Меню

Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования

С горизонтальной камерой прессования

С вертикальной камерой прессования
Под низким давлением
Вертикальные —

Горизонтальные

С горячей камерой прессования
С холодной камерой прессования

Рис. 15.1.Классификация специальных способов литья

Литье в постоянные формы

К методам литья в постоянные формы можно отнести кокиль­ное литье, литье под давлением, центробежное, непрерывное литье, литье вакуумным воасыванием, выжиманием, методом жидкой прокатки, намораживанием, электрошлаковое литье. Особенностью данных методов литья является многократное использование форм, как правило, металлических.

Кокильное литье

Кокиль представляет собой металлическую литейную форму из чугуна, стали или, реже, цветных сплавов, в полость которой расплав подается под действием силы тяжести. В отличие от разо­вой песчано-глинистой формы металлическая используется мно­гократно. При изготовлении полых отливок из черных сплавов используют разовые стержни, для цветных сплавов возможно применение металлических стержней, которые извлекают из отливки после образования прочной корки твердого металла на ее поверхности. Производство отливок в кокилях имеет свои технологические особенности.

Первой из них является окраска рабочей поверхности и лит­никовых каналов формы специальными красками, которые сни­жают перепад температур по сечению формы, предохраняют ее от термических ударов, размывающего действия струи заливае­мого расплава и, следовательно, увеличивают срок ее службы.

Вторая особенность технологического процесса заключается в том, что для создания идентичных условий затвердевания от- ливой в течение всей смены кокиль перед употреблением подог­ревают до определенной температуры. При заливке чугуна это уменьшает опасность появления «отбела» (структуры ледебури­та) в поверхностных слоях отливки.

Третья особенность — неподатливость и негазопроницаемость формы, что требует увеличить уклоны на поверхностях отливки, перпендикулярных плоскости разъема формы, применять раннюю выбивку отливок и устанавливать венты или изготавливать ка­налы по разъему формы для удаления воздуха из карманов.

Интенсивный теплообмен между затвердевающей отливкой и формой (четвертая особенность) обеспечивает плотную мелко­зернистую структуру в отливках, что во всех случаях желательно для цветных сплавов, но не всегда полезно для черных. Быстрое затвердевание стальных отливок затрудняет удаление газов, скап­ливающихся перед фронтом кристаллизации, что приводит к их захвату твердой коркой и образованию в ней поверхностной газо­вой пористости. Быстрое затвердевание чугунных отливок обуслов­ливает «отбел» и аномальные формы графита в поверхностном слое.

Трудоемкость изготовления отливок в кокилях меньше, чем при литье в разовые формы, качество поверхности и точность размеров выше, припуски на обработку меньше, а условия тру­да лучше. Масса отливок не лимитирована (от 0,5 кг до 15 т). В кокилях можно получить такие массивные отливки, как про­катные валки, шаботы молотов, станины прокатных станов, из­ложницы и т.д.

Стойкость кокилей зависит от материала самого кокиля, типа заливаемого металла, массы получаемых отливок, толщины по­крытия на рабочей поверхности и колеблется от нескольких на­ливов (при заливке стальных слитков в изложницу) до десятков тысяч (при производстве мелких алюминиевых отливок в сталь­ной кокиль).

По конструкции, которая определяется типом отливки, кокили бывают вытряхными и разъемными (рис. 15.2). Разъемный ко­киль состоит из двух частей 1. По плоскости разъема в нем выф- резеровывают литниковые каналы 4 и вентиляционные канавки 2. Стержни 3, как правило, изготавливают из песчано-масляной или песчано-смоляной смеси. На наружной стороне кокилей мо-

Рис. 15.2.Конструкции кокилей: а — разъемного; б — вытряхного

гут отливаться ребра, увеличивающие теплоотдачу в атмосферу, или изготавливаются полости 5 для жидкостного охлаждения. Литниковая система вытряхных кокилей выполняется внутри центровых стержней или делается дождевой, для чего сверху на кокиль 8 устанавливают заливочную чашу 6, одновременно об­легчающую центрирование стержня 7. Поворот кокиля с целью удаления отливки осуществляется механически или вручную. Ось поворота совпадает с осями опорных цапф 9.

