движения потока и скорость расплава навходе в форму.

Увеличениеплощади зеркала расплава в тигле при условии постоянства массы расплава в немспособствует спокойному заполнению. Поэтому установки с тиглем ванного типа, вкоторых зеркало расплава достаточно велико, более предпочтительны, так какобеспечивают устойчивый режим работы.

Увеличениегидравлического сопротивления на входе расплава в металлопровод приводит кснижению ускорения расплава в начале заполнения и гасит возникающие колебания.

Важноезначение для обеспечения постоянства заданной скорости от заливке к заливке,т.е. по мере понижения уровня расплава в тигле, имеет система управленияподачей воздуха в камеру установки. Системы регулирования по величине давленияцелесообразно использовать только в установках ванного типа. При этом точностьрегулирования должна быть в пределах 0.01-0.05МПа; это обеспечивает поддержаниескорости заливки с погрешностью 10-15%. Для установок ванного типа используютдроссельные системы регулирования.

Конструкцияполости формы и конструкция ее вентиляционной системытакжеоказывают влияние на характер движения расплава в полости формы. При заполненииформ сложных отливок с ребрами, бобышками создаются условия для захвата воздухапотоком расплава. Гидравлическое сопротивление полости формы оказываетсущественное влияние на характер движения потока. Конструкция вентиляционнойсистемывлияет на характер движения потокарасплава в полости формы иметаллопроводе. Уменьшение площади вентиляционных каналов приводит квозрастанию противодавления воздуха в полости формы, способствует гашениюколебаний и снижает скорость потока расплава.

Тепловые условия формирования отливки создаютвозможность направленного затвердевания отливки и питания ее усадки. Частиформы, расположенные на верхней плите рабочей камеры установки нагреваются дотемпературы большей, чем верхняя часть формы. Кроме того, через нижние сеченияполости формы, расположенные ближе к металлопроводу, проходит большееколичество расплава, чем через сечения, расположенные в верхней части, чтосущественно увеличивает разницу температур в нижней и верхней частях отливки.Поэтому массивные части отливки, требующие питания, располагают внизу формы,соединяют их массивными литниками с металлопроводом; вверху же формырасполагают части отливки, не требующие питания.

Статическое давление на расплавпоокончании заполнения формы улучшает контакт затвердевающей корочки иповерхности формы, вследствие чего увеличивается скорость затвердеванияотливки. Вместе с тем давление воздуха на расплав в тигле способствуетпостоянной подпитке усаживающейся отливки, в результате чего уменьшаетсяусадочная пористость, возрастает плотность и повышаются механические свойстваотливки.

Избыточноедавление в потоке расплава при заполнении формы больше, чем при гравитационнойзаливке, и гидравлический удар, который может возникнуть при окончаниизаполнения формы, приводит к прониканию расплава в поры песчаного стержня,появлению механического пригара на отливках.

Прилитье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с возможноменьшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С уменьшениемтолщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру заливки принимаютбольшей. Литниковые системы конструируют с учетом литейных свойств сплава иконструкции отливки. Для отливок простой конфигурации литниковая система можетсостоять из одного литника, непосредственно примыкающего к массивной части, дляболее сложных тонкостенных отливок — из литника, литниковых ходов, коллектора ипитателей.

Литье с противодавлением

Развитиелитья под низким давлением является литье с противодавлением. Установка длялитья с противодавлением состоит из двух камер. В камере, устройство которойподобно герметической камере установки литья под низким давлением,располагается тигель с расплавим. В камере находится форма, обычнометаллическая. Камеры разделны герметичной крышкой, через нее проходитметаллопровод, соединяющий тигель и форму. Эти камеры прочно соединены друг сдругом зажимами.

Давлениевоздуха, под которым происходит заполнение формы расплавим, будет будетсоответственно равно разнице давлений в нижней Ра и верхней Рб камерахустановки: DР=Ра-Рб. Скорость подъема расплава вметаллопроводе и полости формы так же, как и при литье под низким давлением,будет зависеть от всей совокупности рассмотренных выше конструктивных ипневматических характеристик системы, определяющих скорость нарастания разницыдавлений DР, во время работы установки.

