Конспект лекций Раздел литье по выплавляемым моделям Тема Специальные виды литья. Литье по выплавляемым моделям
Рекомендуемая литература [5] стр. 80-90
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
| Рекомендуемая литература [5] стр. 80-90
Раздел 3 Литье под давлением Тема 13 Сущность процесса План лекции 1. Сущность технологического процесса литья под давлением. 2. Основные операции технологического процесса. 3. Достоинства и недостатки литья под давлением. Для получения фасонных отливок из Al, Zn, Pb сплавов литьем под давлением в нашей стране была разработана конструкция магнито-динамической заливочной машины МДН-6. Созданная в институте проблем литья АН Украины, она представляет собой раздаточную индукционную печь с электрическим насосом. Работа установки основана на взаимодействии протекающего через расплав электрического тока с внешнем магнитным полем, когда на расплав действуют электромагнитные силы, вызывающие его движение в требуемом направлении. Производительность установки МДН-6 при вместимости тигля 150 кг составляет 0,3-3 кг/с. В нашей стране выпускается гамма машин литья под давлением: с холодной камерой прессования ( тигель с расплавом отделен от машины) моделей 71106–71112, горячей камерой прессования расплава (тигель с расплавом встраивается в систему узлов машины) моделей 71305–71307. Литье под давлением получают в основном алюминиевые отливки. Этим способом получают направляющий восьмицилиндровый блок двигателя автомобиля «Чайка» весом 23 кг, имеющий 60 литых отверстий и толщину стенок до 18 мм. Второе место по номенклатуре и выпуску занимают цинковые сплавы. Расширяется литье под давлением сплавов. Наряду с отливкой деталей, приборов, биноклей, фото и киноаппаратуры сплавы системы Mg-Al-Zn успешно используют в автомобильной и авиационной промышленности. Металлическая форма, называемая пресс-формой, заполняется под давлением жидким металлом, которое передается на него сжатым воздухом или поршнем машины. Пресс-форму перед заливкой обычно нагревают до 150-240 °С; во время заливки охлаждают водой, пропускаемой по специальным каналам. После удаления отливки рабочую поверхность пресс-формы обдувают сжатым воздухом и смазывают. Затем пресс-форму закрывают и процесс повторяется. Жидкий металл подается в пресс-форму в среднем под давлением 50 МПа с повышенной скоростью 60 м/с. Увеличивается номенклатура и повышается сложность отливок из медных сплавов. Из латуни делали водопроводные арматуры весом до 6,3 кг. Как в СНГ, так и за рубежом благодаря стойкости форм из спеченных металлокерамических Mo-W сплавов начато промышленное литье под давлением черных сплавов (Кнорре, 1979). Из-за пористости, отливки не подвергаются высокой температурной обработки, т.к. при нагреве на отливках появляется вздутие вследствие расширения пузырьков воздуха или газа. Эти отливки имеют пониженные механические свойства (пластические) и узорчатую поверхность, называемую «морозом». Недостатки способа: - высокая стоимость пресс-форм; - трудности получения отливок со сложными полостями; - ограниченная номенклатура сплавов; - ограничение размеров и массы отливок мощностью машин литья под давлением. Высокая стоимость пресс-форм и трудоемкость изготовления, а так же малая стойкость привели к тому, что в производстве отливок из тугоплавких сплавов этот способ не применяют. Даже мелких отливок (150-200г) из чугуна и стали в одной пресс-форме можно изготовить всего лишь 300-400 (Шестопал, 1974). Стойкость пресс-форм зависит от массы отливок, например: Al-сплавы массой до 1 кг; стойкость равна 100000 запрессовок от 1 до 10 кг -“- -“- 60000-80000 больше 10кг -“- -“- 50000 Допускаемые габаритные размеры и масса отливок ограничивается размерами камеры прессования и мощностью машин. Этот способ применяется в основном для получения тонкостенных (меньше 4 мм) отливок, которые невозможно получить другими способами с такой производительностью оптимальной толщины стенок, мм: Zn- сплавы: 1-3, Mg и Al =1,5-4,0; Cu = 2,0-4,0. Минимально допустимая толщина стенок для различных видов сплавов равна 0,8-1,5мм. Толщина стенок для всех указанных сплавов выше 6мм из-за увеличения брака по пористости не рекомендуется (без специальных технологических мероприятий). Литье под давлением имеет свои следующие особенности: 1) многократное использование форм; 2) полное исключение формовочных и стержневых смесей; 3) высокая производительность; 4) можно получать армированные отливки; например; алюминиевая отливка - стальная втулка; 5) возможность получения сложных тонкостенных отливок; 6) позволяет получать отливки, максимально приближающиеся по форме, массе, чистоте поверхности и размером готовым изделиям (припуски меньше 0,8 мм); 7) легко механизируются и автоматизируются и по производительности превосходят не только все методы литья, но и холодную штамповку; 8) получение отливок с мелкозернистой структурой. Недостатки: этим методом трудно получить отливки без газовой или воздушной пористости (воздух, находящийся в полости пресс-формы не успевает выйти и замешивается с металлом: газы, распространенные в металле – газы, выделяющиеся при сгорании смазки) (рис. 13.1). Рисунок 13.1 – Распределение литейных дефектов В настоящее время начали получать под давлением отливки