01:38 Технология литейного производства.Основные виды литья металлов.Часть2. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Общие сведения о производстве отливок из сплавов цветных металлов.
Продолжение. Начало ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ АЛЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ. Из перечисленных выше способов литья в разовые формы наиболее широкое применение при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов получило литье в сырые песчаные формы.
Это обусловлено невысокой плотностью сплавов, небольшим силовым воздействием металла на форму и низкими температурами литья (680 - 800 ºС).
Для изготовления песчаных форм используют формовочные и стержневые смеси, приготовленные из кварцевых и глинистых песков (ГОСТ 2138-74), формовочных глин (ГОСТ 3226-76), связующих и вспомогательных материалов. Выполнение полостей в отливках осуществляют с помощью стержней, изготавливаемых в основном по горячим (220 - 300 °С) стержневым ящикам.
Для этой цели используют плакированный кварцевый песок или смесь песка с термореактивной смолой и катализатором.
Стержни, подвергающиеся сушке, изготавливают на встряхивающих, пескодувных и пескострельных машинах или вручную из смесей масляными (4ГУ, С) или водорастворимыми связующими.
Продолжительность сушки (от 3 до 12 ч) зависит от массы и размеров стержня и определяется обычно опытным путем.
Температуру сушки назначают в зависимости от природы связующего: для масляных связующих 250 - 280 °С, а для водорастворимых 160 - 200 °С.
Для изготовления крупных массивных стержней все большее применение получают смеси холодного твердения (ХТС) или жидкодвижные самотвердеющие смеси (ЖСС).
Смеси холодного твердения в качестве связующего содержат синтетические смолы, а катализатором холодного твердения обычно служит ортофосфорная кислота.
Смеси ЖСС содержат поверхностно-активное вещество, способствующее образованию пены.
Соединение стержней в узлы производят склейкой или путем заливки алюминиевых расплавов в специальные отверстия в знаковых частях.
Плавное без ударов и завихрений заполнение литейных форм обеспечивается применением расширяющихся литниковых систем с соотношением площадей сечений основных элементов
соответственно для нижнего, щелевого или многоярусного подвода металла к полости литейной формы.
Минимальную скорость подъема металла в форме (см/с) определяют по формуле А. А. Лебедева
Тип литниковой системы выбирают с учетом габаритов отливки, сложности ее конфигурации и расположения в форме.
Заливку форм для отливок сложной конфигурации небольшой высоты осуществляют, как правило, с помощью нижних литниковых систем.
При большой высоте отливок и тонких стенках предпочтительно применение вертикально-щелевых или комбинированных литниковых систем.
Формы для отливок малых размеров допустимо заливать через верхние литниковые системы.
При этом высота падения струи металла в полость формы не должна превышать 80 мм.
Для уменьшения скорости движения расплава при входе в полость литейной формы и лучшего отделения взвешенных в нем оксидных плен и шлаковых включений в литниковые системы вводят дополнительные гидравлические сопротивления устанавливают сетки (металлические или из стеклоткани) или ведут заливку через зернистые фильтры.
Литники (питатели), как правило, подводят к тонким сечениям (стенкам) отливок рассредоточенно по периметру с учетом удобств их последующего отделения при обработке.
Подвод металла в массивные узлы недопустим, так как вызывает образование в них усадочных раковин, макрорыхлот и усадочных «провалов» на поверхности отливок.
В сечении литниковые каналы чаще всего имеют прямоугольную форму с размером широкой стороны 15 - 20 мм, а узкой 5-7 мм.
Сплавы с узким интервалом кристаллизации (АЛ2, АЛ4, АЛ), АЛ34, АК9, АЛ25, АЛЗО) предрасположены к образованию концентрированных усадочных раковин в тепловых узлах отливок. Для выведения этих раковин за пределы отливок широко используют установку массивных прибылей.
Для тонкостенных (4-5 мм) и мелких отливок масса прибыли в 2-3 раза превышает массу отливок, для толстостенных до 1,5 раз.
Высоту прибыли выбирают в зависимости от высоты отливки.
