ЛЕКЦИИ литьё, страница 5
Описание файла
Документ из архива "ЛЕКЦИИ литьё", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "технология конструкционных материалов (ткм)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "ЛЕКЦИИ литьё"
Текст 5 страницы из документа "ЛЕКЦИИ литьё"
Аналогично можно изготовить втулки, гильзы, кольца и т.п. Кроме того, поочерёдной заливкой можно получать многослойные заготовки, например, двухслойные (биметаллические) трубы (залив сначала слой чугуна, а следом, например, слой бронзы).
| Рис. 3.21. Изготовление отливки на вертикальной центробежной машине: 1 – поддон; 2 – изложница; 3 – крышка; 4 – шпиндель; 5 – разливочный ковш; 6 – образующаяся отливка |
При получении отливок на вертикальной центробежной машине (рис. 3.21) поддон 1 с закреплённой на нём изложницей 2, закрытой крышкой 3, устанавливают на шпиндель 4, который может вращаться с помощью механизма, снабжённого электродвигателем. После достижения требуемой частоты вращения внутрь литейной полости с помощью разливочного ковша 5 заливается расплавленный металл, который растекается по поддону 1, увлекается центробежными силами и прижимается ими к вертикальной стенке изложницы 2, повторяя её рельеф, в результате чего начинает образовываться отливка 6. Вращение формы производится до полного затвердевания отливки. Таким способом получают отливки типа колец или венцов зубчатых колёс, имеющих сравнительно небольшую высоту, но достаточно большой диаметр. Поскольку при вращении вокруг вертикальной оси свободная внутренняя поверхность расплава приобретает характерную форму параболоида вращения, что приводит к разнотолщинности отливки по высоте и сдерживает применение таких машин.
В целом технологическими преимуществами центробежного литья являются получение внутренних полостей полых заготовок практически без использования стержней и большая экономия сплава за счёт отсутствия литниковой системы.
3.9. Литьё под давлением
Литьё под давлением – это процесс получения отливок в металлических пресс-формах, при котором подача расплавленного металла в полость формы и формирование отливки осуществляются под действием специально создаваемого значительного давления, достигающего 100 МПа и более. Сильное давление на расплав обуславливает высокую скорость движения потока металла в пресс-форме, которая может доходить до 120 м/с. Форма заполняется за десятые или сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщиной стенки менее 1 мм. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом и металлической пресс-формой способствует измельчению структуры в поверхностных слоях отливки и повышению её прочности. Вместе с тем, высокая скорость заполнения формы не позволяет воздуху и продуктам разложения смазки полностью удалиться из полости, в результате чего они могут попадать в расплав и приводить к образованию газовоздушных пор, снижающих плотность, герметичность и пластичность отливок.
| Рис. 3.22. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки; в – раскрытие пресс-формы и удаление отливки из её полости: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – разливочный ковш; 8 – расплавленный металл; 9 – отливка |
Литьё под давлением в основном используют для цветных металлов и сплавов и осуществляют на специальных машинах, которые подразделяют на машины с холодной или горячей камерой прессования.
Пресс-форма машины с холодной камерой прессования (рис. 3.22-а) состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 полуформ, а также металлического стержня 3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя 4, необходимого для извлечения отливки. Перед заливкой пресс-форму обычно нагревают до температуры 100–300С и наносят на рабочие поверхности защитную огнеупорную смазку, предотвращающую приваривание отливки. Затем внутрь камеры прессования 5, запертой с правой стороны плунжером 6, через окно с помощью разливочного ковша 7 наливают порцию расплавленного металла 8. После этого к плунжеру 6 (рис. 3.22-б) прикладывается давление, вызывающее движение плунжера влево и последовательное запирание окна для заливки металла и запрессовку расплава в полость пресс-формы с образованием отливки 9. Для уменьшения усадочной пористости в конечный момент прессования применяется подпрессовка расплава, давление которой может достигать величины 500 МПа. Важно заметить, что подпрессовка эффективна только при условии, что время нарастания давления меньше времени затвердевания расплава.
