Бураков (550672), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Каждый из рассмотренных факторов так либо иначе влияет на термические условия литья и, следовательно, определяет наиболее важные условия формирования отливки. Все они связаны между собой единым физическим механизмом. Поэтому выбор каждого из них должен проводиться с учетом влияния всех других. Возможности комплексного подхода определяются идеями и методами теории литья (см. первый разд.). Лшпве алюминиевых силовое Рис.
1ЗЬ Зависимость мсждх содсржвиисм водорода и окислов в жидком виюмивии лйлл 0,09 мм'/см', а в пламенных газо- вых печах — 0,26 ммв/сме. Содержааал ние водорода соответственно 0,11 и 0,47 см'/100 г. В цехах массового производства фее, и при литье мелких отливок целесо- й~льее//еее образно кроме плавильных печей устанавливать раздаточные печи, обслуживающие данный кокиль или группу кокилей.
Ведение плавки алюминиевых сплавов при литье в кокиль практически ничем не отличается от ведения плавки при других способах литья 186, 110). Основное внимание должно быть обращено на предупреждение окисления и растворения газов в жидком металле. Окисление приводит к потерям легирующих элементов и основного металла, загрязнению расплава окислами алюминия. Последние не только дают плены и неметаллические включения, но и способствуют растворению водорода в расплаве. Существует прямая зависимость между содержанием окислов и количеством растворенного водорода в металле (рис. 131). Алюминиевые сплавы, особенно на основе системы алюминий— кремний, нуждаются в модифицировании с целью измельчения структуры и повышения механических свойств.
Правда, при кокильном литье, как уже было отмечено„измельчение структуры происходит из-за большой скорости затвердевания, однако некоторые сплавы все же необходимо модифицировать, прежде всего заэвтектические силумины, применяющиеся в качестве поршневых сплавов. В этих сплавах при увеличении скорости охлаждения, достигаемого снижением температуры кокиля, получить достаточно высокие механические свойства и хорошую структуру невозможно.
Это можно достичь только путем модифицирования сплава 1151). В качестве модификатора используют фосфор в количестве 0,10 — 0,17%. Натрий, который является прекрасным модификатором для доэвтектических и эвтектических силуминов, совершенно не пригоден для модифицирования заэвтектических сплавов. Присутствие в заэвтектнческих силуминах ничтожно малых примесей натрия, а также кальция резко снижает эффект модифицирования фосфором, поэтому рекомендуется иметь в сплаве не более 0,001% 1ча и 0,004% Са. Модифицирующее действие оказывает также ряд элементов, образующих с алюминием тугоплавкие интерметаллиды (Мо, Т1 и др.). У заэвтектических силуминов наиболее мелкозернистая:структура достигается в случае введения в него одновременно 0,02%гаР, 0,02% Т1 и 0,02% В. 285 Особые случаи литья Х ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ЛИТЬЯ .
я)р ;бусо' л с , ся я)б' фй сбтарб бо р 4у б аа г ое „таз Рис. )Зу, старая ея) и иовая [р) яоиструадии пораляя двигатеая смд-еь Литье поршней. Поршни представляют технологически сложную отливку. Они отличаются большой разностенностью, имеют резкие переходы от толстых сечений к тонким. Поршни большинства конструкций имеют внутреннюю полость, затрудняющую извлечение стержней, что вынуждает делать последние разъемными из трех, пяти или даже семи частей.
После заливки формы металлом и образования достаточно прочной корки на поверхности отливки извлекается средняя часть стержня, чем обеспечивается некоторая его податливость. Через некоторое время извлекают н остальные его части. На рис. 132 изображены две конструкции поршня двигателя СМД-60. Для прежней конструкции (рнс. 132, а) требовался стержень из пяти частей.
Новая конструкция поршня (рис. 132, б) позволила упростить устройство стержня — вместо пятиклинного моноклинный металлический стержень. Аналогичные изменения были произведены и в технологии литья поршней двигателя СМД-14 (92]. В настоящее время существуют два принципиально различных способа литья поршней — литье днищем вверх и литье днищем вниз. При литье днищем вверх преимущественно используется верхняя подача металла и установка верхней прибыли. Это создает более благоприятные условия для питания утолщенной части отливки — днища. Однако верхняя подача ограничивается высотой отливки, так как при литье высоких поршней создается опасность разбрызгивания металла, загрязнения его неметаллическими включениями и образования заворотов.
Сифонный же подвод металла уменьшает эффективность использования верхней прибыли. Способ литья днищем вверх может быть успешно использован только в случае простой конфигурации внутренней полости отливки, при которой возможно применение одного цельного стержня — моноклина. Такой способ, кроме всего, упрощает механизацию и автоматизацию процесса. Как правило, его применяют только для литья мелких поршней (с диаметром до 100 мм). На ВАЗе поршни автомашин получают именно таким способом 286 Лииеье имвминиевьел енлавов в автоматизированных кокилях.