При высоте менее 150 мм высоту прибыли Нприб принимают равной высоте отливки Нотл.
Для более высоких отливок отношение Нприб/Нотл принимают равным 0,3 - 0,5.
Соотношение между высотой прибыли и ее толщиной составляет в среднем 2-3.
Наибольшее применение при литье алюминиевых сплавов находят верхние открытые прибыли круглого или овального сечения; боковые прибыли в большинстве случаев делают закрытыми.
Для повышения эффективности работы прибылей их утепляют, заполняют горячим металлом, доливают.
Утепление обычно осуществляют наклейкой на поверхность формы листового асбеста с последующей подсушкой газовым пламенем.
Сплавы с широким интервалом кристаллизации (АЛ1, АЛ7, АЛ8, АЛ19, АЛЗЗ) склонны к образованию рассеянной усадочной пористости.
Пропитка усадочных пор при помощи прибылей малоэффективна. Поэтому при изготовлении отливок из перечисленных сплавов не рекомендуется применять установку массивных прибылей.
Для получения высококачественных отливок осуществляют направленную кристаллизацию, широко используя для этой цели установку холодильников из чугуна и алюминиевых сплавов.
Оптимальные условия для направленной кристаллизации создает вертикально-щелевая литниковая система.
Для предотвращения газовыделения при кристаллизации и предупреждения образования газо-усадочной пористости в толстостенных отливках широко используют кристаллизацию под давлением 0,4-0,5 МПа.
Для этого литейные формы перед заливкой помещают в автоклавы, заливают их металлом и кристаллизуют отливки под давлением воздуха.
Для изготовления крупногабаритных (высотой до 2-3 м) тонкостенных отливок используют метод литья с последовательно направленным затвердеванием.
Сущность метода состоит в последовательной кристаллизации отливки снизу вверх.
Для этого литейную форму устанавливают на стол гидравлического подъемника и внутрь ее опускают нагретые до 500 - 700 °С металлические трубки диаметром 1220 мм, выполняющие функцию стояков.
Трубки неподвижно закрепляют в литниковой чаше и закрывают отверстия в них стопорами.
После заполнения литниковой чаши расплавом стопоры поднимают и сплав по трубкам поступает в литниковые колодцы, соединенные с полостью литейной формы щелевыми литниками (питателями).
После того как уровень расплава в колодцах поднимается на 20 - 30 мм выше нижнего конца трубок, включают механизм опускания гидравлического стола.
Скорость опускания принимают такой, чтобы заполнение формы осуществлялось под затопленный уровень и горячий металл непрерывно поступал в верхние части формы.
Это обеспечивает направленное затвердевание и позволяет получать сложные отливки без усадочных дефектов.
Заливку песчаных форм металлом ведут из ковшей, футерованных огнеупорным материалом.
Перед заполнением металлом ковши со свежей футеровкой сушат и прокаливают при 780 - 800 °С для удаления влаги.
Температуру расплава перед заливкой поддерживаю на уровне 720 - 780 °С.
Формы для тонкостенных отливок заполняют расплавами, нагретыми до 730 - 750 °С, а для толстостенных до 700 - 720 °С.
Литье в гипсовые формы применяют в тех случаях, когда к отливкам предъявляются повышенные требования по точности, чистоте поверхности и воспроизведению мельчайших деталей рельефа. сравнению с песчаными гипсовые формы обладают более высокой прочностью, точностью размеров, лучше противостоят воздействию высоких температур, позволяют получать отливки сложной конфигурации с толщиной стенок 1,5 мм по 5-6-му классу точности.
Формы изготавливают по восковым или металлическим (латунь, сталь) хромированным моделям с конусностью по наружным размерам не более 30' и по внутренним размерам от 30' до 3°.
Модельные плиты выполняют из алюминиевых сплавов.
Для облегчения удаления моделей из форм поверхность их покрывают тонким слоем керосиново-стеариновой смазки.
