Бекер (Бекер М.Б. Литье под давлением)

ББК 34.61 Л64 УДК 621.745.043 1 621.865.8 А в т о р ы: ~М. Б. Беккер ), М. Л. Эаслввский, Ю. Ф. Игнатенко, Р. А. Ко ротков, В. Я. Невзоров Редензент д-р техн. наук проф, Г. П. Борисов 2704020000 — 033 033 (О1) — 00 15ВХ 5-217-00847-4 ББК 34.01 © Издательство «Машиностроение», 1975 гч!) М, Б. Беккер, М. Л. Заславский, Ю. Ф. Игнатенко и др., 1990 Литье под давле)(иеи!Я, Б.,Беккер„М. Л. Заславский, Л64 Ю. Ф. Игнатенко и др. — 3-е изд., пер(араб. и доп. — М.: Машиностроение, 990.

— 400 с.: ил. 15В)ч) 5-217-00 7-4 Даи анализ совре енного уровня, обобщены 3Гостнження н перспективы научно-техннческ -.о. процеаеа,л звзьв вод 4авлеиием. Рассмотрены вопросы конструирования отливок, проектирования технологического процесса, выбора машин н определения параметров процесса литья, антоматнзированнаго проектирования пресс-форм и условий нх работы. В третьем издании (2-е нздчг1075 г.) дан анализ проблем создания роботизированных технологических линий, гибких производственных модулей н комплексной автоматизации цехов литья под давлением.

Для инженерно-технических работников, занимающихся литейным производством. ПРЕДИСЛОВИЕ Процесс литья под давлением имеет более чем вековую историю. Главными его преимуществами являются возможность получения заготовок с минимальными припусками на механическую обработку или без нее и минимальной шероховатостью необрабатываемых поверхностей, обеспечение высокой производительности и низкой трудоемкости изготовления деталей.

За время, прошедшее после выхода в свет второго издания монографии, в технологии литья под давлением произошли значительные изменения, были разработаны новые машины и средства автоматизации, появилось оборудование, обеспечивающее высокие скорости и усилия прессования, контроль и регулирование в широких пределах технологических режимов литейного процесса.

Для получения отливок расширилось применение высоко- прочных алюминиевых, магниевых и других сплавов. В третьем издании книги авторы постарались осветить все вопросы, основываясь на достижениях промышленности, конструкторских бюро, научно-исследовательских и учебных институтов. Как и во втором издании, болйшое внимание уделено технологическим аспектам литья под давлением, начиная от технологичности конструкций отливок и заканчивая проблемами автоматизации управления технологическим процессом. Авторы учли, что некоторые проблемы литья под давлением, такие, как тепловые и гидродинамические условия формирования отливок, теоретические основы расчета технологических параметров заполнения и подпрессовки, достаточно подробно изложены в книге А. К.

Белопухова «Технологические режимы литья под давлениемэ, выпущенной издательством «Машиностроение» в 1985 году, а основы конструирования машин — в книге Б. Ф. Ноговицина «Основы расчета и проектирование машин для литья под давлениемэ, выпущенной издательством Иркутского университета 1» 3 в 1987 году.

Этн проблемы рассмотрены в книге очень кратко. Авторы не претендуют на полное изложение всех аспектов технологии литья под давлением. Ряд теоретических положений н практических выводов отражает нх точку зрення н может служить предметом дальнейших дискуссий. Все замечания и предложения будут приняты авторами а благодарностью. Гл. 1, п. п. 2.2 — 2.4, 3.1 — 3.4, 3.6 написаны Р. А. Коротковым, п.

п. 2.1, 3.5 н 3.7 — Ю. Ф. Игнатенко, гл. 4 — М. Б. Беккером, гл. б, 8 н 9 — М. Л. Заславским, гл. 6 н 7 — В. Я. Невзоровым. | СОВРЕМЕННЫИ УРОВЕНЬ ' И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ 1.1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА При литье под давлением металлический сплав в жидком нли твердожидком состоянии подается в камеру прессования специальной машины под давлением, создаваемым перемещающимся в этой камере поршнем, с высокой скоростью через литниковые каналы заполняет полость пресс-формы и затвердевает в ней под давлением. При раскрытии пресс-формы отливка извлекается. Существуют четыре основные схемы процесса литья под давлением, позволяющие получать широкую номенклатуру отливок из различных сплавов.

