2Лит-04 (Лекции), страница 3
Описание файла
Файл "2Лит-04" внутри архива находится в папке "Лекции". Документ из архива "Лекции", 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 "2Лит-04"
Текст 3 страницы из документа "2Лит-04"
Рис. 9. Заформованная оболочковая форма для литья по выплавляемым моделям.
Прокаливание длится 3-4 часа Непосредственно после прокаливания форму заливают расплавом, полученным в электрической индукционной печи, после охлаждения блока отливок форму разрушают и очищают от следов керамического покрытия путем погружения в каустическую соду на 3-4 часа. Отрезку отливок от питателей и стояков производят тонкими абразивными кругами.
5. Литье под давлением
Литье под давлением является самым производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации в серийном и массовом производстве приборов.
Процесс литья заключается в заливке расплавленного металла в камеру сжатия машины и последующем вытеснением его через литниковую систему в полость металлической формы, которая заполняется под давлением. Заполнение полости происходит при высокой скорости впуска металла, которая обеспечивает высокую кинетическую энергию Е, поступающего в форму металла:
где m - масса расплавленного металла, v - скорость металла, p - давление,
m - удельная масса металла.
Энергия движения струи при резком замедлении ее скорости в форме до нуля частично переходит в тепловую энергию, повышающую температуру металла в его жидкотекучестъ и создает гидродинамическое давление Р на стенку формы:
Скорость выпуска при литье под давлением в зависимости от типа отливки и сплава может быть в пределах от 0,5 до 120 м/с. Различают три способа литья под давлением.
1. Литье с низкими скоростями впуска (0,5-2,5 м/с), обеспечивающее заполнение формы сплошным ламинарным потоком. Применяют этот способ для изготовления сравнительно толстостенных отливок из алюминиевых сплавов и латуней.
2. Литье со средними скоростями впуска (2-15 м/с), обеспечивающее турбулентное движение расплавленного металла, при котором в результате срыв струй захватываются в поток металла пузырьки воздуха, оттесняемые затвердевающим сплавом к середине отливки. Это создает воздушную пористость, которую удалить почти невозможно, но можно уменьшить под действием высокого давления. Изготовляют при этом отливки средней сложности.
3. Литье с высокими скоростями впуска (более 30 м/с), обеспечивает заполнение только в режиме турбулентного течения потока расплава, но и со значительным его распылением, результатом которого является еще больший объем захваченного в полость отливки воздуха, для уменьшения воздушной пористости и в этом случае создают высокое давление [до 500МПа(н/мм2)] Этот способ применяют для тонкостенных отливок сложной конфигурации.
Для литья под давлением применяют литейные машины с горячей и холодной камерой прессования.
Машины с горячей камерой прессования применяют для отливок, материал которых имеет температуру плавления не более 450°С. Схема процесса литья на машине с горячей камерой прессования представлена на рис.10.
Рис. 10. Схема литья под давлением на машине с горячей камерой прессования.
Камера сжатия такой машины погружена всегда в расплав металла, а при поднятии вверх прессующего поршня заполняется расплавом и при рабочем ходе (вниз) прессующего поршня расплав из камеры сжатия вытесняется в рабочую полость литейной формы. После охлаждения отливки форму раскрывают и отливку из нее удаляют.
Машины для литья под давлением с холодной камерой прессования применяют для отливок, материал которых имеет температуру плавления более 450°С. В производстве применяют машины с вертикальной и горизонтальной камерой прессованиям Использование машин с горизонтальной камерой прессования предпочтительнее, так как в них меньше потери тепла, давления и металла из-за более короткой литниковой системы. Схема процесса литья на машине с горизонтальной камерой прессования представлена на рис.11.
Выталкивание отливки
Рис. 11. Схема литья под давлением на машине с холодной горизонтальной камерой прессования; 1-камера сжатия; 2-прессующий поршень; 3-водоохлаждающие каналы;
4-стержень; 5-выталкиватель; 6-подвижная полуформа; 7-неподвижная полуформа
С помощью мерного ковша расплав заливают в камеру сжатия, откуда прессующий поршень вытесняет его в рабочую полость формы. Здесь расплав остывает и затем при раскрытии формы отливка автоматически удаляется из формы. Для поддержания температуры формы на определенном уровне (предупреждения перегрева) в форме предусмотрено охлаждение водой с помощью специальных каналов.
Требования к литейным сплавам для литья под давлением:
1. Достаточная прочность при высоких температурах, чтобы отливка не ломалась при выталкивании;
2. Минимальная усадка.;
3. Высокая жидкотекучесть при небольшом перегреве;
4. Небольшой интервал кристаллизации.
Этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе цинка, алюминия, магния
и меди.