Литьес противодавлением позволяет уменьшить выделение газов из расплава, улучшитьпитание отливок и вследствие этого повысить их герметичность, а такжемеханические свойства. Этот способ литья дает наибольший эффект приизготовлении отливок с массивными стенками равномерной толщины из алюминиевых имагниевых сплавов, кристаллизующихся в широком интервале температур.Использование второй стадии процесса — кристаллизации под всесторонним избыточнымдавлением для тонкостенных отливок не всегда приводит к заметному улучшениюсвойств. Это объясняется тем, что продолжительность кристаллизации тонкостенныхотливок мала и отливка затвердевает прежде, чем давление в верхней камереустановки достигнет необходимой величины.

Литье вакуумным всасыванием

Сущностьпроцесса литья вакуумным всасыванием состоит в том, что расплав под действиемразряжения, создаваемого в полости формы, заполняет ее и затвердевает, образуяотливку. Изменением разности между атмосферным давлением и давлением в полостиформы можно регулировать скорость заполнения формы расплавим, управляя этимпроцессом. Вакуумирование полости форм при заливке позволяет заполнить формытонкостенных отливок с толщиной стенки 1-1.5 мм, исключить попадание воздуха врасплав, повысить точность, и механические свойства отливок.

Впроизводстве используют установки двух основных разновидностей.

Установкипервого типаимеют две камеры: нижнюю и верхнюю. Нижняя камерапредставляет собой раздаточную печь с электрическим или газовым обогревом, вкоторой располагается тигель с расплавим. Верхняя камера расположена на крышкенижней камеры, в крышке установлен металлопровод. Форму устанавливают изакрепляют в камере так, чтобы литник соединялся прижимами с крышкой. Полостьверхней камеры через вакуум-привод соединена с ресивером, в котором насосомсоздается разряжение, регулируемое системой управления. В начальный моментклапан управления открывается, в верхней камере создается разряжение, и расплаввследствие разницы давлений в камерах по металлопроводу поднимается и заполняетполость формы. После затвердевания отливки клапан системы управления соединяетполость верхней камеры с атмосферой, давление в обеих камерах становитсяодинаковым, а остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода втигель. Верхняя камера снимается, форма с отливкой извлекается и цикл можетповторятся.

Установкитакого типа используют обычно для улучшения заполнения форм тонкостенныхсложных фасонных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов с толщиной стенки2-2.5мм, а иногда и до 1-1.5мм.

Установкивторого типаиспользуют для отливки втулок, слитков и заготовокпростой конфигурации в водоохлаждаемых системах кристаллизаторы. Носокметаллического водоохлаждаемого кристаллизатора погружается в рассплав,находящийся в тигле раздаточной печи. Рабочая полость кристаллизатора,оразующая отливку, соединяется вакуумом-проводом с вакуумным ресивером.Разряжение в системе создается вакуумом-насосом и регулируется натекателем.Поворотом распределительного крана рабочая полость кристаллизатора соединяетсяв вакуумным ресивером. В полости кристаллизатора создается разрежение, ирасплав всасывается внутрь кристаллизатора, поднимаясь на высоту,пропорциональную разрежению hрт и обратно пропорционально ее плотности. Послезатвердевания отливки носок кристаллизатора извлекают из ванны расплава,поворотом крана, рабочую полость соединяют с атмосферой и отливка выпадает изкристаллизатора в приемный короб.

Особенности формирования отливки.Формаможет заполнятся расплавим с тебуемой скоростью, плавно, без разбрызгивания,сплошным фронтом; расплав, заполнивший форму, затвердевает в условиях вакуума;газы, содержащиеся в расплаве, могут из него выделяться, благодаря чемусоздаются условия для получения отливок без газовых раковин и пористости. Дляполучения плотных отливок без усадочных дефектов необходимо согласовыватьинтенсивности затвердевания и питания отливки.

Обычнопри литье вакуумным всасыванием слитков, втулок, расплав засасывают втонкостенный металлический водоохлаждаемый катализатор, благодаря чему отливкаотливка затвердевает с высокой скоростью.

