21.2 Литье под давлением

Литье под давлением позволяет получать наиболее точные отливки из цветных сплавов с наименьшей толщиной стенок. Точность отливки и ее высокое качество обеспечиваются использованием металлических пресс-форм с точной полированной полостью и высоким усилием прессования жидкого металла.

Наибольшее распространение для отливки изделий из алюминиевых и медных сплавов получили машины литья под давлением с так называемой горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 21.2.1).

Рис. 21.2.1. Схема работы машины литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования: а — наполнение камеры металлом; б — запрессовка; в — открытие формы; г — выталкивание отливки из формы; 1 — пресс- форма; 2 — камера прессования; 3 — поршень; 4 — подвижная часть пресс-формы; 5 — толкатель; 6 — стержень; 7 — отливка с литниковой системой./3/

Порцию металла заливают в камеру прессования (п. 2) через заливочное отверстие. После заливки включают гидросистему, с помощью которой поршень (п. 3) начинает плавное движение влево до перекрытия отверстия. Затем быстрое движение поршни создает большое усилие, запрессовывающее металл в пресс-форму (п. 1), где он затвердевает.

После затвердевания сплава правая часть пресс-формы (п. 4) отходит вправо, поднимается стержень (п. 6) и толкателями (п. 5) отливка с литниковой системой выталкивается из пресс-формы. На этих машинах изготовляются отливки из алюминиевых и медных сплавов, в основном из латуни, например фурнитура для дверей и окон, детали подсвечников, канделябров, бра, люстр, особо ценная мебельная фурнитура и т. п.

Легкоплавкие сплавы (цинковые, оловянно-свинцовые и др.) экономичнее и производительнее отливать на машинах с горячей камерой прессования (рис. 21.2.2.).

Рис. 21.2.2. Схема работы машины литья

под давлением с горячей камерой прессования:

1 — пресс-форма; 2 — камера; 3 — поршень;

4 — жидкий металл.

При подъеме поршня (п. 3) жидкий металл (п. 4), находящийся в обогреваемом тигле, засасывается через отверстие в камеру (п. 2). При опускании поршня металл с большим усилием по каналам запрессовывается в пресс-форму (п. 1). Стоимость пресс-форм очень высока, поэтому такой способ литья применяется только при массовом производстве художественных изделий. На машинах с горячей камерой прессования изготовляются тонкостенные отливки из цинкового сплава, например брелоки с моделями различных автомобилей. Их получают в очень сложных пресс-формах.

Очень часто процесс литья под давлением используется для изготовления относительно простых отливок с несложной линией разъема (значки, медали, накладки и т. п.).

Технологические параметры отливок.

Габаритные размеры. Нормальными по габаритам считаются отливки с проекцией площади до 900 см² и массой в несколько килог­рамм. Максимально известные площади до 5000 см², масса 40 кг.

Минимальные размеры 0,7 для цинка, 1,2 для алюминия, 1,3 - 1,5 для магния и латуни (мм). Шероховатость поверхности определяется качеством пресс-формы: для Zn , Al, Мg сплавов 8-7 класс, для медных 6-7 класс. Точность размеров - 3-5 класс. Многие отливки не требуют механической обработки, кроме обработки баз. Заливаемые виды сплавов - практически все цветные, кроме титана и сплавов на никелевой основе.

Формы для литья под давлением

Основные узлы, детали и механизмы форм подразделяют на 3 группы:

а) формообразующие детали, соприкасающиеся с жидким металлом (вкладыши, стержни, толкатели, втулки, рассекатели) ( рис.21.2.3);

б) конструктивные детали (плиты, постаменты, направляющие, болты и пр.);

в) механизм форм - приводы всех ее подвижных частей.

В пресс-формах выполняют водоохлаждающие и воздухоотводящяе устройства. Их назначение и конструк­ция аналогичны соответст­вующим устройствам в пресс-формах для литья по выплавляемым моде­лям и в кокилях.

Рис. 21.2.3. Некоторые формообразующие

детали пресс-форм: 1 - защитная вставка;

2 - литниковая втулка; 3 - рассекатель;

4 - вкладыши.

