Технологии » 2012 » Апрель » 11 » Оборудование литейных цехов. Машины для литья под давлением.
03:09
Оборудование литейных цехов. Машины для литья под давлением.
Классификация машин для литья под давлением


Литье под давлением — высокопроизводительный способ получения отливок с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхности.
Сущность способа заключается в том, что в металлическую разъемную форму, установленную на машине, с высокой скоростью под давлением подается расплавленный металл.
В форме металл кристаллизуется, и затвердевшая отливка выталкивается из нее.

Литьем под давлением изготовляют главным образом отливки из цветных сплавов — алюминиевых, магниевых, цинковых, медных и др.
Начали получать под давлением отливки из стали и титана.

Формирование отливки при литье под давлением происходит целиком в форме.
Ввиду того, что литьем под давлением получают такие сложные отливки, как V-образные блоки автомобильных двигателей, корпуса карбюраторов двигателей
внутреннего сгорания, корпуса электродвигателей, ступени эскалатора метрополитена, детали всевозможных приборов, фотоаппаратов, как правило, имеют сложную конструкцию.


В зависимости от способа, которым металл запрессовывается в форму, различают машины с горизонтальной холодной, вертикальной холодной и горячей камерой прессования.

На машинах с холодной камерой прессования получают отливки из алюминиевых, магниевых и медных сплавов.
На машинах с горячей камерой прессования — главным образом из более легкоплавких сплавов на цинковой, свинцовой или оловянной основе.

На рис. 1 показана схема технологического процесса получения отливок на машине с горизонтальной холодной камерой прессования.




          
Рис. 1. Схема технологического процесса получения отливок на машине для литья под давлением с гориаоитальиой холодной камерой прессования::
I — заливка металла; II — запрессовка металла; III — открытие формы.
1 — подвижная половина формы; 2 — неподвижная половина формы; 3 — жидкий металл; 4 — прессовый плунжер; 5 — толкатели; 6 — прессовый стакан; 7 — отливка.

Расплавленный металл заливается через окно в прессовый цилиндр (позиция I) и прессовым плунжером подается в предварительно закрытую механизмом. запирания форму (позиция II).
После затвердевания отливки форма-открывается, отливка выталкивается из-нее толкателями и удаляется из машины (позиция III).

На машине с вертикальной камерой прессования металл заливается в прессовый цилиндр сверху.
При этом литниковые каналы, соединяющие прессовый цилиндр с формой, перекрыты нижним поршнем (пяткой) и открываются только после опускания последнего под давлением металла в момент прессования.
Такая конструкция механизма прессования исключает возможность попадания расплавленного металла в форму до начала прессования и позволяет получать отливки с центральным литником.
Извлечение отливки из формы аналогично машине с горизонтальной камерой прессования (позиция III).

В отличие от машин с холодной камерой прессования у машин с горячей камерой прессования прессовый цилиндр опущен в тигель с расплавленным металлом и полость цилиндра соединена с тиглем (рис. 2).

 
 

Рис. 2. Схема машины для литья под давлением с горячей камерой прессования:
1 — прессовый циллиндр; 2 — прессовый плунжер; 3 — чугунный тигель; 4 — отверстие для поступления металла в прессовый стакан; 5— прессовый стакан; 6 — гузнек (металлопровод); 7 — мундштук; 8 — пресс-форма.

При подъеме прессового поршня выше заливочного отверстия металл из тигля, в котором он поддерживается в расплавленном состоянии, через отверстие поступает в прессовый цилиндр.
При опускании прессового поршня расплавленный металл по подогреваемому каналу, называемому гузнеком, под действием плунжера подается в форму.
При новом подъеме поршня избыток металла сливается, и машина после затвердевания и выталкивания отливки готова к очередному циклу.

В момент заполнения формы металлом он давит на стенки, стараясь её раскрыть.
Особеино велико усилие, направленное на раскрытие формы в конечный момент ее заполнения, когда происходит гидравлический удар.

При недостаточном усилии запирания формы, под давлением металла возможио ее раскрытие, и расплавленный металл через образовавшуюся щель может выплескиваться из формы.
Для исключения разбрызгивания металла, что недопустимо по условиям пожарной безопасности, техники безопасности и технологии, усилие запирания формы должно быть несколько больше, чем усилие, создаваемое металлом на раскрытие формы.
 
