Конспект лекций Раздел литье по выплавляемым моделям Тема Специальные виды литья. Литье по выплавляемым моделям
жүктеу/скачать 0,71 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Технологические режимы литья.
| Рекомендуемая литература [1, 2]
Тема 14 Технологические режимы изготовления отливок литьем под давлением План лекции 1. Технологические режимы литья под давлением. 2. Продолжительность заполнения пресс-форм. 3. Температура пресс-формы, заливки, давление прессования – основные технологические параметры процесса литья под давлением. Технологические режимы литья. К важнейшим параметрам технологического процесса относятся: продолжительность τзап заполнения пресс-формы расплавом; скорость впуска ивп расплава в пресс-форму; размеры и расположение вентиляционных каналов; количество и свойства смазочного материала пресс-формы; температура расплава и пресс-формы. Продолжительность заполнения τзап пресс-формы в зависимости от толщины стенки отливки l0 для разных сплавов приведена на рис. 14.1. Отметим, что по этим данным продолжительность заполнения, найденная для определенных, наиболее характерных для данных сплавов температур заливки расплава и пресс-формы, зависит только от толщины тела отливки и не зависит от ее конфигурации, размеров и массы. Очевидно, что в условиях интенсивного теплообмена между расплавом и пресс-формой время течения первых порций расплава в ее рабочей полости ограничено длительностью, после которой вероятно образование неслитин и неспаев. Скорость впуска ивп расплава в пресс-форму, определяя характер его движения (сплошной спокойный или с высокой турбулентностью, дисперсный), оказывает влияние не только на качество отливки, но и на долговечность пресс-формы. Так, слишком высокая скорость впуска расплава повышает вероятность смыва смазочного материала с рабочих поверхностей пресс-формы, эрозионного воздействия на ее стенки и, как следствие этого, приваривания отливки к пресс-форме. При извлечении отливки это может приводить к поломке пресс-формы, короблению, образованию трещин на отливке или ее разрушению. Работа при низких скоростях впуска, как правило, не обеспечивает высокого качества поверхности отливок. Рисунок 14.1 – Зависимость времени заполнения τзап от средней толщины l0 отливки из металла: 1 – чистый магний; 2 – магниевый сплав; 3 – алюминиевый сплав; 4 – цинковый сплав Для всех типов сплавов, используемых при литье под давлением, оптимальная скорость впуска чаще всего составляет 10...50 м/с (меньшие значения – скорости, используемые при изготовлении отливок из сталей и медных сплавов, а большие – из цинковых и свинцово-оловянистых сплавов). Температура пресс-формы перед заливкой назначается с учетом состава заливаемого сплава, конфигурации отливки, толщины ее стенки, а также других факторов. При литье цинковых сплавов температура пресс-формы 120...160 °С, для алюминиевых 180...250 °С, для магниевых 200...240 °С, для латуни 280...320°С и для стали 200...280 °С. Для уменьшенной толщины стенки отливки и усложненной ее конфигурации температуру пресс-формы назначают ближе к верхнему пределу указанных интервалов, а для более массивных отливок – ближе к нижнему. Соблюдение этого принципа позволяет при изготовлении тонкостенных отливок улучшить заполнение формы расплавом, а для более массивных – повысить скорость затвердевания и уменьшить количество усадочных дефектов. Для регулирования температурного режима работы пресс-формы, управления процессом затвердевания и охлаждения отливки в конструкциях пресс-форм служат системы охлаждения или тепловой изоляции отдельных элементов пресс-формы. Температура заливки расплава зависит от химического состава сплава, конфигурации отливки, ее размеров и выбранного режима заполнения пресс-формы. При заполнении пресс-форм значительно перегретым расплавом последний может проникнуть в вентиляционные каналы пресс-формы, закупорить их, что приведет к увеличению в отливках газовой пористости, а в некоторых случаях к браку по незаполнению формы. Высокая температура расплава способствует увеличению объема усадочных пор в отливке: длительность затвердевания и охлаждения отливки возрастает. При этом снижается темп работы машин, возрастает тепловая нагрузка на пресс-форму, вследствие чего снижается ее стойкость, увеличивается опасность «приваривания» отливки к пресс-форме, создается опасность поломки отливки или пресс-формы при выталкивании отливки. Этим объясняется стремление литейщиков заливать расплав при возможно более низкой температуре: для цветных сплавов температура заливки расплава в камеру прессования обычно на 10...30 °С выше температуры ликвидуса. С увеличением размеров отливки и уменьшением толщины ее стенки температуру заливки принимают ближе к верхнему пределу, а для массивных отливок простой конфигурации – ближе к нижнему. Для массивных отливок, а также отливок с повышенными требованиями по плотности температуру расплава часто принимают в интервале ликвидус–солидус, т.