Мелкие и средние формы для сложных тонкостенных отливок изготавливают из смеси, состоящей из 80' % гипса, 20 % кварцевого песка или асбеста и 60 - 70 % воды (от массы сухой смеси).
Состав смеси для средних и крупных форм: 30 % гипса, 60 % песка, 10% асбеста, 40 - 50 % воды.
Смесь для изготовления стержней содержит 50 % гипса, 40 % песка, 10 % асбеста, 40 - 50 % воды.
Для замедления схватывания в смесь вводят 12 % гашеной извести.
Необходимая прочность форм достигается за счет гидратации безводного или полуводного гипса.
Для снижения прочности и увеличения газопроницаемости сырые гипсовые формы подвергают гидротермической обработке выдерживают в автоклаве в течение 6-10 ч под давлением водяного пара, а затем в течение суток на воздухе.
После этого формы подвергают ступенчатой сушке при 350-500 °С.
Особенностью гипсовых форм является их низкая теплопроводность.
Это обстоятельство затрудняет получение плотных отливок из алюминиевых сплавов с широким интервалом кристаллизации.
Поэтому основной задачей при разработке литниково-прибыльной системы для гипсовых форм является предотвращение образования усадочных раковин, рыхлот, оксидных плен, горячих трещин и недоливов тонких стенок.
Это достигается применением расширяющихся литниковых систем (Fст : Fшл : Fпит = 1 : 2 : 4), обеспечивающих низкую скорость движения расплавов в полости формы, направленным затвердеванием тепловых узлов в сторону прибылей с помощью холодильников, увеличением податливости форм за счет повышения содержания кварцевого песка в смеси.
Заливку тонкостенных отливок ведут в нагретые до 100-200 °С формы методом вакуумного всасывания, что позволяет заполнять полости толщиной до 0,2 мм.
Толстостенные (более 10 мм) отливки получают заливкой форм в автоклавах.
Кристаллизация металла в этом случае ведется под давлением 0,4 - 0,5 МПа.
Литье в оболочковые формы целесообразно применять при серийном и крупносерийном производстве отливок ограниченных размеров с повышенной чистотой поверхности, большей размерной точностью и меньшим объемом механической обработки, чем при литье в песчаные формы.
Оболочковые формы изготавливают по горячей (250 - 300 °С) металлической (сталь, чугун) оснастке бункерным способом.
Модельную оснастку выполняют по 4-5-му классам точности с формовочными уклонами от 0,5 до 1,5%.
Оболочки делают двухслойными: первый слой из смеси с 6-10% термореактивной смолы, второй из смеси с 2% смолы.
Для лучшего съема оболочки модельную плиту перед засыпкой формовочной смеси покрывают тонким слоем разделительной эмульсии (5% силиконовой жидкости № 5; 3% хозяйственного мыла; 92% воды).
Для изготовления оболочковых форм применяют мелкозернистые кварцевые пески, содержащие не менее 96% кремнезема.
Соединение полуформ осуществляют склеиванием на специальных штыревых прессах.
Состав клея: 40% смолы МФ17; 60% маршалита и 1,5% хлористого алюминия (катализатор твердения).
Заливку со бранных форм производят в контейнерах.
При литье в оболочковые формы применяют такие же литниковые системы и температурные режимы, как и при литье в песчаные формы.
Малая скорость кристаллизации металла в оболочковых формах и меньшие возможности для создания направленной кристаллизации обусловливают получение отливок с более низкими свойствами, чем при литье в сырые песчаные формы.
Литье по выплавляемым моделям применяют для изготовления отливок повышенный точности (3-5-ый класс) и чистоты поверхности (4-6-й класс шероховатости), для которых этот способ является единственно возможным или оптимальным.
Модели в большинстве случаев изготавливают из пастообразных парафино-стеариновых (1:1) составов запрессовкой в металлические пресс-формы (литые и сборные) на стационарных или карусельных установках.
При изготовлении сложных отливок размерами более 200 мм во избежание деформации моделей в состав модельной массы вводят вещества, повышающие температуру их размягчения (оплавления).