Для нормальной работы машины для литья под давлением необходимо выполнение условий, определяемых рядом зависимостей.

Усилие прессования (Н) прессового поршня под действием рабочей жидкости на металл можно определить по формуле:
P = рf0,
где р — рабочее давление на прессовый поршень, Па;
f0— площадь сечения прессового поршия, см2.

Так как усилие, развиваемое прессовым поршнем, непосредствеино передается прессовым плунжером на расплавленный металл, усилие прессования (Н) выражается:
Р = qf0,
где q — гидростатическое давление на металл в камере прессования, Па;
f0 — площадь прессового плунжера, см2.

Гидростатическое давление в машине на металл устанавливают в зависимости от материала отливки, ее конструктивных особеннстей - степени сложности, толщины стенки, плотности, шероховатааги поверхности и др.
Гидростатическое давление на металл обычно назначают для цииковых отливок в пределах 20 — 60 МПа, для алюминиевых 25 — 80 МПа, для медных 35 — 100 МПа.

Минимальные гидростатические давления назначают для легкоплавких металлов, отливок несложных или неответственного назначения.
Максимальные, наоборот, — для тугоплавких. металлов, отливок сложных и ответственного назначения.

Усилие раскрытия формы, возникающее в результате гидростатического давления на нее, определяют по формуле:
Q0 = qF,
где F — площадь проекции отливки по разъему пресс-формы, см2.

Для обеспечения надежности работы машины усилию Q раскрытия формы должно противостоять усилие запирания пресс-формы с некоторым запасом.

Усилие запирания пресс-формы, обеспечиваемое механизмом запирания машины, должно соответствовать:
Q = Q0k,
где k — коэффициент запаса;
k = 1,1 ÷ 1,25 (меньшее значение для крупных отливок; большее — для мелких).

Машины для литья под давлением фирмы Фрех, Германия
 

 

 

В машинах для литья под давлением примеияют механизмы запирания гидравлического, шарнирно-рычажного, клинорычажного и клинового типа.


В гидравлическом механизме запирания усилие запирания передается на подвижную плиту гидроцилиндром, в рычажно-шарнирном — системой рычагов, а в клиновом предварительно осуществляется закрытие пресс-формы гидроцилиндром, после чего шарнирные части механизма запираются клином.

В гидравлическом механизма (рис. 3, а) запирающее усилие создается только гидравлическим цилиидром большого диаметра.
К преимуществам его относится простота наладки по высоте формы.
 

 
 
 
 
 
 
Рис. 3. Запирающие механизмы машин: а — гидравлический; б — гидрорычажный; в — гидроклинорычажный; г - гидроклиновой

отсутствие перекосов подвижной плиты, а следовательно, получение более точной отливки, при этом температурные деформации не влияют на точность отливок.
Недостаток этого механизма заключается в большом расходе рабочей жидкости, что вызывает необходимость увеличения бака гидроагрегата.

Вследствие большой скорости в конце смыкания требуются дополнительные смягчающие устройства.
Быстрое изнашивание уплотняющих манжет приводит к утечке рабочей жидкости.

В гидрорычажном механизме (рис. 3, б) запирающее усилие создается гидравлическим цилиндром и системой рычагов, увеличивающих жесткость.

Преимущества механизма:
  • меньший объем необходимой рабочей жидкости по сравнению с гидравлическим запором, а следовательно, и меньшая масса машины;
  • быстроходность, но с необходимым замедлением подвижной плиты при закрывании формы;
  • жесткость и надежность запирания формы;
  • меньшие требования к гидроаппаратуре, а отсюда простота эксплуатации.
К недостаткам этого механизма относится меньшая, чем у машин с гидравлическим механизмом, точность изделия вследствие температурных перекосов плит, сложность настройки по высоте формы, малое усилие обратного хода.

Существуют два способа настройки на определенную высоту формы.
При первом способе это достигается перемещением неподвижной плиты совместно с гидроцилиндром смыкания.
При втором способе подвижная плита состоит из двух частей, соединенных винтом: при настройке их сближают или раздвигают, достигая нужной высоты.