После полного затвердевания отливки 9 (рис. 3.22-б) подвижная полуформа 1 вместе со стержнем 3 и удерживаемой им отливкой 9 перемещаются влево, раскрывая пресс-форму. Вслед за этим стержень 3 поднимается вверх (рис. 3.22-в), и выталкиватель 4 выталкивает отливку 9 из полуформы 1.
| Рис. 3.23. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с горячей камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – обогреваемый тигель; 8 – расплавленный металл; 9 – впускное отверстие; 10 – отливка |
Пресс-форма машины с горячей камерой прессования (рис. 3.23-а) тоже состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 полуформ, а также металлического стержня 3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя 4, необходимого для извлечения отливки. Но камера прессования 5, снабжённая плунжером 6, расположена в данном случае внутри обогреваемого тигля 7, содержащего расплавленный металл 8, который через впускное отверстие 9 заполняет и внутреннюю полость камеры прессования 5. При движении плунжера 6 вниз отверстие 9 перекрывается (рис. 3.23-б), и расплав под давлением порядка 30 МПа заполняет полость пресс-формы, образуя отливку 10. После затвердевания отливки плунжер 6 возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла сливаются из канала в камеру прессования 5, а отливка 10 удаляется из полости пресс-формы аналогично рис. 3.23-в.
Литьё под давлением обладает высокой производительностью, обеспечивает высокую точность размеров отливок, малую шероховатость поверхности и либо полностью устраняет необходимость механической обработки, либо сводит её к минимуму.
Недостатками этого способа являются высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм и прессового оборудования, а также опасность появления воздушной пористости и трещин в отливках.
3.10. Литьё под низким давлением
| Рис. 3.24. Изготовление отливки литьём под низким давлением: 1 – печь электросопротивления; 2 – герметизирующая крышка; 3 – тигель; 4 – расплавленный металл; 5 – струбцина; 6 – литейная форма; 7 – песчаный стержень; 8 – нагнетающая труба; 9 – металлопровод; 10 – отливка | При литье под низким давлением отливки изготавливаются путём принудительной заливки расплавленного металла в полость формы в результате воздействия на него избыточного давления порядка 0,1 МПа. Для такого литья используют специальные установки (рис. 3.24), включающие печь электросопротивления 1, закрытый герметизирующей крышкой 2 тигель 3 с расплавленным металлом 4. Сверху к крышке 2 с помощью струбцины 5 прижимается литейная форма 6, которая может включать песчаный стержень 7, предназначенный для образования в отливке полости требуемой конфигурации. Внутрь герметизированного тигля 3 по нагнетающей трубе 8 подают сжатый воздух или газ, под действием которого расплавленный металл 4 поступает в металлопровόд 9 и заполняет полость формы 6 со скоростью 1,5 м/с. После затвердевания отливки под принудительным давлением оно сбрасывается, незатвердевший металл сливается из металлопровода 9 в тигель 3, форма 6 раскрывается и отливка 10 извлекается. Литьё под низким давлением обеспечивает плавное заполнение полости формы и направленное затвердевание отливки, что приводит к получению отли- |
вок с повышенной прочностью и герметичностью. В результате действия избыточного давления заполняемость элементов формы становится более надёжной. Кроме того, сокращается расход металла на литниковую систему.
При литье под низким давлением для изготовления отливок используются как металлические, так и разовые формы.