Разновидностью кокильного литья является литье в облицо­ванный кокиль, или двухслойную форму. При этом сам кокиль изготавливают из стали или чугуна отливкой в разовую форму. Его рабочая полость, с небольшой степенью точности повторяющая конфигурацию отливки, облицовывается слоем плакированной песчаной смеси, отвердевающей при нагреве. Рабочий процесс изготовления двухслойной формы приведен на рис. 15.3. Рас­крытая форма, состоящая из двух полуформ 1, и неподвижные центровые стержни 2 показаны на виде сверху. Форма предна­значена для отливки полых цилиндров или втулок. После ввода модели 3 форма закрывается, и в зазоры между стержнями, мо­делью и полуформами задувается горячетвердеющая смесь. Так как кокиль и стержни предварительно нагревают до 250 °С, смесь отвердевает за несколько минут и после раскрытия формы

Рис. 15.3.Схема литья в облицованный кокиль:а— раскрытая форма; б— ввод модели; в— сборка формы и задув смеси;г— раскрытие формы; д— извлечение модели; е— сборка и заливка формы
Читайте также:  Высокий пульс при низком давлении у кормящей мамы

и удаления модели на рабочей поверхности формы и стержней остается корочка. Металл, залитый в собранную форму, контак­тирует с корочкой из песчаной смеси. Меняя толщину корочки в различных местах полости формы, можно управлять скоростя­ми охлаждения различных зон отливки. Долговечность облицо­ванных форм выше, чем окрашенных, и, что особенно важно, при заливке в них чугуна удается избежать «отбела» в углах и тонких сечениях отливок.

Фотография блока отливок гильз двигателя внутреннего сго­рания вместе с литниковой системой, полученного в четырех- позиционном облицованном кокиле, приведена на рис. 15.4.

Рис. 15.4. Блок отливок гильз

Устранить «отбел» за счет самоотжига удается и при литье в кокиль с регулируемым зазором. От обычного такой кокиль отличается тем, что он выполняется секционным и каждая из секций может быть отодвинута от отливки на некоторое рас- стояние^

Если отдаление кокиля от отливки, следствием чего является резкое замедление скорости охлаждения, происходит сразу после образования корочки затвердеваюшего металла на поверхности отливки, то корочка разогревается теплом внутренних слоев. Это приводит к разложению цементита, образовавшегося в поверх­ностных слоях чугунных отливок.

Литье пол давлением

Разновидности литья под давлением были показаны на рис. 15.1, а схемы машин приведены на рис. 15.5. Из этих схем следует, что давление на расплавленный металл при заполне­нии им металлической формы 1 может передаваться от поршня или за счет сжатого воздуха. В свою очередь, поршневые маши­ны могут иметь горизонтальную 2 или вертикальную 7 камеру прессования.

Компрессорные машины всегда имеют горячую камеру прес­сования и их условно можно разделить на машины собственно компрессорные и машины с регулируемым или низким давле­нием.

3
7 1 Рис. 15.5. Схемы машин для литья под давлением: а — с горизонтальной камерой прессования; б — с горячей вертикальной камерой; в — с холодной вертикальной камерой; г — компрессорная; д — под низким давлением

При работе на машинах с горизонтальной камерой прессо­вания в начале цикла поршень 3 находится в крайнем правом положении и не препятствует заливке расплавленного металла в камеру 2. Металлическая форма 1 делается разъемной, она

4

собирается перед началом прессования. Стержень также метал­лический. При перемещении поршня влево металл запрессовы­вается в полость 4. Давление снимается только после завершения затвердевания, после чего стержень извлекают и раскрывают форму.