Первая схема — литье под давлением на машинах с горячей камерой прессования (рис. 1.1). Камера прессования заполняется металлом из тигля 4 через заливное отверстие 8. Расплавленный металл под давлением поршня 1, приводимого в движение пневматическим или гидравлическим цилиндром, вытесняется из камеры прессования 2 в полость пресс-формы 5 при перекрытом отверстии 6. Металл затвердевает, образуя отливку 7, а прессующий поршень возвращается в исходное положение. Незатверде.

вшая часть металла сливается по каналу мундштука 8 и металло- проводу 9 в камеру прессования. После охлаждения до заданной температуры отливка удаляется нз 1рабочей полости формы. Пресс-форма очищается, смазывается, н рабочий цикл повторяется. Технологическими преимуществами этой схемы является стабильность технологических параметров, отсутствие потерь сплава в процессе заливки, широкие возможности автоматизации всего лптейного цякла, высокая производительность. Существенные недостатки — быстрое изнашивание прессующей пары (поршня и камеры прессования), образование зазора между ними, что приводит к снижению давления прессования. Это вызывает повышенную пористость, снижение качества поверхности, четкости оформления конфигурации отливки.

Литьем под давлением на машинах с горячей камерой прессо. вания можно получать отливки нз сплавов не реагирующих с материалом прессующей пары и металлопровода. Вторая схема — литье на машинах с холоднойвертикальиой камерой прессования (рнс. 1.2). Расплавленный металл заливается в камеру прессования 1 с подвижным дном 2, называемым б Рис.1.1. Схема литья под давлением иа машниая с горячей намерой прессо- ваиии пяткой. Прессующий поршень 8 в момент заполнения камеры находится в верхнем положении, затем он опускается на металл„ перемещая пятку вниз и открывая отверстие в литниковой втулке 4, через которое металл поступает в полость формы 5. После затвердевания металла пятка поднимается, отделяя литник от пресс- остатка 6.

После раскрытия пресс-формы выталкивателями из ее подвижной части удаляется отливка 7 вместе с литниковой системой. Технологическую схему с вертикальной камерой прессования целесообразно применять в тех случаях, когда отливки имеют глубокие полости при относительно небольшом ходе подвижной плиты машины на раскрытие, когда нужно использовать центральный литник. При литье по этой схеме неметаллические включения, имеющиеся в расплаве, задерживаются в пресс-остатке, так как площадь литника значительно меньше площади камеры прессования.

Третья схема — литье на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования (рис. 1.3). Расплавленный металл заливается в камеру прессования 2, расположенную горизонтально по осн машины и перпендикулярно к плоскости разъема формы, непосредственно связанную с неподвижной половиной формы 1. В верхней части камеры имеется окно 8 для заливки металла. При движении пресс-поршня 5 металл через пнтатель 4 заполняет рабочую полость формы. После окончания кристаллизации металла форма раскрывается, и отливка 6 с пресс-остатком 7 выталкивается пресс-поршнем из неподвижной части формы 8.

Как правило, отливка остается в подвижной половине пресс- Рис. 1хп Схема литья под давлением иа машинах с холодной вертииальиой иамерой прессоваини 6 ! г е 5 Рис. 1.3. Схема литья под давлением на нашивал с холодной горизонтальной камерой прессования формы, а затем выталкивается с помощью системы толкателей, либо сбрасывается в специальную тару, либо извлекается захватами манипулятора. При литье по этой технологической схеме потери теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем при литье на машинах с вертикальной камерой прессования, в результате исключения одного из элементов литниковой системы — лнтникового хода.

Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость отливки и осуществить ее эффективную подпрессовку после окончания заполнения. Возможность широкого диапазона изменения скорости прессования позволяет создавать наиболее благоприятные гидродинамические и тепловые условия формирования отливки, до минимума сокращать пористость отливок.

В последние годы технология получения отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования получила наибольшее распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Впервые литье под давлением было применено Г. Вруссом в 1838 г. при изготовлении литер с изображением букв для газетопечатных машин. В 1839 г. был взят первый патент на поршневую машину для заливки металла под давйением.

В машиностроении литье под давлением начали применять с 1849 г. для производства мелких деталей из оловянно-свинцовых сплавов. Машина конструкции В. Стуржиса, используемая для этих целей, имела ручной поршневой привод, с помощью которого в камере прессования, расположенной внутри тигля с расплавленным металлом, создавалось давление 100 †1 Па. В 60-х годах прошлого века литье под давлением стали применять для изготовления отливок из сплавов на цинковой основе. В поисках повышения производительности ручной привод в поршневых машинах заменили пневматическим. В конце Х1Х в.