В средней части днища отливки установлена открытая прибыль. Металл заливается сверху в два стояка одновременно. Стояки имеют перегиб, в результате чего происходит снижение кинетической энергии металла. Весь цикл изготовления поршня от заливки до выбивки составляет 45 — 50 с. Большинство поршней получают литьем днищем вниз. В этом случае используют водоохлаждаемые поддоны кокиля, часто выполняемые из меди, что способствует созданию более направленной кристаллизации и улучшению макроструктуры металла днища поршня.
Однако в большинстве случаев только путем этого способа обеспечить плотный металл днища практически невозможно. Необходимо организовать достаточное питание его из боковой прибыли. Она выполняется массивной и на всю высоту или выше отливки. Для повышения эффективности работы прибыли поверхность оформляющей ее полости формы покрывают теплоизсьчирующей краской. Суммарная масса прибылей составляет обычно 40 — 50% от черной массы поршня и зависит от его конструкции и материала. В крупных поршнях ставится кольцевая прибыль и на юбке. Питатель обычно применяют щелевой, имеющий высоту, почти равную высоте поршня с одинаковым сечением по всей высоте или различного сечения в различных местах (например, утолщение в массивном сечении у днища).
Иногда делают более низкие питатели, подводящие металл тояько в нижнюю часть. Стояк выполняют таким, чтобы обеспечить спокойное заполнение металлом формы и предотвратить попадание окисных плен. Распространенными являются стояки типа «гусиной шейки». Применяют также змееобразные и простые наклонные. Интересное решение для литья поршней из заэвтектических силуминов предложено в работе (411.
Для этогосплава применение хорошо зарекомендовавшей себя литниковой вертикально-щелевой системы с гусиной шейкой приводит к ухудшению структуры сплава. Это объясняется значительным (ниже ликвидуса) снижением температуры металла ввиду прохождения по сложному пути в стояке, что вызывает чрезмерный рост и обособление первичных кристаллов кремния. В работе (411 указывается, что преждевременное выделение первичного кремния в литниковой системе предотвращается увеличением объемной скорости заливки путем применения «карандашной» литниковой системы.
В этом случае стояк состоит из четырех каналов, расположенных в половинах кокиля в шахматном порядке. Ввиду близкого расположения каналов (не более 2 мм) охлаждение металла в них замедляется. В то же время перемычки между каналами имеют достаточную толщину (до 14 мм), чтобы противостоять выкрашиванню из-за разгара и трещин. Особые слинаи литьл Рнс. 133. Слева литья верши» с воздействием ультра- звука: т — натннтострвкцнонный ореобразователь; 3-- центральный «днн; 3 — боковой клнн; 4 — отлввкв; Б — коквль В нижней своей части каналы соединяются общим щелевым каналом с меньшей площадью поперечного сечения.
Металл в прибыль подводится по касательной, чтобы создать дополнительное торможение. Кстати, для этого поршня выполнен питатель с различным сечением по высоте: в верхней части его ширина равна 12 мм, в нижней— 15 мм, а в месте перехода любки» в днище сделано утолщение, равное 25 мм; все это улучшает условия питания. При литье крупных со значительно утолщенными днищами поршней применяют кантовку кокиля при его заливке. Вначале кокиль наклоняется в сторону литника и производится заливка. Затем кокиль наклоняется в противоположную сторону, происхо. дит перераспределение кристаллизующейся жидкой массы, в результате чего исключается образование концентрированных раковин в днище.
Кроме того, улучшаются условия питания его из основной прибыли с наиболее горячим металлом. Интересный способ литья в кокиль поршней из алюминиевого сплава с 18,0 — 22,0% 81 описан в работе 1125). Для улучшения внутреннего строения сплава и повышения его свойств центральный клин 2 (рис. 133) подвергается воздействию ультразвуковых колебаний с помощью магнитострикционного преобразователя 1.
При этом интерметаллиды и зерна кремния измельчаются в 5 —. 10 раз и при этом значительно повышаются свойства сплава. Применение ультразвука прн кристаллизации сплава известно уже давно, этот процесс хорошо исследован и преимущества его очевидны, Однако он еще не нашел достаточного распространения. Литейщиками ГДР (пат. № 109338) предложена следующая технология литья поршней. Металл в кокиль подводится снизу. После заливки форма поворачивается на 180' и одновременно металл уплотняется в донной части и в бобышках с помощью специально устроенных пуансонов.
По патенту № 117375 (СССР) предлагается оригинальный способ повышения долговечности поршней компрессоров путем армирования тонкой стальной проволокой. Тонкая проволока из мартенситной дисперсионно твердеющей стали предварительно нагревается в печи с восстановительной атмосферой при 670 К и протя- Липсеб аЛЮмиписбюк СллпнО6 рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