В комбинированных механизмах (рис. 3, в, г) запирающие усилия создаются вследствие запирания подвижной плиты клином.
К преимуществам этих систем относится простота наладки на различный размер форм, отсутствие перекоса подвижной плиты, а следовательно, получение точной отливки и исключение влияния температурных деформаций на точность отливок.
К недостаткам механизмов относится их сложность из-за большой массы машины, а также сложность изготовления клинового запора и быстрого его изнашивания.
Клиновые запирающие механизмы используют на машинах большой мощности.

Как отмечено выше, формирование отливок при литье под давлением целиком происходит в пресс-форме, стоимость которой для крупных сложных отливок приближается к стоимости машины.

В целях повышения стойкости (увеличения числа съемов) и повышеиия качества отливок пресс-формы для литья под давлением изготовляют из легированной стали: они обладают высокой точностью и низкой шероховатостью рабочей поверхности.

При всем разнообразии и сложности форм для литья под давлением они имеют одинаковые элементы.
В зависимости от назначения все узлы, детали и механизмы формы можно разделить на формообразующие, конструктивные и приводы механизмов формы. К формообразующим элементам формы относятся части формы непосредственно соприкасающиеся с жидким металлом, оформляют контуры отливки.
К конструктивным элементам формы относятся ее части, которые несут на себе формообразующие элементы, обеспечивают взаимоположение частей, а также крепление формы к плитам машины.
Приводы служат для раскрытия. и закрытия формы, перемещения стержней, толкателей и т. п.

Конструкция форм определяется конструкцией отливки, свойствами сплава, из которого отливка изготовляется, типом и конструкцией машины, характером производства и т. п.
Конструкция отливки обусловливает число стержней в форме.
При наличии арматуры в отливке (например, получение корпуса или ротора электродвигателя с залитым железом, отливка корпусов с износостойкими втулками и др.) в формах необходимо предусмотреть специальиые устройства для фиксации арматуры.

Для машин с горизонтальной и вертикальной камерой прессования применяют формы с различной системой подачи металла.

В форме для машины с горизонтальной камерой прессования металл из литниковой втулки попадает в литниковый канал, расположенный выше литниковой втулки.
Таким образом устраняется возможность попадания металла в форму до начала прессования.
Для такой подводки металла литниковую втулку следует располагать на нижнем уровие формы.
 
Конструкция машин

Машииы для литья под давлением с холодными камерами прессования (вертикальной и горизонтальной) и с горячей камерой прессования изготовляют унифицированными по механизмам запирания.
Они отличаются механизмами прессования.

Наибольшее распространеиие: получили машины с холодной горизонтальной камерой прессования.

Это объясняется следующими их преимуществами:
  • возможностью получения отливок из алюминиевых, магниевых, медных, свинцовых, цинковых сплавов и тугоплавких сплавов;
  • коротким путем металла из камеры прессования в полость формы и прямолинейностью пути металла в форму, вследствие чего металл заполняет ее при высоком давлении;
  • сравнительной простотой автоматического регулирования режимов прессования (скорость и давление прессования) и в связи с этим расширением технологических возможностей машины;
  • сравнительной простотой конструкции и высокой эксплуатационной надежностью (меньшее число деталей соприкасается с расплавленным металлом).
Машина для литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования (рис. 4) представляет собой горизонтальный гидравлический пресс колонного типа с разъемом пресс-формы в вертикальной плоскости.

На станине 1, которая служит одновременно основанием для крепления узлов и резервуаром для масла, размещаются подвижная 2
 
 

Рис. 4. Машина для литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования

и неподвижная 3 плиты, механизмы запирания 5 и прессования 9, гидронасос с приводом 6, а также электро- и гидроборудование и аппаратура.

Для нагнетания рабочей жидкости в гидроцилиндры служит насосная установка 7, которая кронштейнами прикрепляется к торцу станины.
Наличие гидрорычажного механизма запирания дает возможность жестко и надежно запереть форму, а гидропневматический. аккумулятор 8 обеспечивает быстрый впрыск металла в форму и выдержку его на время кристаллизации отливки под необходимым давлением.