На машинах с горячей вертикальной камерой прессования в момент, когда прессующий поршень 6 находится в крайнем верхнем положении, камера прессования 7 соединяется с поло­стью обогреваемого тигля 5, что позволяет расплаву затекать в нее. При движении поршня вниз расплав под давлением через канал и мундштук 8 поступает в форму 1. После затвердевания металла в форме поршень перемещается вверх в исходное поло­жение, а форма разбирается для извлечения отливки.

Компрессорные машины работают на сжатом воздухе (см. рис. 15.5, г и 3 ; >————- внутренний ради­ус отливки, см.

Центробежное литье обеспечивает получение плотных отли­вок с дисперсной структурой и облегчает выход на свободную поверхность шлаковых и газовых включений. В процессе осты­вания расплава в нем зарождаются и растут кристаллы твердой фазы. Так как плотность металла в твердом состоянии выше, чем в жидком, образовавшиеся кристаллы под действием центро­бежных сил перемещаются на внешнюю поверхность отливки, выжимая шлак и легкоплавкий ликват на внутреннюю поверх­ность. Перемешивание расплава препятствует направленному росту кристаллов, способствуя образованию мелкой плотной структуры в отливке.

Вместе с тем центробежные силы оказывают и отрицатель­ное влияние на формирование качественной отливки. Они при­водят к химической неоднородности при производстве отливок из высоколегированных сплавов. В чугунных отливках наблю­дается ликвация углерода, серы и фосфора и велика вероятность «отбела» в связи с тем, что центробежные силы препятствуют усадке отливки и образованию зазора между ней и формой, в ре­зультате чего теплоотвод от отливки ускоряется.

Для производства отливок типа коротких втулок и колец подшипников, у которых отношение длины к диаметру меньше трех, обычно применяют машины с вертикальной осью враще­ния (рйс. 15.7, а). Расплав из ковша 1 заливается с помощью наклонного желоба или непосредственно через отверстие в крыш­ке 2 в изложницу 3, вращающуюся вокруг вертикальной оси. Так как помимо центробежных сил на жидкий металл оказыва­ют влияние силы гравитации, внутренняя поверхность получа­ется искривленной, а отливка разностенной.

Читайте также:  Как шиповник действует на артериальное давление

Для отливок типа чугунных труб диаметром 200. 300 мм и длиной до 6000 мм, а также для гильз двигателей широко применяются машины с горизонтальной осью вращения (рис. 15.7, б). Расплав поступает по подвижному желобу 6 в из­ложницу 5. Торцевой раструб отливки формируется вставкой 4 или разовым стержнем. Для опоры и привода изложницы ис­пользуют ролики 7.

В отдельных случаях применяют центробежную заливку разовых форм 8, для чего их закрепляют на специальных плат­формах (рис. 15.7, в). Применение разовых форм сопряжено

Puc. 15.7.Центробежное литье: a — вертикальная ось вращения формы; б — горизонтальная ось вращения; в— литье в разовые формы

с опасностью их раздутия под действием центробежных сил, возникающих при заливке металла, и увеличения пригара на поверхности отливок.

15,2.4. Непрерывное литье

Непрерывное литье — это способ получения протяженных отливок постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи расплава в форму и вытягивания из нее затвердевшей части отливки. В зависимости от направления вытягивания раз­личают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье. Вер­тикальное литье обычно применяется для получения слитков и труб. Схема его рассмотрена ранее для слитков (см. рис. 11.7, в). При производстве труб в кристаллизатор устанавливают водо- охлаждаемый стержень, который формирует внутреннюю поверх­ность трубы.

Источник

Литье металлов под давлением

Основы литья металлов под давлением

Литьё металлов под давлением — способ изготовления отливок из сплавов, при котором сплав приобретает форму отливки, быстро заполняя пресс-форму под высоким давлением от 7 до 700 МПа. Этот способ применяется для сплавов цветных металлов (на основе цинка, алюминия, меди, магния, сплав олово-свинец) из-за их низкой температуры плавления, а также для некоторых сталей. Изделия могут быть массой от десятков граммов до десятков килограммов. Литье металлов под давлением занимает одно из самых высоких мест по объемам массового производства в металлообработке.

