Кечин В.А. Селихов Г.Ф. Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок. ВГУ. 2002, 208с (934503), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Литье под давлением4.7.1. Сущность и особенности процессаПри литье под давлением металлическая форма, называемая пресс-формой,заполняется расплавом под действием внешней силы, превосходящей силу тяжести, а затвердевание в ней отливки происходит под избыточным давлением.Последнее создают с помощью поршня в камере прессования, которая соединена с полостью пресс-формы.Технология литья под давлением отличается коротким циклом, включаетмало операций, но реализация их возможна только с применением специальныхмашин. По устройству узла прессования их классифицируют на три типа: с хо-126лодной горизонтальной, с холодной вертикальной и с горячей вертикальнойкамерой прессования.На машинах с вертикальной холодной камерой прессования, камера отделена от печи с расплавленным металлом (рис.
4.10, а). Сплав 2 заливают мернойложкой в камеру сжатия 3 (I положение). Верхний поршень 1, опускаясь, оказывает давление на сплав, а нижний поршень 10, перемещаясь, открывает литниковый канал. Сплав заполняет полость формы, состоящей из двух половин 4и 5 (II положение). После затвердевания металла подвижная полуформа 4 отходит в сторону, и отливка 7, вместе с литником 8, выталкивается толкателями 6,а излишек металла 9 – поршнем 10 (III положение).Рис. 4.10. Поршневые машины для литья под давлением с холодной камерой сжатия.Процесс литья под давлением на машине с горизонтальной холодной камерой сжатия (рис. 4.10, б) протекает в той же последовательности.В машинах с горячей камерой сжатия камера размещается непосредственно в ванне с жидким металлом и подвержена его воздействию.
На рис. 4.11.изображена схема работы такой машины. Чугунный тигель 1 для поддержанияпостоянной температуры жидкого сплава снизу подогревается. При верхнем127положении поршня 4 через отверстие 2 сплав заполняет цилиндр 3 и канал 5.Перед заливкой форма 7 закрывается и конец мундштука 6 заходит в канал 5.При опускании поршень вытесняет сплав из цилиндра и канала в полость формы. После затвердевания отливки поршень поднимается, форма раскрывается,и отливка выталкивается из формы толкателями 8.Рис.
4.11. Поршневая машина с горячей камерой сжатия.К преимуществам машин с горячей камерой сжатия относится возможность большей автоматизации, большая производительность, меньшие потериметалла и улучшение условий труда. Однако на них нельзя получать отливки изсплавов с температурой плавления выше 723°К и, кроме того, поршень, находящийся в расплаве, быстро изнашивается. Поэтому машины с горячей камеройсжатия применяют только для изготовления отливок из цинковых и других легкоплавких сплавов. Машины с холодной камерой прессования применяют дляполучения отливок из алюминиевых, магниевых и медных сплавов.Особенности способа и области его применения обусловлены условиямизаполнения пресс-форм и питания отливок. Сплав заполняет пресс-форму задоли секунды (0,01…0,6 с) при скорости 120 м/с.
При такой скорости поступления металла в форму он сильно фонтанирует, ударяется о стенки формы и втечение 0,003…0,004 с закупоривает вентиляционные каналы. Только часть(10…30%) газа – воздух и пар от смазывающего материала – удаляются из полости формы, образуется воздушно-металлическая эмульсия, которая затем затвердевает. Вследствие этого полученные отливки имеют специфический дефект – газовую пористость, низкие плотность, механические и особенно пластические свойства. Их нельзя подвергать термической обработке, так как принагреве поверхность вспучивается вследствие расширения газа в порах.В момент окончания заполнения полости формы движущийся с большойскоростью сплав мгновенно останавливается. Энергия движения потока преобразуется в энергию давления, которое мгновенно повышается.