В качестве огнеупорного покрытия при изготовлении керамических форм используют суспензию из гидролизованного этилсиликата (30-40 %) и пылевидного кварца (70 - 60 %).
Обсыпку модельных блоков ведут прокаленным песком 1КО16А или 1К025А.
Каждый слой покрытия сушат на воздухе в течение 10 - 12 ч или в атмосфере, содержащей пары аммиака, 0,5 - 1 ч.
Для обеспечения спокойного заполнения формы применяют расширяющиеся литниковые системы с подводом металла к толстым сечениям и массивным узлам.
Питание отливок осуществляют обычно от массивного стояка через утолщенные литники (питатели).
Для сложных отливок допускается применение массивных прибылей для питания верхних массивных узлов с обязательным заполнением их из стояка.
Выплавление моделей из форм осуществляют в горячей (85-90 ºС) воде, подкисленной соляной кислотой (0,51 см3 на литр воды) для предотвращения омыления стеарина.
После выплавления моделей керамические формы просушивают при 150 - 170 °С в течение 12 ч, устанавливают в контейнеры, засыпают сухим наполнителем и прокаливают при 600 - 700 °С в течение 58 ч.
Заливку ведут в холодные и нагретые формы.
Температура нагрева (50-300 °С) форм определяется толщиной стенок отливки.
Заполнение форм металлом осуществляют обычным способом, а также с использованием вакуума или центробежной силы.
Большинство алюминиевых сплавов перед заливкой нагревают до 720 - 750 °С.
Литье в кокиль основной способ серийного и массового производства отливок из алюминиевых сплавов, позволяющий получать отливки 4-6-го классов точности с шероховатостью поверхности Rz = 50-20 и минимальной толщиной стенок 3-4 мм.
При литье в кокиль наряду с дефектами, обусловленными высокими скоростями движения расплава в полости литейной формы и несоблюдением требований направленного затвердевания (газовая пористость, оксидные плены, усадочная рыхлота), основными видами брака отливок являются недоливы и трещины.
Появление трещин вызывается затрудненной усадкой.
Особенно часто трещины возникают в отливках из сплавов с широким интервалом кристаллизации, имеющих большую линейную усадку (1,25 - 1,35 %).
Предотвращение образования указанных дефектов достигается различными технологическими приемами.
Для того чтобы обеспечить плавное, спокойное поступление металла в полость литейной формы, надежное отделение шлака и оксидных плен, образовавшихся в металле в процессе плавки и движения по литниковым каналам, и предотвращение их образования в литейной форме, при литье в кокиль применяют расширяющиеся литниковые системы с нижним, щелевым и многоярусным подводом металла к тонким сечениям отливок.
В случае подвода металла к толстым сечениям должна быть предусмотрена подпитка места подвода установкой питающей бобышки (прибыли).
Все элементы литниковых систем располагают по разъему кокиля.
Рекомендуются следующие соотношения площадей сечения литниковых каналов:
Для снижения скорости поступления расплава в полость формы применяют изогнутые стояки, сетки из стеклоткани или металла, зернистые фильтры.
Качество отливок из алюминиевых сплавов зависит от скорости подъема расплава в полости литейной формы.
Эта скорость должна быть достаточной для гарантированного заполнения тонких сечений отливок в условиях повышенного теплоотвода и в то же время не вызвать недоливов, обусловленных неполным выходом воздуха и газов через вентиляционные каналы и прибыли, завихрений и фонтанирования расплава при переходе из узких сечений в широкие.
Скорость подъема металла в полости формы при литье в кокиль принимают несколько большей, чем при литье в песчаные формы.
Минимально допустимую скорость подъема рассчитывают по формулам А. А. Лебедева и Н. М. Галдина (см. Файлы «Книги по литейным процессам»).
Для получения плотных отливок создают, так же как и при литье в песчаные формы, направленное затвердевание путем надлежащего расположения отливки в форме и регулирования теплоотвода.
Как правило, массивные (толстые) узлы отливок располагают в верхней части кокиля.
Это дает возможность компенсировать сокращение их объема при затвердевании непосредственно из прибылей, установленных над ними.