е. проводят заливку расплава в твердожидком состоянии. Это позволяет обеспечить последовательное вытеснение воздуха и газов из пресс-формы и уменьшить объем усадочных пор в отливке. Одновременно уменьшается тепловая нагрузка на пресс-форму, повышается ее стойкость, уменьшается продолжительность охлаждения отливки, опасность ее «приваривания» к пресс-форме, возрастает надежность работы машины. При литье сплавов в твердожидком состоянии уменьшается пористость отливок, вследствие чего возрастает их герметичность, несколько повышаются механические свойства. Температуру заливки в этом случае назначают в соответствии с необходимым содержанием твердой фазы в расплаве и определяют по диаграмме состояние сплава. Содержание твердой фазы обусловливает реологические свойства сплава, эффективную вязкость, модуль упругости, предельные напряжения сдвига, т.е. характеристики его свойств, от которых зависит способность сплава заполнять полость пресс-формы. Для алюминиевых сплавов типа АЛ9 содержанию твердой фазы, при котором обеспечиваются хорошая заполняемость форм и удовлетворительные свойства отливок, по диаграмме состояния соответствует предел 40...60 %. Заполнение форм твердожидкими сплавами практикуют только на машинах с холодными камерами прессования, так как на машинах с горячими камерами такие режимы осуществить сложно из-за затвердевания расплава в мундштуке и невозможности его самопроизвольного перетекания из тигля в камеру прессования. Давление прессования зависит от толщины стенки отливки, ее размеров и конфигурации, химического состава сплава. С целью уменьшения усадочной пористости важно провести подпрессовку в конце периода заполнения пресс-формы, для чего используют механизмы прессования с мультипликацией для увеличения давления на расплав в камере прессования машины. Применяют несколько вариантов таких конструкций, из которых два представлены на рис. 14.2. В одном из них (рис. 14.2, а) для увеличения давления прессования использован дополнительный гидроцилиндр – мультипликатор 5. Шток 4 в момент окончания заполнения пресс-формы выдвигается в поршневую полость основного гидроцилиндра 3 механизма прессования на некоторую величину 1, при этом увеличиваются давление р рабочей жидкости на поршень основного цилиндра и усилие, передаваемое штоком 2 на пресс-поршень и на расплав в камере прессования 1. В результате осуществляется подпрессовка. Рисунок 14.2 – Схемы механизмов прессования машин литья под давлением: а – с мультипликатором; б – с двойным плунжером; 1 – камера прессования; 2 – шток основного гидроцилиндра с пресс-поршнем; 3 – основной гидроцилиндр; 4 – шток мультипликатора; 5 – мультипликатор; 6 – дополнительный плунжер; 7 – основной плунжер; 8 – затвердевший металл; l – ход мультипликатора; р – давление В другом варианте применяют двойной прессующий поршень (двойной плунжер) (рис. 14.2, б). До момента образования корочки затвердевшего металла 8 на стенках камеры прессования 1 оба плунжера 6 и 7 перемещаются вместе, а затем после остановки основного плунжера 7 движение дополнительного плунжера 6 продолжается и давление на расплав при этом увеличивается. Подпрессовка способствует уменьшению пор в отливке, повышению ее плотности и герметичности. Однако ее действие эффективно только в том случае, если время нарастания давления (мультипликация) меньше времени затвердевания расплава в питателе. Поэтому современные конструкции машин для литья под давлением имеют механизмы подпрессовки с высоким быстродействием: время нарастания давления в таких механизмах составляет тысячные доли секунды без возникновения значительного гидроудара. Рабочие поверхности пресс-форм необходимо смазывать. По назначению смазочные материалы, которые используются при литье под давлением, делятся на две основные группы: одни для смазывания рабочих поверхностей пресс-формы, другие для смазывания пресс-поршня и камеры прессования. Наряду с этими материалами используют и вспомогательные. Смазочные материалы для пресс-форм защищают их рабочие поверхности от химического, механического, теплового воздействия струи расплава, предотвращают приваривание отливки к пресс-форме, а также снижают усилие извлечения стержней и отливок из пресс-формы, т.