из стали. При способе получения отливок под давлением следует учитывать особенности заполнения формы. Поток жидкого металла движется с высокими скоростями под большими давлениями. Скорость впуска жидкого металла в пресс-форму колеблется от 0,5 до 120 м/с, а конечное давление на металл может достигать 500МПа. Форма заполняется за десятые, а для особо тонкостенных отливок за сотые доли секунды. Это позволяет получать очень тонкостенные отливки. Характер движения в форме очень влияет на качество отливки и зависит от скорости впуска, соотношения толщин питателя и отливки, вязкости и поверхностного натяжения поверхностного металла, тепловых условий его взаимодействия со стенками пресс-формы. Различное сочетание условий создает разнообразные по характеру процессы заполнения полости формы: 1) сплошное ламинарное, при литье с малыми скоростями впуска; 2) сплошное турбулентное, при литье со средними скоростями; 3) дисперсное, при литье с высокими скоростями впуска. При сплошном ламинарном заполнении струя металла при выходе из питателя сохраняет форму до удара о стенку пресс-формы, а затем деформируется и изменяет направление движения. Критическая скорость струи металла зависит от кинематической вязкости жидкого металла, толщины отливки и отношения толщины питателя и отливки. Сплошной ламинарный характер заполнения формы применяют для повышения плотности отливок, уменьшения газовых включений и пористости, т.к. в этом случае создаются условия для хорошего удаления из полости формы воздуха и газов. Достигнуть сплошного ламинарного заполнения можно для жидких сплавов при скоростях заполнения от 0,5 до 1 м/с, отношениях толщины питателя h к толщине H отливки h/H= ½ѕ, для кашеобразных сплавов при h/H=ѕ⅞ и скоростях 10-15 м/с. При сплошном ламинарном режиме заполнения соблюдается принцип минимального трения. Однако сплошное ламинарное заполнение можно использовать только для сплавов с широким интервалом кристаллизации и для отливок сравнительно простой конфигурации. Сплошное турбулентное заполнение жидких сплавов происходит при скоростях впуска 0,5-15 м/с и отношении площади питателя к площади отливки f(пит) к f(опт) * f/F>1/4. Образующееся в струе и после удара о стенку пресс-формы вихревые движения, которые захватывают воздух, газообразные продукты смазки, которые остаются в затвердевшей отливке. Такие отливки часто содержат крупные пузырьки газов диаметром 1-1,5 мм, снижающие плотность и герметичность отливок. Дисперсное заполнение происходит при скоростях впуска выше 25-35 м/с и f/F<1/3. При ударе об стенку формы струя разбивается на большое число отдельных капель, образующих смесь с воздухом – дисперсную систему. Воздушные включения остаются в отливке, образуя высокодисперсную пористость - такая пористость в меньшей степени снижает механические свойства отливок. Недостаток такого процесса – значительное эрозионное действие струи жидкого металла на стенку формы. Количество воздушно-газовых включений в отливках при литье под давлением можно уменьшить с помощью вакуумирования полостей камеры прессования и пресс-формы. В сочетании с вакуумной плавкой и дозированием жидкого металла вакуумирование полости пресс-формы позволяет значительно уменьшить газосодержание отливок, повысить механические свойства и дает возможность изготовлять отливки из термоупрочняемых сплавов. Вакуумирование полости пресс-формы и при неизменном давлении прессования улучшает заполняемость формы. На процесс формирования отливки существенно влияет давление прессующего поршня. Давление на металл можно разделить на динамическое и статическое. Динамическое давление действует в движущемся потоке металла в процессе заполнения металла им формы, если он встречает сопротивление – стержни, повороты, стенки формы, противодавление воздуха. При небольших скоростях впуска гидродинамическое давление невелико. Например, при V = 15 м/с среднее гидродинамическое давление составляет 0,8-1,0 МПа. Гидродинамическое давление влияет на формирование отливки. При высоких скоростях впуска жидкого металла давление в потоке, пропорционально квадрату скорости впуска, резко возрастает, что улучшает заполнение формы тонкостенных, габаритных отливок сложных очертаний. Статическое давление на затвердевшую отливку передается от прессующего поршня в случае, если питатель затвердевает позже или одновременно с отливкой. Процесс передачи статического давления на отливку называют подпрессовкой. Особенности тепловых условий формирования отливки при литье под давлением связаны с высокой интенсивностью теплового воздействия жидкого металла, затвердевающейся тонкостенной отливки со стенками массивной пресс-формы. Процесс охлаждения металла можно разделить на два периода. 1-й период – охлаждение жидкого металла при движении его в литниковой системе и форме. Важным при этом этапе является правильный выбор времени заполнения полости формы, чтобы предупредить образование пористости, неслитин и окисных плен. 2-й период – затвердевание металла после заполнения формы. На этой стадии необходимо создать условия направленного затвердевания, которое зависит от технологичности конструкции отливки, температуры заливаемого сплава и пресс-формы. жүктеу/скачать 0,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|