Регулирование интенсивности теплоотвода с целью создания направленного затвердевания осуществляют охлаждением или утеплением различных участков литейной формы.
Для местного увеличения теплоотвода широко используют вставки из теплопроводной меди, предусматривают увеличение поверхности охлаждения кокиля за, счет оребрения, осуществляют локальное охлаждение кокилей сжатым воздухом или водой.
Для снижения интенсивности теплоотвода на рабочую поверхность кокиля наносят слой краски толщиной 0,1 - 0,5 мм.
На поверхность литниковых каналов и прибылей для этой цели наносят слой краски толщиной 1-1,5 мм.
Замедление охлаждения металла в прибылях может быть достигнуто также за счет местного утолщения стенок кокиля, применения различных малотеплопроводных обмазок и утепления прибылей наклейкой асбеста.
Окраска рабочей поверхности кокиля улучшает внешний вид отливок, способствует устранению газовых раковин и неслитин на их поверхности и повышает стойкость кокилей.
Перед окраской кокили подогревают до 100 - 120 °С.
Излишне высокая температура нагрева нежелательна, так как при этом снижаются скорость затвердевания отливок и длительность срока службы кокиля.
Нагрев уменьшает перепад температур между отливкой и формой и расширение формы за счет прогрева ее металлом отливки.
В результате этого в отливке уменьшаются растягивающие напряжения, вызывающие появление трещин.
Однако одного только подогрева формы недостаточно, чтобы устранить возможность возникновения трещин.
Необходимо своевременное извлечение отливки из формы.
Удалять отливку из кокиля следует раньше того момента, когда температура ее сравняется с температурой кокиля, а усадочные напряжения достигнут наибольшей величины.
Обычно отливку извлекают в тот момент, когда она окрепнет настолько, что ее можно перемещать без разрушения (450 - 500 °С). К этому моменту литниковая система еще не приобретает достаточной прочности и разрушается при легких ударах.
Длительность выдержки отливки в форме определяется скоростью затвердевания и зависит от температуры металла, температуры формы и скорости заливки.
Алюминиевые сплавы в зависимости от состава и сложности конфигурации отливок заливают в кокили при 680 - 750 °С.
Весовая скорость заливки составляет 0,153 кг/с.
Отливки с тонкими стенками заливают с большими скоростями, чем с толстыми.
Для устранения прилипания металла, повышения срока службы и облегчения извлечения металлические стержни в процессе работы смазывают.
Наиболее распространенной смазкой является водно-графитовая суспензия (35 % графита).
Части кокилей, выполняющих наружные очертания отливок, изготавливают из серого чугуна.
Толщину стенок кокилей назначают в зависимости от толщины стенок отливок в соответствии с рекомендациями ГОСТ 16237-70.
Внутренние полости в отливках выполняют с помощью металлических (стальных) и песчаных стержней.
Песчаные стержни используют для оформления сложных полостей, которые невозможно выполнить металлическими стержнями.
Для облегчения извлечения отливок из кокилей наружные поверхности отливок должны иметь литейный уклон от 30' до 3° в сторону разъема.
Внутренние поверхности отливок, выполняемых металлическими стержнями, должны иметь уклон не менее 6°.
В отливках не допускаются резкие переходы от толстых сечений к тонким.
Радиусы закруглений должны быть не менее 3 мм.
Отверстия диаметром более 8 мм для мелких отливок, 10 мм для средних и 12 мм для крупных выполняют стержнями.
Оптимальное отношение глубины отверстия к его диаметру равно 0,71.
Величина припуска на обработку при литье в кокиль назначается в два раза меньшей, чем при литье в песчаные формы.
Воздух и газы выводятся из полости кокиля с помощью вентиляционных каналов, размещаемых в плоскости разъема, и пробок, размещаемых в стенках вблизи глубоких полостей.
В современных литейных цехах кокили устанавливают на однопозиционные или многопозиционные полуавтоматические литейные машины, в которых автоматизированы закрытие и раскрытие кокиля, установка и извлечение стержней, выталкивание и удаление отливки из формы.