Такимспособом можно получать тонкостенные отливки типа втулок без стержней. В этомслучае после всасывания расплава в кристаллизатор и намораживания на внутреннихстенках кристализатора корочки твердого металла заданной толщины вакуумотключается и незатвердевший расплав сливается обратно в тигель. Таким образом получаютплотные заготовки втулок без газовых и усадочных раковин и пористости. Способпозволяет получать отливки из легких цветных и медных сплавов, чугуна и стали.Наиболее часто этот способ исползуетсядля литья заготовок втулок, вкладышей,подшипников скольжения из дорогостоящих медных сталей. При этом наиболее яркопроявляются основные преимуществаданного способа: спокойное заполнение формы расплавим с регулируемой скоростью,сокращение расхода металла в следствии устранения литников и прибылей,автоматизация процесса заполнения формы.

www.ronl.ru

Реферат Специальные виды литья. Литье под давлением

Московский Государственный Авиационный Технологический Университет имени К.Э.ЦиолковскогоКафедра: Технология литейного производстваЛитье под регулируемым давлениемСтудент группы 1МТСВ-3-8 Мошкин Ю.Б.Преподаватель Бобрышев Б.Л.Москва, 1995 год.

Литье под низким давлением

При литье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с возможно меньшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С уменьшением толщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру заливки принимают большей. Литниковые системы конструируют с учетом литейных свойств сплава и конструкции отливки. Для отливок простой конфигурации литниковая система может состоять из одного литника, непосредственно примыкающего к массивной части, для более сложных тонкостенных отливок - из литника, литниковых ходов, коллектора и питателей.Литье с противодавлением

В производстве используют установки двух основных разновидностей.

bukvasha.ru

Литье под давлением — курсовая работа

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра «Сварка, литье и технологии конструкционных материалов»

Контрольно-курсовая работа

по дисциплине: Теория формирования отливки

на тему: Литье под давлением

Выполнил: ст. гр. 631281 Моисеенко С.А.

Проверил: доц. Пещеров А.В.

Тула 2012

Содержание

Введение………………………………….……………………………….…3

1. Литье под давлением…………………………………………………....4

1.1. Суть процесса. Основные операции. Область использования………........4

1.2 Краткие исторические сведения…………………………………………..6

1.3 Особенности формирования отливок и их качество…………………….8

1.4 Эффективность производства отливок и область их применения…….10

2. Технология литья под давлением. Расход расплава через питатель. …..12

3. Пресс-формы. Конструкция……………………………………………….15

4. Машины для литья под давлением………………………………………..19

4.1 Поршневые машины с вертикальной горячей камерой прессования….20

4.2 Машины с холодной камерой прессования…………..…………………23

Список использованной литературы………………………………………...27

Введение

Литейное производство — один из старейших и до настоящего времени основных способов получения металлических изделий и заготовок для различных отраслей промышленности. Литые детали используются не только в машиностроении и приборостроении, они применяются в домостроении и дорожном строительстве, являются предметами быта и культуры. Это обусловлено тем, что этот способ позволяет получать заготовки и детали из разных сплавов практически любой конфигурации, с любыми структурой, макро- и микрогеометрией поверхности, массой от нескольких граммов до сотен тонн, с любыми эксплуатационными свойствами. При необходимости и экономической оправданности требуемые показатели достигаются без использования других технологических процессов (механической обработки, сварки, термической обработки и др.).

Основным направлением совершенствования любого производства является модернизация известных и создание новых технологических процессов, позволяющих уменьшить расход материалов, снизить затраты труда и энергии, улучшить условия труда, устранить или уменьшить вредное воздействие на окружающую среду и, в конечном счете, повысить эффективность производства и качество продукции. В настоящее время для получения литых деталей уже используется несколько десятков технологических процессов и их вариантов, обладающих достаточно широкой универсальностью или пригодных для изготовления узкой номенклатуры определенных отливок. Исторически сложилось деление этих способов на обычные, под которыми чаще всего подразумевают литье в песчано-глинистые формы, и специальные — это все остальные виды литья. С увеличением числа методов и вариантов получения отливок все острее ощущается необходимость в более четкой и детальной их классификации по основным общим признакам с целью систематизации изложения сущности разных методов, с тем чтобы облегчить понимание заложенных в них принципов и создание новых более эффективных способов литья.[1]

1. Литье под давлением

1.1. Суть процесса. Основные операции. Область использования

Принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под действием сил от пресс-поршня, перемещающегося в камере прессования, заполненной расплавом. В отличие от кокиля рабочие поверхности пресс-формы, контактирующие с отливкой, не имеют огнеупорного покрытия. Это приводит к необходимости кратковременного заполнения пресс-формы расплавом и действия на кристаллизующуюся отливку избыточного давления, в сотни раз превосходящего гравитационное. Современный процесс, реализуемый на специальных гидравлических машинах, обеспечивает получение от нескольких десятков до нескольких тысяч отливок разного назначения в час с высокими механическими свойствами, с низкой шероховатостью поверхности и размерами, соответствующими или максимально приближенными к размерам готовой детали. Толщина стенки отливок может быть менее 1,0 мм, а масса — от нескольких граммов до десятков килограммов. Так, одна из самых сложных и уникальных отливок, изготовляемых в России, — V-образный блок цилиндров автомобильного двигателя — имеет массу около 23 кг.