е. предотвращают поломку оснастки и деформацию отливок при их извлечении из пресс-форм. Смазочные материалы для пресс-форм должны обладать высокими смазывающими и противозадирными свойствами при температурах взаимодействия отливки и пресс-формы, иметь минимальную газотворность при разложении под действием высоких температур, не оказывать вредного влияния на свойства отливок (герметичность, газосодержание, коррозионную стойкость), не повреждать поверхность пресс-формы и отливки, быть нетоксичными, не содержать дефицитных материалов. Кроме этого, смазочный материал должен сохранять свои свойства при хранении, быть пожаро- и взрывобезопасным, обладать такими свойствами, чтобы его можно было наносить на поверхность пресс-формы автоматическими устройствами. Процессы, происходящие в системе отливка – смазочный материал –рабочая поверхность пресс-формы, весьма сложные, механизм действия смазочных материалов при литье под давлением изучен еще недостаточно. Поэтому их выбор представляет сложную задачу. Чаще всего в производстве для автоматизированного выполнения операции смазывания используют смазочные материалы на основе минеральных масел в виде эмульсии масла в воде с добавками твердых наполнителей со сложной молекулярной структурой и различных химически активных присадок. Для отливок из алюминиевых сплавов используют водоэмульсионные смазочные материалы «Графитол-Э» и «Прессол-Э». Эти материалы обладают удовлетворительным смазывающим действием, способствуют повышению производительности процесса, особенно при высокой теплонагруженности пресс-форм. Однако следует учитывать, что интенсивное охлаждение рабочих поверхностей этими материалами оказывает отрицательное действие на стойкость пресс-форм. Более высоким смазывающим действием обладают смазочные материалы типа «ЛД» на масляной основе (например, масло МС-20) с химически активными добавками (трихлорэтилен и др.), а также с керосиновой фракцией, выполняющей роль разбавителя. Однако по сравнению с отмеченными ранее водоэмульсионными такие смазочные материалы больше загрязняют атмосферу цеха, их конденсат в системе вентиляции цеха повышает пожароопасность процесса. По этим и другим причинам применение материалов типа «ЛД» при обычном автоматизированном способе смазывания пресс-форм сокращается. Смазочные материалы «Прессол», «Графитол» и подобные им по составу обладают невысоким противозадирным действием. Для предотвращения образования задиров на сложных по съему участках отливок из алюминиевых сплавов используют противозадирные смазочные материалы типа «Алюминол МГ» на масляной основе с добавками твердого наполнителя, например графита, алюминиевого порошка, а также различных присадок. На такие участки пресс-форм противозадирный материал чаще всего наносится вручную. При литье магниевых сплавов используют смазочные материалы на масляной основе, например, состоящие из трансформаторного масла, керосина (разбавитель), графита, а также водорастворимых солевых смазочных материалов. Для отливок из медных сплавов применяют материалы «Графитол» и «Прессол». При изготовлении стальных отливок используют смазочные материалы на основе дисульфида молибдена, не содержащие растворителей или разбавителей. На машинах с холодной камерой прессования обязательным является смазывание пресс-поршня и рабочей поверхности камеры прессования. Для этого используют консистентные смазочные материалы на масляной основе, содержащие загустители, графит и другие материалы, повышающие смазывающие свойства. В последнее время для улучшения санитарно-гигиенических условий труда в цехах литья под давлением и повышения качества отливок стали применять порошкообразные смазочные материалы на основе подобных воску материалов, не содержащие растворители. Для исключения вероятности выбросов вредных веществ в атмосферу цеха используются устройства для смазывания рабочих поверхностей пресс-формы при закрытом ее положении, перед или во время запрессовки в нее расплава. Пока такие устройства разработаны лишь для машин с горизонтальной холодной камерой прессования и используются при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов. В качестве смазочного материала при его подаче в замкнутое пространство пресс-формы и камеры прессования успешно применяются материалы типа «ЛД». Вспомогательные смазочные материалы упрощают обслуживание пресс-форм и продлевают срок их эксплуатации. К ним относятся, например, антипригарные смазочные материалы для крепежных деталей пресс-форм и материалы для направляющих колонок. жүктеу/скачать 0,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|