Предусмотрено также автоматическое регулирование температуры нагрева кокиля.
Заливку кокилей на машинах осуществляют с помощью дозаторов.
Для улучшения заполнения тонких полостей кокилей и удаления воздуха и газов, выделяющихся при деструкции связующих, осуществляют вакуумирование форм, заливку их под низким давлением или с использованием центробежной силы.
Литье выжиманием является разновидностью литья в кокиль.
Оно предназначено для изготовления крупногабаритных отливок (2500х1400 мм) панельного типа с толщиной стенок 2-3 мм.
Для этой цели используют металлические полуформы, которые крепят на специализированных литейно-выжимных машинах с односторонним или двухсторонним сближением полуформ.
Отличительной особенностью этого способа литья является принудительное заполнение полости формы широким потоком расплава при сближении полуформ.
В литейной форме отсутствуют элементы обычной литниковой системы.
Данным способом изготавливают отливки из сплавов АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34, имеющих узкий интервал кристаллизации.
Допустимая скорость подъема расплава на рабочем участке полости формы при литье панелей из алюминиевых сплавов должна быть в пределах 0,50 м/с.
Меньшая скорость может привести к незаполнению тонких сечений отливок, излишне высокая к дефектам гидродинамического характера: волнистости, неровностям поверхности отливок, захвату воздушных пузырьков, размыву песчаных стержней и образованию трещин из-за разрыва потока.
Заливку металла производят в подогретые до 250-350 °С металлоприемники.
Регулирование скорости охлаждения расплава осуществляют нанесением на рабочую поверхность полости форм теплоизоляционного покрытия различной толщины (0,051 мм).
Перегрев сплавов перед заливкой не должен превышать 15-20° над температурой ликвидуса.
Длительность сближения полуформ 5-3 с.
Литье под низким давлением является другой разновидностью литья в кокиль.
Оно получило применение при изготовлении крупногабаритных тонкостенных отливок из алюминиевых сплавов с узким интервалом кристаллизации (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ34).
Так же как и при литье в кокиль, наружные поверхности отливок выполняются металлической формой, а внутренние полости металлическими или песчаными стержнями.
Для изготовления стержней используют смесь, состоящую из 55% кварцевого песка 1К016А; 13,5 % полужирного песка П01: 27% пылевидного кварца; 0,8 % пектинового клея; 3,2 % смолы М и 0,5 % керосина.
Такая смесь не образует механического пригара.
Заполнение форм металлом осуществляют давлением сжатого осушенного воздуха (1880 кПа), подаваемого на поверхность расплава в тигле, нагретого до 720 - 750 °С.
Под действием этого давления расплав вытесняется из тигля в металлопровод, а из него в коллектор литниковой системы и далее в полость литейной формы.
Преимуществом литья под низким давлением является возможность автоматического регулирования скорости подъема металла в полости формы, что позволяет получать тонкостенные отливки более качественными, чем при литье под действием силы тяжести.
Кристаллизацию сплавов в форме проводят под давлением 1030 кПа до образования твердой корки металла и 50-80 кПа после образования корки.
Более плотные отливки из алюминиевых сплавов получают литьем под низким давлением с противодавлением.
Заполнение полости формы при литье с противодавлением осуществляют за счет разницы давлений в тигле и в форме (1060 кПа).
Кристаллизация металла в форме ведется под давлением 0,4 - 0,5 МПа.
При этом предотвращается выделение растворенного в металле водорода и образование газовых пор.
Повышенное давление способствует лучшему питанию массивных узлов отливок.
В остальном технология литья с противодавлением не отличается от технологии литья под низким давлением.
При литье с противодавлением успешно совмещены достоинства литья под низким давлением и кристаллизации под давлением.
Литьем под давлением из алюминиевых сплавов АЛ2, АЛЗ, АЛ1, АЛО, АЛ11, АЛ13, АЛ22, АЛ28, АЛ32, АЛ34 изготавливают сложные по конфигурации отливки 13-го классов точности с толщиной стенок от 1 мм и выше, литыми отверстиями диаметром до 1,2 мм, литой наружной и внутренней резьбой с минимальным шагом 1 мм и диаметром 6 мм.