В зависимости от конструкции камеры прессования различают машины с холодной (рис. 1.1) и горячей (рис. 1.2) камерами прессования.

Основные операции технологического процесса находятся в зависимости от конструктивного решения камер прессования:

• на машинах с холодной камерой прессования после подготовки пресс-формы 1 (рис. 1.1, а) к очередному циклу, ее сборки и запирания с помощью запирающего механизма литейной машины в камеру прессования 3 подается доза расплава. Затем под действием пресс-поршня 2, перемещающегося в этой камере посредством механизма прессования, через каналы литниковой системы расплав заполняет рабочую полость пресс-формы (рис. 1.1, б). После затвердевания и охлаждения отливки до определенной температуры извлекают стержни 4 и раскрывают пресс-форму (рис. 1.1, в), а затем механизмом выталкивания и толкателями 5 отливку удаляют из пресс-формы (рис. 1.1, г). Механизмы машины приходят в исходное состояние. Литники и заливы отделяются от отливки, как правило, с помощью обрезного пресса, расположенного около литейной машины, либо механизмами пресс-формы. На этом рабочий цикл завершается;

Рис. 1.1. Схема технологического процесса литья под давлением на машине с холодной камерой прессования:

а — подача расплава в камеру прессования; 6 — запрессовка; в — раскрытие

пресс-формы; г — выталкивание отливки; 1 — пресс-форма; 2— пресс-поршень;

3 — камера прессования; 4 — стержень; 5 — толкатель

•на машинах с горячей камерой прессования особенность технологического процесса связана с тем, что камера прессования 1 (рис. 1.2, а) располагается в тигле 3 и сообщается с ним заливочным отверстием 2. Через это отверстие при исходном положении пресс-поршня 6 расплав самотеком поступает из тигля в камеру прессования. После перекрытия пресс-поршнем заливочного отверстия расплав по обогреваемому каналу 4 поступает в рабочую полость пресс-формы 5 (рис. 1.2, б). Рабочий цикл завершается после возврата пресс-поршня в исходное положение и слива остатков расплава из канала 4 в камеру прессования, раскрытия пресс-формы и удаления из нее отливки 1 толкателями 8 (рис. 1.2, в).

Рис. 1.2. Схема технологического процесса литья под давлением на машине с горячей камерой прессования:

а — заполнение камеры прессования расплавом; б — запрессовка; в — раскрытие пресс-формы и выталкивание отливки; 1 — камера прессования; 2— заливочное отверстие; 3 — тигель с расплавом; 4 — обогреваемый канал; 5 — пресс-форма; 6 — пресс-поршень; 7 — отливка; 8 — толкатели

Таким образом, процесс литья под давлением реализуется только на специальных машинах, что обеспечивает возможности комплексной автоматизации технологического процесса, способствует существенному улучшению санитарно-гигиенических условий труда, уменьшению вредного воздействия литейного производства на окружающую среду.[2]

1.2 Краткие исторические сведения.

Впервые литье под давлением было использовано в 1838 г. для изготовления типографского шрифта. Позже этот процесс начали применять в машиностроении для изготовления мелких деталей из оловянно-свинцовых (1849) и цинковых (1860) сплавов. С этой целью были построены поршневые машины с горячей камерой прессования, пресс-поршень которых перемещался вручную с помощью рычажного механизма, и компрессорные машины, не имеющие подвижных частей, контактирующих с расплавом. Быстрому распространению данного метода литья в машиностроении способствовали его малооперационность и высокая производительность, при этом для получаемых отливок характерна низкая шероховатость поверхности, мелкозернистая структура и более высокие механические свойства по сравнению с отливками, получаемыми в песчаных формах.