3.11. Литьё с противодавлением
При литье с противодавлением отливки изготавливаются путём принудительной заливки расплавленного металла в полость формы в результате воздействия на него избыточного давления порядка 0,1 МПа. По своей сути этот вид литья очень близок к литью под низким давлением и отличается от него тем, что к расплавленному металлу давление прикладывают не только со стороны заливки, но одновременно прикладывают и встречное избыточное давление меньшей величины, действующее на заливаемый металл с противоположной стороны. Для такого литья используют специальные установки (рис. 3.25), включающие печь электросопротивления 1, внутри которой с помощью крышки 2 образуется нижняя герметичная камера с установленным в ней тиглем 3 с расплавленным металлом 4. Сверху на крышке 2 установлен кожух 5, образующий верхнюю герметичную камеру, внутри которой помещается литейная форма 6, которая может включать закреплённый песчаный или оболочковый стержень 7, предназначенный для образования в отливке полости требуемой конфигурации. Сначала внутрь герметичных нижней и верхней камер по нагнетающим трубам 8 и 9 одновременно подают сжатый воздух или газ, создающий в
| Рис. 3.25. Изготовление отливки литьём с противодавлением: 1 – печь электросопротивления; 2 – герметизирующая крышка; 3 – тигель; 4 – расплавленный металл; 5 – герметичный кожух; 6 – литейная форма; 7 – песчаный стержень; 8 – нижняя нагнетающая труба; 9 – верхняя нагнетающая труба; 10 – металлопровод; 11 – отливка | них одинаковое давление 2 МПа, оказывающее на расплав уравновешивающее встречное воздействие. Затем в верхней камере немного сбрасывают давление до получения перепада в 0,1 МПа, под действием которого расплавленный металл 4 поступает в металлопровόд 10 и плавно заполняет полость формы 6. При этом металл находится под двусторонним избыточным давлением 1,9 МПа (этого давления нет при литье под низким давлением), которое способствует более надёжному заполнению достаточно узких каналов литейной формы. После затвердевания отливки под этим принудительным давлением оно сбрасывается из верхней и нижней камер, незатвердевший металл сливается из металлопровода 10 в тигель 3, после чего осуществляется извлечение отливки 10. Литьё с противодавлением обеспечивает надёжное плавное заполнение полости формы и направленное затвердевание отливки, что приводит к получению отливок с повышенной прочностью и герметичностью. Кроме того, сокращается расход металла на литниковую систему. При литье с противодавлением для изготовления отливок используются как металлические, так и разовые формы: песчаные, оболочковые, по выплавляемым моделям. |
3.12. Литьё вакуумным всасыванием
| Рис. 3.26. Изготовление отливки литьём вакуумным всасыванием: 1 – нагреваемый тигель; 2 – расплавленный металл; 3 – керамический поплавок; 4 – водоохлаждаемая литейная форма; 5 – стержень; 6 – труба вакуумного насоса; 7 – отливка | Для литья вакуумным всасыванием (рис. 3.26) используется нагреваемый тигель 1, содержащий расплавленный металл 2, на поверхности которого находится керамический поплавок 3. К поплавку плотно прижимается водоохлаждаемая литейная форма 4, содержащая закреплённый внутри неё стержень 5, предназначенный для получения в отливке полости требуемой конфигурации. Когда вакуумный насос через трубу 6, соединённую с отверстиями стержня 5, начинает откачивать воздух, в полости литейной формы 4 создаётся разряжение, в результате чего она начинает заполняться металлом, образующим отливку 7. После затвердевания отливки полость формы 4 соединяется с атмосферой, и незатвердевший металл сливается в нагреваемый тигель 1. Преимущество литья вакуумным всасыванием состоит в устранении брака по газовым раковинам и пористости путём всасывания выделяющихся газов и последовательной кристаллизации отливки. Этим способом изготавливают разнообразные втулки, кольца, гайки, цилиндры, колёса компрессоров и другие отливки преимущественно из цветных металлов и сплавов, в частности, медных и алюминиевых. |
3.13. Непрерывное и полунепрерывное литьё
Непрерывное и полунепрерывное литьё по своей сути ничем не отличаются от метода непрерывной разливки стали с помощью специальных машин непрерывного литья заготовок (рис. 2.10) и обладают всеми его достоинствами. Для получения профилированных отливок кристаллизатору придают соответствующую форму поперечного сечения. При необходимости получения не сплошных, а полых отливок типа труб внутрь кристаллизатора вводится водоохлаждаемый стержень, вокруг которого формируется полость требуемой конфигурации.