Материалы пресс-форм. Для пресс-форм применяют высоколеги­рованные стали, обладающие высокой твердостью и ударной вязкостью при повышенных температурах, малым расширением и деформацией и имеющие высокое сопротивление против действия расплава (коррозионная стойкость). К таким сталям относят: 5XHМ, XI2, ЗХ2В8Ф и др

Р асчёт литниковой системы:

См. таблицу 21.2.1

Таблица 21.2.1

Рис.21.2.4..Виды течения металла в форме: а – ламинарное, б – турбулентное,

в - дисперсное

По расчету получают минимальные сечения литниковой системы, затем ее доводят по результатам производственного опробования.

Особенности заполнения полости формы

В зависимости от скорости, давления и времени различают 3 характера заполнения полости формы (рис.21.2.4). Ламинарный характер (рис.21.2.4.а) происходит при небольших скоростях. Жидкий сплав

минимального трения. Применяют для сплавов с широким интервалом кристаллизации и для простых отливок.

При турбулентном заполнении металл захватывает воздух и газообразные проекты смазки (рис.21.2.4.б). Отливки поражены раковинами до 1.5 мм, снижающими прочность и герметичность, поэтому такой способ заполнения стараются не применять. Жидкий сплав V = - 0,5 - 15 м/с: f: F более 1/4; кашеобразный сплав V = 23-30 м/с при том же f: F.

Дисперсный характер заполнения широко используют для из­готовления небольших тонкостенных отливок. V = 25-35 м/с ,f: F более 1:3. При дисперсном и турбулентном заполнении соблюдается принцип максимального трения. Недостаток эрозия пресс-

Формы (рис. 21.2.4.в); и получается корочка и пористость отливки. Чтобы этого избежать пресс-форму подогревают.

Смазка формы

Смазку применяют для уменьшения прилипания расплава к поверхности пресс-формы и снижения трения движущихся частей. В качестве смазок используют минеральные масла, парафины, церезины, гудрон. В них вводят наполнители: алюминиевая пудра, графит, дисульфид молибдена, асбест, ПАВ и др.

Технологические параметры процесса определяются многими факторами, важнейшим из которых является вид заливаемого металла (табл.21.2.2)

Таблица 21.2.2

Машины для литья под давлением

Машины классифицируют на компрессорные и поршневые. Поршневые машины бывают с горячей камерой прессования и холодной. Последние подразделяются на камеры вертикального и горизонтального расположения

По мощности машины классифицируют на машины малой, средней и большой мощности (табл.21.2.3.).

Таблица 21.2.3.

Классификация машин по мощности

Машины с горячей камерой прессования

Преимущества:

а) высокая механизация процесса (не нужно дозировать металл);

б) большая производительность (до I000 циклов в час);

в) уменьшение численности рабочих. Один рабочий обслуживает насколько машин;

г) высокая стабильность технических параметров из-за высокой автома­тизации;

д) улучшение условий труда.

Недостатки:

а) быстрый износ камеры прессования;

б) меньшая плотность отливок из-за меньшего давления.

Машины с холодной камерой прессования (вертикальная)

преимущества:

а) возможность получения отливок с центральными литниками;

б) лучший доступ к пресс-форме из-за расположения тяг по диагонали;

в) лучшее качество металла (оксида всплывают в стакане);

г) меньше габариты в плане.

Недостатки:

а) относительно большой пресс-остаток;

б) более сложная конструкция прессующего механизма;

в) меньшая производительность (необходимость срезания пресс- остатка).

Машины с холодной камерой прессования (горизонтальная)

Преимущества:

а) меньшие потери давления металла (меньше поворотов);

б) при том же усилии прессования (вертикальная) уменьшатся мощность гидропривода;

в) отсутствие механизма для удаления пресс-остатка.

Недостатки:

а) наличие 4-х тяг, ограничивающие доступ к пресс-форме;

б) большой износ прессующего поршня;

в) большая возможность попадания плён в полость формы;

г) трудность применения центральных литников.

Для улучшения плотности металла используют вакуум, аккурад - процесс и литье в среде кислорода.