В конце XIX в. на поршневых машинах с горячей камерой прессования и на компрессорных машинах с гузнеком начали получать отливки из алюминиевых сплавов. Сложность процесса заключалась в том, что в поршневых машинах происходило частое заклинивание пресс-поршня, а в компрессорных расплав насыщался газами, отливки имели высокую пористость и низкое качество поверхности.

В 1920-е гг. литье под давлением стали применять в точном машиностроении и приборостроении. Появились поршневые машины с горячей камерой прессования полуавтоматического и автоматического действия. Дальнейшее развитие получили компрессорные машины, в которых для повышения давления на расплав и снижения вероятности разрыва использован уравновешенный тигель. Такие машины стали прообразом современных установок для литья под низким (регулируемым) давлением. Это направление литья под давлением в дальнейшем получило самостоятельное развитие и промышленное воплощение. Затруднения при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов на машинах с горячей камерой прессования привели к новым разработкам, в частности к созданию в 1924 г. фирмой «Ekkert» (Германия) и в 1928 г. фирмой «Ро1ак» (Чехословакия) машин с холодной камерой прессования. Эти машины получили широкое распространение, так как позволили повысить давление прессования, снизить вероятность заклинивания пресс-поршня в камере прессования (за счет меньшего проникания расплава в зазор между поршнем и стенками камеры прессования), открыли возможность производства отливок из алюминиевых и медных сплавов, а позже из сталей и сплавов на основе титана.

Высокая производительность процесса и его малооперационность наряду с растущими потребностями промышленности в массовом производстве высокоточных заготовок способствовали постоянному расширению номенклатуры получаемых литьем под давлением отливок и по материалам, и по их эксплуатационным характеристикам. С развитием теории и технологии литья под давлением, совершенствованием оборудования он находит все более широкое применение в автомобильной, электротехнической и приборостроительной промышленности для изготовления изделий авиационно-космического назначения и др., в том числе для отливок, подвергающихся упрочняющей термической обработке и работающих при высоких температурах.[1]

1.3 Особенности формирования отливок и их качество.

При литье под давлением основные показатели качества отливки — точность размеров, шероховатость поверхности, механические свойства, плотность и герметичность — определяются следующими особенностями ее формирования.

1. Кратковременность заполнения полости пресс-формы расплавом. Скорость впуска расплава в пресс-форму для разных отливок и сплавов колеблется от 0,3 до 140 м/с, продолжительность ее заполнения 0,02...0,3 с, а конечное давление на расплав может достигать 500 МПа. Это позволяет, несмотря на высокую скорость охлаждения расплава в форме, изготовлять весьма сложные корпусные отливки с толщиной стенки менее 1 мм из сплавов с низкой и даже близкой к нулю жидкотекучестью (таким свойством обладают, например, сплавы, находящиеся в твердожидком состоянии). Высокая кинетическая энергия движущегося расплава и давление, передаваемое на него в момент окончания заполнения формы, способствуют получению отливок с низкой шероховатостью поверхности.

2.Негазопроницаемость материала пресс-формы. Вентиляция ее рабочей полости происходит посредством специальных вентиляционных каналов. При высоких скоростях впуска расплава в полость пресс-формы воздух, а также газообразные продукты разложения смазочного материала, образующиеся при его взаимодействии с расплавом, не успевают полностью удалиться из пресс- формы за время ее заполнения расплавом. Они препятствуют заполнению пресс-формы, попадают в расплав, приводя к образованию неслитин, неспаев, раковин и газовоздушной пористости в отливках. Газовоздушная пористость приводит к уменьшению плотности отливок, снижению их герметичности и пластических свойств. Воздух, газы, продукты разложения смазочного материала, находящиеся в порах отливки под высоким давлением, затрудняют ее термическую обработку: при нагреве прочность отливки снижается, а давление газов в порах повышается, что вызывает коробление отливки, на ее поверхности появляются пузыри.7

Для снижения газовоздушной пористости в отливках используют ряд технологических приемов, а также специальные способы литья под давлением.

3.Высокая интенсивность теплового взаимодействия между материалом отливки и пресс-формой, обусловленная ее высокими теплопроводностью и теплоемкостью, малым термическим сопротивлением слоя смазочного материала и продуктов его разложения, значительным давлением расплава и отливки на стенки пресс-формы, улучшающим контакт между ними. Это способствует по лучению мелкозернистой структуры, особенно в поверхностных слоях отбивки, повышению ее прочности и высокой производительности процесса.

yaneuch.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..