Чистота поверхности таких отливок соответствует 5- 8-му классам шероховатости.
Изготовление таких отливок осуществляют на машинах с холодной горизонтальной или вертикальной камерами прессования, с удельным давлением прессования 30 - 70 МПа.
Предпочтение отдается машинам с горизонтальной камерой прессования.
Размеры и масса отливок ограничиваются возможностями машин литья под давлением: объемом камеры прессования, удельным давлением прессования (р) и усилием запирания (Q). Площадь проекции (F) отливки, литниковых каналов и камеры прессования на подвижную плиту пресс-формы не должна превышать значений, определяемых по формуле F = 0,85 Q/р. Во избежание незаполнения форм и неслитин толщину стенок отливок из алюминиевых сплавов назначают с учетом площади их поверхности: Площадь поверхности отливки, см2:
Толщина стенки, мм :
Таб.1 Зависимость толщины стенки и площади поверхности отливки
Минимальный радиус закруглений 0,51 мм.
Отверстия более 2,5 мм в диаметре выполняются литьем.
Отливки из алюминиевых сплавов, как правило, подвергают механической обработке только по посадочным поверхностям. Припуск на обработку назначается с учетом габаритов отливки и составляет от 0,3 до 1 мм.
Для изготовления пресс-форм применяют различные материалы. Части пресс-форм, соприкасающиеся с жидким металлом, изготавливают из сталей ЗХ2В8, 4Х8В2, 4ХВ2С,4Х5МФС; плиты крепления и обоймы матриц из сталей 35, 45, 50, штыри, втулки и направляющие колонки из стали У8А.
Подвод металла к полости пресс-форм осуществляют с помощью внешних и внутренних литниковых систем. Питатели подводят к участка отливки, подвергающимся механической обработке. Толщину их назначают в зависимости от толщины стенки отливки в месте подвода и заданного характера заполнения пресс-формы.
Эта зависимость определяется отношением толщины питателя к толщине стенки отливки.
Плавное, без завихрений и захвата воздуха, заполнение пресс-форм имеет место, если отношение близко к единице.
Для отливок с толщиной стенок до 2 мм питатели имеют толщину 0,8 мм; при толщине стенок 3 мм толщина питателей равна 1,2мм; при толщине стенок 4,6 мм - 2 мм.
Для приема первой порции расплава, обогащенного воздушными включениями, вблизи полости пресс-формы располагают специальные резервуары-промывники, объем которых может достигать 20-40 % от объема отливки.
Промывники соединяют с полостью литейной формы каналами, толщина которых равна толщине питателей.
Удаление воздуха и газа из полости пресс-форм осуществляют через специальные вентиляционные каналы и зазоры между стержнями (выталкивателями) и матрицей пресс-формы. Вентиляционные каналы выполняют в плоскости разъема на неподвижной части пресс-формы, а также вдоль подвижных стержней и выталкивателей.
Глубина вентиляционных каналов при литье алюминиевых сплавов принимается равной 0,05 - 0,15 мм, а ширина 10 - З0 мм в целях улучшения вентиляции пресс-форм полости промывников тонкими каналами (0,2 - 0,5 мм) соединяют с атмосферой.
Основными дефектами отливок, полученных литьем под давлением, являются воздушная (газовая) подкорковая пористость, обусловленная захватом воздуха при больших скоростях впуска металла в полость формы, и усадочная пористость (или раковины) в тепловых узлах. На образование этих дефектов большое влияние оказывают параметры технологии литья, скорость прессования, давление прессования, тепловой режим пресс-формы.
Скорость прессования определяет режим заполнения пресс-формы. Чем выше скорость прессования, тем с большей скоростью перемещается расплав по литниковым каналам, тем больше скорость впуска расплава в полость пресс-формы.