Происходит гидравлический удар, действующий в течение весьма краткого времени. Мгновен-128но повышающееся давление прижимает металл к рабочей поверхности прессформы и способствует четкому оформлению конфигурации отливки, чеканитее. Отливка точно воспроизводит конфигурацию полости пресс-формы. Получаются точные с гладкой поверхностью тонкостенные (0,8…6 мм) отливки.Кроме того, благодаря тесному контакту между пресс-формой и отливкой увеличивается интенсивность теплообмена, уменьшается время затвердевания последней.
Вследствие гидравлического удара поверхностный слой (0,02…0,2 мм)отливок получается плотным, без газовой пористости, пузырьки газа остаютсяво внутренних сечениях отливки.Однако, под действием гидравлического удара подвижная часть прессформы всегда немного отходит от неподвижной. Между полуформами образуется зазор, через который может происходить разбрызгивание металла. Отливки имеют заливы по разъему пресс-форм, которые необходимо удалять. Снижается точность отливок в направлении, перпендикулярном разъему прессформы. Во избежание разбрызгивания в машинах предусматривают мощныезапирающие устройства.
Величина запирающего усилия является главной характеристикой машин литья под давлением. В малых машинах она не превышает 2 МН, в средних составляет 2…6 МН, в больших достигает 30 МН.Совершенствование этого исключительно прогрессивного по точности ипроизводительности способа литья направлено на предупреждение образованиягазовой и усадочной пористости. Известны следующие направления:• вакуумирование полости пресс-формы, а также сплава, поскольку воздушная пористость является главным дефектом отливок;• применение толстых питателей вместо тонких щелевых, чтобы они затвердевали позднее отливки и питание ее осуществлялось под давлением прессующего плунжера;• совместное использование первого и второго направлений;• заполнение полости формы кислородом, после вытеснения воздуха, передсамым началом заливки (способ А.А.
Рыжикова).Весь кислород расходуется на окисление расплава с образованием оченьмалого по объему количества оксидов, исчезает источник образования газовойпористости – азот. При этом применяют негазотворные смазывающие материалы для пресс-форм и камеры прессования. Последнее направление используютпри производстве алюминиевого литья.4.7.2. Технико-экономические показатели процессаЛитьем под давлением получают сложные тонкостенные отливки из сплавов цветных металлов массой от нескольких граммов до десятков килограммовс высокой точностью размеров, с гладкой и чистой поверхностью.
Переход налитье под давлением снижает трудоемкость изготовления отливок в литейныхцехах в 10…12 раз, в механических – в 5…8 раз.Этот способ стал главным способом получения отливок из алюминиевых,магниевых и цинковых сплавов в массовом производстве, например деталейкарбюраторов, алюминиевых блоков автомобильных цилиндров, латунных де-129талей сантехнической арматуры и др. В этих областях литье под давлением вытесняет литье в кокиль. В настоящее время осваивают литье сталей и чугунапод давлением.Стоимость пресс-формы в 3…5 раза выше стоимости кокиля, что необходимо учитывать при выборе экономически выгодного в данных условиях способа.Классы размерной точности отливок по ГОСТ 26645-85 соответствуютзначениям табл. 4.31.Таблица 4.31.Классы размерной точности отливок.Наибольшийгабаритныйразмер отливки,ммДо 100Св.100 до 250Св.250 до 630Тип сплаваНетермообрабат. черные иТермообрабатыЦветные легкиецветные туговаемые чугуннетермообрабаплавкие сплавыные и цветныетываемые сплаи термообрабат.тугоплавкиевыцветные легкиесплавысплавыКласс размерной точности отливки3т-63-7т4-73-7т4-75т-84-75т-85-9тТермообрабатываемыестальныесплавы5т-85-9т6-9Степень коробления элементов отливок, степень точности поверхностейотливок и классы точности массы отливок определяют по табл.