Основными факторами, определяющими выбор того или иного способа литья под давлением (в зависимости от скорости впуска) и сплава является конфигурация отливки и требования к качеству. Особенности качества отливок при литье под давлением:
1. При литье под давлением получают высокое качество отливок. Достижимая точность: 9-11 квалитет по размерам, получаемым в одной части литейной формы и 11-12 квалитет по размерам, получаемым в двух частях формы. Точность зависит от точности изготовления формы, обычно форму изготовляют на 1-2 квалитета точнее детали. Выше указана экономически достижимая в производстве точность.
2. Шероховатость поверхности отливки зависит от шероховатости поверхности рабочей поверхности формы, продолжительности ее эксплуатации и материала отливки. Обычно рабочую поверхность формы полируют (при этом достигают параметр Ra=0,16 мкм). При литье до 500 отливок получают шероховатость поверхности Ra=1,25-0,63 мкм - для отливок из цинковых сплавов, Ra =2,5-1,25 мкм - для отливок из алюминиевых сплавов и Ra =2,5 мкм - для медных сплавов, а при изготовлении 10000 отливок соответственно получают Ra =2,5-1,25 мкм, Ra =2.5 - Rz =20 мкм, Rz = 160-80 мкм.
3. При питье под давлением механические свойства неравномерны по толщине отливки и отличаются в лучшую сторону по сравнению с этими свойствами отливок полученных другим способом. При быстром охлаждении у отливок образуется литейная корочка с мелкозернистой структурой, толщина которой не более 1,1-1,5мм. Поэтому тонкостенные отливки имеют мелкозернистую структуру, повышенную прочность (на 20-30%).
4. Важным показателем качества является пористость, вскрываемая при механической обработке и являющаяся причиной брака. Так как пористость всегда имеет место при литье сложных тонкостенных деталей, то необходимо применять конструктивные меры для предупреждения вскрытия пор. В этом случае для уменьшения влияния воздушной пористости на качество необходимо устранять механическую обработку отливок, предусматривать отливку отверстий. А при необходимости механообработки назначать припуск не более 0,5 мм.
Особенностью конструкции отливок при литье под давлением является наличие приливов для выталкивателей. Приливы для выталкивателей создают в тонкостенных отливках со стороны подвижной части формы для предупреждения деформации и прокола отливок выталкивателями.
-
Технологические требования к конструкции отливок
(технологичность)
Одними из основных параметров, определяющих технологические требования к конструкции отливок, являются литейные свойства сплавов.
Эти свойства определяют следующее основные требования:
-
равностенность;
-
радиусы закругления;
-
плавные переходы:
-
уклоны (или конусность);
-
отверстия;
-
армирование.
Установим действительную необходимость соблюдения этих требований. Равностенность - требование заключается в назначении одинаковой толщины стенок на всем протяжении и в различных основных плоскостях (рис.12).
Это обеспечивает равномерность и одновременность усадки и отсутствие усадочных раковин, которые обычно в этом случае выводят в приливы-прибыли или в литниково-питающую систему. Одновременно с равностенностью необходимо стремиться к тонкостенности для устранения крупнозернистой структуры, увеличения прочности. В тонкостенных отливках для создания необходимой жесткости предусматривают ребра жесткости (рис.12).
Рис. 12. Влияние толщины стенки на качество отливки; а) неравностенная отливка,
б) равностенная отливка.
Толщина ребер жесткости: внешних δр=(0.8-0.9)δ, внутренних δр=(0,6-0,7)δ , где δ средняя толщина стенки детали. Толщина стенок зависит от способа литья площади
сплошной поверхности и сплава, что представлено в следующей таблице.
Таблица 2.
Зависимость толщины стенок от способа литья.
Способ литья и сплав | Средняя толщина стенки в мм при площади отливки до 400 см2 |
По выплавляемым моделям | 1.5...3 |
Под давлением: цинковых сплавов | 1...2 |
Под давлением: алюминиевых и медных сплавов | 1...3 |
Под давлением: латунь | 1...3.5 |
В кокиль | 4...5 |
В оболочковые формы | 2...3 |
По ЖСС | 4...5 |
Радиусы закругления назначают для предупреждения образования усадочных трещин, возникающих вследствие неравномерности кристаллизации (рис.13).
Рис.13. Влияние радиуса сопряжения стенок на качество отливок.
Кроме внутренних сопрягают также и внешние острые кромки для предупреждения образования трещин в формах. Острые кромки допускают только на плоскостях разъема. Величина рекомендуемых внутренних и внешних радиусов сопряжения отливок зависит от способа литья:
Таблица 3.
Зависимость радиусов скругления от способа литья
Способ литья | Внутренний радиус | Внешний радиус |
В песчаные оболочковые формы | 5 | 3 |
В кокиль | 3 | 2 |
По выплавляемым моделям | 1 | 0.5 |
Под давлением | 0.8 | 0.3 |
Плавные переходы. Переходы от толстых сечений к тонким для предупреждения образования трещин в граничных зонах при охлаждении отливки должны быть выполнены постепенно (рис.14).
Рис. 14 Плавные переходы от толстых к тонким сечениям отливки
Величину участка сопряжения определяет соотношение толщин стенок.