Высокие скорости прессования способствуют лучшему заполнению тонких и удлиненных полостей. Вместе с тем они являются причиной захвата металлом воздуха и образования подкорковой пористости.
При литье алюминиевых сплавов высокие скорости прессования применяют лишь при изготовлении сложных тонкостенных отливок.
Большое влияние на качество отливок оказывает давление прессования.
По мере повышения его увеличивается плотность отливок.
Величина давления прессования ограничивается обычно величиной усилия запирания машины, которое должно превышать давление, оказываемое металлом на подвижную матрицу (рF). Поэтому большой интерес приобретает локальная подпрессовка толстостенных отливок, известная под названием «Асигай- процесс».
Малая скорость впуска металла в полость пресс-форм через питатели большого сечения и эффективная подпрессовка кристаллизующегося расплава с помощью двойного плунжера позволяют получать плотные отливки.
На качество отливок существенною влияние оказывают также температуры сплава и формы.
При изготовлении толстостенных отливок несложной конфигурации заливку расплава ведут при температуре на 20—30 °С ниже температуры ликвидуса.
Тонкостенные отливки требуют применения расплава, перегретого выше температуры ликвидуса на 10—15 °С.
Для снижения величины усадочных напряжений и предотвращения образования трещин в отливках пресс-формы перед заливкой нагревают.
Рекомендуются следующие температуры нагрева:
Толщина стенки отливки, мм
Температура нагрева пресс-форм, °С
Таб.2 Зависимость толщины стенки отливки и температуры пресс-формы
Для предохранения рабочей поверхности пресс-форм от налипания и эрозионного воздействия расплава, уменьшения трения при извлечении стержней и облегчения извлечения отливок пресс-формы подвергают смазке.
Для этой цели используют жирные (масло с графитом или алюминиевой пудрой) или водные (растворы солей, водные препараты на основе коллоидального графита) смазки.
Существенно повышается плотность отливок из алюминиевых сплавов при литье с вакуумированием пресс-форм.
Для этого пресс-формы помещают в герметичный кожух, в котором создают необходимое разрежение.
Хорошие результаты могут быть получены при использовании «кислородного процесса».
Для этого воздух в полости пресс-формы заменяют кислородом.
При больших скоростях впуска металла в полость формы, вызывающих захват расплавом кислорода, подкорковая пористость в отливках не образуется, так как весь захваченный кислород расходуется на образование мелкодисперсных оксидов алюминия, не влияющих заметно на механические свойства отливок.
Такие отливки можно подвергать термической обработке.
В зависимости от требований технических условий отливки из алюминиевых сплавов могут подвергаться различным видам контроля:
Периодичность перечисленных видов контроля оговаривается техническими условиями или определяется отделом главного металлурга завода.
Выявленные дефекты, если это допускается техническими условиями, устраняют заваркой или пропиткой.
Аргонно-дуговую сварку используют для заварки недоливов, раковин, рыхлости трещин.
Перед заваркой дефектное место разделывают таким образом, чтобы стенки углублений имели наклон 30º— 42º.
Отливки подвергают местному или общему нагреву до 300— 350 ºС.
Местный нагрев ведут ацетиленокислородным пламенем, общий нагрев — в камерных печах.
Заварку ведут теми же сплавами, из которых изготовлены отливки, с помощью неплавящегося вольфрамового электрода диаметром 2—6 мм при расходе аргона 5— 12 л/мин.
Сила сварочного тока составляет обычно 25—40А на 1 мм диаметра электрода.
Пористость в отливках устраняют пропиткой бакелитовым лаком, асфальтовым лаком, олифой или жидким стеклом. Пропитку ведут специальных котлах под давлением 490—590 кПа с предварительной выдержкой отливок в разреженной атмосфере (1,3— 6,5 кПа).
Температуру пропитывающей жидкости поддерживают на уровне 100 °С.
После пропитки отливки подвергают сушке при 65-200 °С, в процессе которой происходит твердение пропитывающей жидкости, и повторному контролю.
Дополнительно... ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Категория: Машины и технологии | Просмотров: 4761 | | | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Всего комментариев: 0 | |