Литьём под давлением изготавливают:

детали автомобильных двигателей (в том числе алюминиевые блоки, детали карбюраторов);

детали сантехнического оборудования;

детали бытовых приборов (пылесосы, стиральные машины, телефоны); ранее — детали печатных машинок;

детали компьютеров, мобильных телефонов и прочего аналогичного оборудования.

Литье под давлением алюминия: используется в легких и высокопрочных узлах. Картер коробки передач и т.д.

Литье под давлением магния: используется в легких и высокопрочных узлах, например: корпуса электро-борудования.

Литье под давлением цинка: используется при производстве игрушек и в деталях малых размеров, а так же в узлах с хорошим качеством поверхности, особенно где есть хромирование.

Литье под давлением латуни: используется в сантехнических изделиях, например, водопроводных кранах, смесителях.

Процесс изготовления изделий

Литейные формы (пресс-формы) обычно изготавливаются из стали. Оформляющая полость формы выбирается подобной наружной поверхности отливки, однако учитываются искажения размеров. Пресс-форма содержит также выталкиватели и подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости изделий. Литейные машины разделяют на два вида — с горячей и холодной камерой прессования. По типу расположения вертикальные и горизонтальные. На рис. 1 дана принципиальная схема работы машин с холодной камерой прессования, расположенной у одних машин горизонтально (a), a y других — вертикально (б). При работе машины жидкий металл мерной ложкой или с помощью автоматического дозатора заливают в камеру прессования 6 и гидравлическим плунжером (прессующим поршнем 7) запрессовывают в пресс-форму. Пресс-формы изготовляют из двух половин (подвижной 3 и неподвижной 5) с вертикальной или горизонтальной плоскостью разъема. Это обеспечивает быстрое извлечение отливок с помощью толкателей 2, которые крепятся с тыльной стороны подвижной пресс-формы.


Рис.1 — Схемы литья под давлением на машинах с камерами прессования:

а — холодной горизонтальной;

б — холодной вертикальной;

1 — плита крепления подвижной части формы;

3 — подвижная матрица формы;

4 — полость формы (отливка);

5 — неподвижная матрица формы;

6 — камера прессования;

7 — прессующий поршень;

9 — тигель нагревательной передачи;

10 — обогреваемый мундштук.

Литейные машины с горячей камерой прессования

Сплавы на основе цинка, как правило, льются в машинах с горячей камерой прессования. Камера погружена в расплав. Под относительно слабым давлением сжатого воздуха или поршня расплав из камеры вытесняется в пресс-форму.

Скоростная операция. Время цикла менее 1 секунды для маленьких деталей, до 30 секунд для более крупных деталей.

Рабочее давление в диапазоне от 100-300 атм.

Обычные пресса или небольшие высокоскоростные установки.


Рис.2 — Схема литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования:

Читайте также:  Насос высокотемпературный высокого давления

Литейные машины с холодной камерой прессования

Такие машины используются для литья под давлением алюминиевых, магниевых, медных сплавов. Литьё в пресс-формы происходит под давлением от 35 до 700 МПа.

Инжекторный плунжер и цилиндр не опускаются в расплавленный.

Расплавленный металл разливается ковшом механически или вручную.

Более длительное время цикла. Может достигать 1 мин.

Рабочее давление 200-700 psi Al и Mg (13-47 атм.).

Рабочее давление 400-1000 psi Cu (27-68 атм.).


Рис.3 — Схема литья под давлением на машинах с холодной камерой прессования:

Основные преимущества литья под давлением

К основным преимуществам технологии литья под давлением можно отнести:

  • высокую производительность;
  • высокое качество поверхности (5-8 классы чистоты для алюминиевых сплавов);
  • точные размеры литого изделия (3-7 классы точности);
  • минимальная потребность в механической обработке изделия.