Гидравлическое оборудование машины в сочетании с электрооборудованием обеспечивает выполнение следующих операций в полу-автоматическом и наладочном режимах:
  • запирание формы с регулируемым усилием;
  • медленное перекрытие заливочного окна прессовым плунжером с регулируемой скоростью;
  • быстрый впрыск расплавленного металла в форму с регулируемой скоростью;
  • выдержку отливок в форме под давлением во время кристаллизации (время кристаллизации автоматически регулируется с помощью реле времени);
  • раскрытие формы на заданную величину;
  • выталкивание стержней и отливки;
  • выталкивание пресс-остатка;
  • отвод прессового плунжера в исходное положение.
Настройка машины на требуемую высоту формы осуществляется перемещением механизма запирания по колоннам 4 и с помощью гаек, приводимых во вращение через редуктор с ручным приводом.
Имеющаяся на машине система водяного охлаждения позволяет регулировать интенсивность охлаждения прессового плунжера, формы, неподвижной плиты.

В связи с разнообразием конструкций форм на совремеиных машинах с горизонтальной холодной камерой прессования предусматривается два-три положения прессового стакана по высоте, что дает возможность выполнять как нижнюю, так и центральную заливку металла в пресс-форму.

Для безопасности работы на машине предусмотрены необходимые блокировки, предотвращающие неправильное включение механизмов, и подвижный щит, предохраняющий оператора от возможных выбросов жидкого металла по разъему пресс-формы.

Машины с холодной камерой прессования выпускают с усилием запирания в диапазоне от 0,4 до 35 МПа и более.
На этих машинах получают отливки массой от нескольких граммов до 50 кг и более (из алюминиевых сплавов).

Машины с вертикальной холодной камерой прессования по сравнению с машинами с горизонтальной холодной камерой прессования имеют следующие преимущества: возможность получения отливок с центральным литником, лучшее предохранение от попадания пленок и окислов расплава в форму, так как отверстие мундштука очень мало по сравнению с камерой прессования.

В то же время имеются существенные недостатки: большое число рабочих деталей, соприкасающихся с расплавленным металлом (два поршня, мундштук, наполнительиый стакан), невозможность открытия формы до среза нижним поршнем пресс-остатка, что снижает производительность, и, главное,
 
 

Рис. 5. Механизм прессования машины с вертикальной холодной камерой прессования

увеличение пути металла и изменение его направления, что снижает давление и усложняет регулирование технологическим процессом.

Механизмы запирания машин с горизонтальной и вертикальной холодными камерами прессования аналогичны.
На рис. 5 показан разрез механизма прессования машины для литья под давлением с вертикальной холодной камерой прессования.

Машина работает следующим образом.
После закрытия формы порция расплава заливается в стакан 1, и металл прессуется прессовым плунжером (пуансоном) 2, опускающимся под действием прессового механизма 3 в прессовый стакан.
При этом под давлением металла нижний поршень (пятка) 4 опускается, и металл через литниковую втулку (мундштук) 5 подается в форму.
После завершения кристаллизации нижний поршень срезает пресс-остаток, и форма открывается.
Конструкция формы предусматривает удержание отливки на ее подвижной половине, и в момент открытия формы она выталкивается толкателями 6.

Машины с горячей камерой прессования по сравнению с машинами с холодной камерой прессования имеют следующие преимущества: небольшие потери сплава при изготовлении отливок вследствие более простой литниковой системы, стабильность технологического процесса, улучшение условий труда и создание хороших условий для автоматизации оборудования.

В то же время имеются недостатки: затруднение применения машины для литья металлов, имеющих температуру плавления выше 500 °С, быстрое изнашивание прессующего поршня, находящегося в расплаве, повышенная пористость отливок.

Давление на металл в машинах с горячей камерой прессования устанавливается в пределах 15 — 30 МПа, в то время как на машинах с холодной камерой прессования оно бывает в пределах 30— 150 МПа.
Механизмы запирания машины с горизонтальной камерой прессования и машины с горячей камерой прессования аналогичны.
На рис. 6 показан разрез механизма прессования машины для литья под давлением с горячей камерой прессования.
 