3.13; табл. 4.32;табл. 4.33.Шероховатость поверхностей отливок согласно ГОСТ 26645-85 соответствует значениям табл. 4 34.Общий припуск на обработку (на сторону) назначают дифференциально накаждую обрабатываемую поверхность отливки в соответствии с ГОСТ 2664585. Средние значения припусков даны в табл. 4.35.Таблица 4.32.Степени точности поверхностей отливок.Наибольшийгабаритныйразмер отливки,ммДо 100Св.100 до 250Св.250 до 630Тип сплаваНетермообрабат. черные иТермообрабаЦветные легкиецветные туготываемые чунетермообрабаплавкие сплавы гунные и цветтываемые сплаи термообрабат. ные тугоплаввыцветные легкиекие сплавысплавыСтепень точности поверхностей2-63-74-83-74-85-94-85-96-10Термообрабатываемыестальные сплавы5-96-107-11130Таблица 4.33.Классы точности массы отливок.Тип сплаваНоминальная масса отливки, кгДо 1,0Св.
1,0 до 10Св.10 до 100Нетермообрабат. черные иЦветные легкиецветные тугонетермообрабаплавкие сплавытываемые сплаи термообрабат.выцветные легкиесплавы1-72-83т-9тТермообрабатываемые чугунные и цветные тугоплавкие сплавыКласс точности массы отливки2-83т-9т3т-9т3-93-94-10Термообрабатываемыестальныесплавы3-94-105т-11тТаблица 4.34.Шероховатость поверхностей отливок.Значение шероховатости для степеней точности поверхностиШероховаотливоктость поверхности234567891011Среднееарифметическое отклоне2,5 3,24,05,06,38,0 10,0 12,5 16,0 20,0ние профиляRа, мкм, неболееТаблица 4.35.Припуски на обработку.Номинальный размер элемента отливки, ммНаибольшийгабаритныйДо 5050-120120-260260-500размер, ммДо 500,3Св.50 до 1200,40,5Св.120 до 2600,50,70,8Св.250 до 5000,70,81,01,0Отливки, полученные литьем под давлением, обрабатываются резаниемтолько в тех случаях, когда из-за износа формы не обеспечиваются требуемаяточность и шероховатость поверхности, когда не удается получить отдельные"классные" размеры с заданной точностью, когда необходимо калиброваниерезьбы [31, 32].131Стоимость литья под давлением принимают по данным базовых предприятий.
Ориентировочные цены на единицу литья из цветных сплавов даны втабл. 4.36.Таблица 4.36.Оптовые цены на единицу цветного литья, руб. за тонну.Марка сплаваАЛ-2,АЛ4,АЛ-9Медныесплавы(ГОСТы 613 –79, 493 – 79,17711 - 93)Цинковыесплавы(ГОСТ 711779)Масса однойотливки, кг0,1-0,20,2-0,50,5-1,01,0-2,02,0-5,05,0-10,00,1-0,20,2-0,50,5-1,01,0-2,02,0-5,05,0-10,00,1-0,20,2-0,50,5-1,01,0-2,02,0-5,05,0-10,011945013200117501085099009250149501325012200115001085010400126001145010100965090008100Группа сложности23159501705014100151501265013650116501255010600114009900106001565016550139001470012700133501190012450112001170010650110501340014400122001310011000118001020010900950010100850090004183001625014750134001220011350177001570014300133001250011800151001400012600116501080096504.7.3. Особенности конструирования литых деталейПри конструировании деталей, предназначенных для литья под давлением,необходимо выполнить следующие требования технологии.1.
Литейные размеры детали и ее масса должны соответствовать размерами мощности существующих машин для литья под давлением.2. В конструкции детали должно быть предусмотрено беспрепятственноеудаление отливки из формы (отсутствие поднутрений, наличие уклонов, простейший разъем формы и т.д.).3. Стенки отливки должны быть оптимальными по толщине и равномерными по сечению, сопрягаемые плавными переходами.Толщина стенок не должна превышать 6…8 мм. Оптимальная толщинастенок определяется условиями работы детали и требованиями к ее механическим свойствам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