Процессы литья под давлением

Существуют следующие этапы литья под давлением:

Первый этап: раскрытие пресс-формы и смазка.
Это необходимо для того, чтобы готовая отливка легко отходила от полостей пресс-формы и металл в поршне не застывал до того, как он будет запрессован. Также образуется пленка, которая помогает стабилизировать температуру и защищает поверхность пресс-формы, что увеличивает срок службы оснастки.

Второй этап: смыкание пресс-формы.

Третий этап: заливка металла в поршень.
После смазки пресс-формы и поршня рабочий зачерпывает из печи необходимое количество металла и заливает его в горловину поршня.

Четвертый этап: запрессовка металла.
Поршень под воздействием пневматики, в которую как правило закачан азот, совершает поступательное движение и закачивает металл в камеру прессования.

Пятый этап: снятие готового изделия.

Смазочные материалы для литья под давлением

Перед началом, а также и во время работы рабочую поверхность пресс-формы покрывают смазкой линейка Petrofer Formol. Смазки для холодного пуска наносятся на холодные штампы в начале операции, то есть в тот момент, когда смешивающиеся с водой жидкие смазочные материалы еще не образуют достаточную пленку из-за низких температур матрицы. Смазка частично предохраняет форму от термического удара и, следовательно, увеличивает сроки службы формы, она способствует более легкому извлечению отливки из формы, предохраняя форму от приваривания. Смазка помогает получить также более качественную поверхность отливки. Смазки для холодного пуска используют в качестве разделительного состава при производстве отливок из свинцовых сплавов. Данные продукты практически не эмульгируются, и требуется их удаление методом скиммирования.

При литье под давлением в 90-Х годах применяли в основном жирные смазки на основе минеральных масел, которые при сгорании не дают минеральных осадков. При литье алюминиевых сплавов применяли смесь масла с графитом или смесь графита с воском и вазелином и др.

Современные водосмешиваемые и чистые масла отвечают следующим требованиям:

нанесение смазочного материала методом микро-напыления под давлением. Очень тонкий слой смазки должен обеспечивать весь предъявляемый функционал и способствовать экономичности расхода.

высокие проникающие свойства и устойчивость к температуре, отсутствие воспламенения и образования дыма. Применение продукта для различных сложностей геометрических форм.

состав смазки должен обеспечивать высокий эффект отделения металла из формы, оставлять после отделения минимальное накопление осадков.

легкое удаление отложений и очистка оборудования. Остатки на литых компонентах должны быть совместимы с процессами окраски и гальванике изделий.

высокие концентрации смешения с водой 1:50-1:200.

устойчивость к поражению микроорганизмами и стабильность эмульсии, минимальное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

долгий срок службы смазки на форме, отсутствие стекания образования сгустков и содержания твердых веществ в составе.

равномерное охлаждение формы, коррозионная защита узлов и оснастки, улучшенное прохождение метала.

Смазку наносят тонким, ровным слоем через 1—2 заливки. Для получения качественного изделия необходимо соблюдать определенные значения удельного давления прессования.

Продукция PETROFER для литья металла под давлением

Компания PETROFER предлагает своим клиентам продукты, отвечающие всем потребностям современной промышленности.

Линейка продуктов DIE-LUBRIC – смазочные материалы для литья металлов под давлением в портфеле продуктов Petrofer. Водосмешиваемые и чистые масла подходят для смазки форм при литье под давлением изделий из алюминия, цинка, магния, меди и металлов различных сплавов. Продукты разделяются для применения в машинах как горячего литья, так и холодного литья; оптимизированы для универсального и специального применения. Имеют экономичный расход, хорошую защиту от коррозии. Состав продуктов максимально безопасен для здоровья человека и окружающей среды.

При этом стоит отметить, что могут быть улучшены следующие факторы:

Источник

Adblock
detector