Рис. 6. Механизм прессования машины с горячей камерой прессования

Рабочий процесс на машине осуществляется следующим образом.
В тигельной печи 1 с газовым подогревом в чугунном тигле 2 находится расплав на уровне выше отверстий 3 цилиндра 4.
При верхнем положении поршня 5 расплав заполняет нижнюю часть цилиндра и гузнека б (металлопровод).
Под действием прессового механизма 7 поршень опускается, перекрывает отверстия и под давлением направляет расплав через гузнек и мундштук 8 в пресс-форму.
После затвердевания отливки прессовый поршень 5 поднимается, остатки металла сливаются, отливка выталкивается из пресс-формы, и процесс повторяется.

Один из недостатков литья под давлением — пористость отливок, снижающая их плотность и препятствующая термообработке, так как газы содержащиеся в порах, расширяются при нагреве и вызывают вспучивание отливок.

Для предупреждения образования пористости отливок и с целью повышения их физико-механических свойств на машинах для литья под давлением применяют различные устройства и приспособления.

В последнее время наибольшее распространение получили программирование ступеней давления, скорости прессования, вакуумирование пресс-формы, механизм прессования с двойным плунжером для дополнительного уплотнения металла в форме после образования корочки расплава на ее стенках.

Следующий шаг развития литья под давлением - автоматизация всего процесса производства заготовок, создание литейных автоматизированных комплексов.


Читать...
 И.В.Матвиенко, В.Л.Татарский, Оборудование литейных цехов, М.: Машиностроение. - 1985. - 400 с. .DjVu

Примечание.
Для просмотра в браузере файлов DjVu скачайте и установите на свой компьютер плагин DjVu Browser Plug-in (Free-download) от Caminova, Inc.
Литература: И.В.Матвиенко, В.Л.Татарский, Оборудование литейных цехов, М.: Машиностроение. - 1985. - 400 с.
Категория: Машины и технологии | Просмотров: 5968 | Добавил: semglass | Теги: Машины, Производство, оборудование, литье металлов
Всего комментариев: 2
0
2  
Проектируем и поставляем "под ключ" участки и
цеха точного литья по газифицируемым моделям
( лгм - процесс ) с мощностью от 500 до 20 000
тонн годных отливок в год из сталей, чугунов,
алюминиевых и медных сплавов.
Весь спектр инжиниринговых работ в области
литейного производства.

-Печи плавильные для плавки металлов и сплавов
индукционные типа ИСТ-0,16...ИСТ-5,0 и дуговые
типа ДСП-0,5...ДСП-5,0 с загрузкой от 150 до
5 000 кг. Печи высокоэффективные,работают на
тиристорных преобразователях частоты.
Занимают мало места. Работы "под ключ".
Варианты новые и б/у.

-Производим ОТЛИВКИ и ЛИТЬЕ (литые детали) из
сталей, чугунов, алюминиевых и медных сплавов.
Масса отливок - от 0,1 до 500 кг.
Отливки высокоточные и дешевые.
Постоянным Заказчикам - скидки.

-Проектируем, производим и поставляем весь
спектр оборудования для литейного производства.

ЛГМ - групп
тел. : +38-068-251-20-23;
тел. : +38-044-424-84-88;
факс : +38-044-227-48-38.
пред-во США факс: +1-(425)-920-96-46

г.Киев, Украина,

E - mail: board@lgm.com.ua
E - mail: lgm-fc@ln.ua
http://www.lgm.com.ua

0
1  
Design and Project full range of Lost - foam foundries on turn - key base ;
- castings made of cast iron; steels; Al and Cu - base alloys;
- weight range: 0,1...5 000 kgs.;
- design and Project Lost - foam foundries capacity: 500...20 000 MT of castings per year;
- short lead time;
- technical help and support
Induction and arc melting furnaces :
- design and production on inqiry induction and arc melting furnaces;
- capacity on liquid metal: 150... 5 000 kgs.;
- required small production space ;
- technical support and service
Castings made of ferrous and non-ferrous alloys :
- production of castings made of ferrous and non-ferrous alloys: cast iron; steel; Al and Cu - base alloys;
- castings' weight : 0,1...5 000 kgs. ;
- short lead time ;
- techical service and support

board@lgm.com.ua
lgm-fc@ln.ua

http://www.lgm.com.ua

Имя *:
Email *:
Код *: