Формообразование деталей методами литья

v  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%).

v  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.

v  Преимущества.

Ø  Автоматизация трудоемкой операции заливки формы.

Ø  Возможность регулирования скорости потока расплава в полости формы изменением давления в камере установки.

Ø  Улучшение питания отливки.

Ø  Снижение расхода металла на литниковую систему.

v  Недостатки.

Ø  Невысокая стойкость части металлопровода, погруженной в расплав, что затрудняет использование способа литья для сплавов с высокой температурой плавления.

Ø  Сложность системы регулирования скорости потока расплава в форме, вызванная динамическими процессами, происходящими в установке при заполнении ее камеры воздухом, нестабильностью утечек воздуха через уплотнения, понижением уровня расплава в установке по мере изготовления отливок.

Ø  Возможность ухудшения качества сплава при длительной выдержке в тигле установки.

Ø  Сложность эксплуатации и наладки установок.

Литье под давлением

 

v  Сущность процесса заключается в получении отливок путем заливки расплавленного металла в металлическую форму (пресс-форму) под принудительным внешним давлением от 30 до 100Мпа. Конечное давление на расплав может достигать 490Мпа. Давление снимается после полного затвердевания отливки в пресс-форме. 

 

v  Материалы и оснастка.

Ø  Пресс-форма.

Ø  Смазка (машинное масло).

Ø  Прессующая машина.

v  Основные технологические операции.

Ø  Очистка пресс-формы.

Ø  Нагрев пресс-формы до 120…220°С и покрытие поверхности смазкой.

Ø  Сборка пресс-формы.

Ø  Залив расплавленного металла в камеру прессования и запрессовка расплава под давлением в полость пресс-формы.

Ø  Охлаждение и затвердевание отливки под внешним давлением.

Ø  После затвердевание отливки внешнее давление снимается и извлекается отливка.

v  Область применения. Используется для изготовления отливок цветных металлов сложной конфигурации с тонкими стенками массой до 45кг. Применяется в машиностроении.

v  Преимущества.

Ø  Получают сложные тонкостенные отливки.

Ø  Низкая шероховатость поверхности, следовательно, снижается механическая обработка отливок на 90-95%.

Ø  Высокая точность геометрических размеров.

Ø  Мелкозернистая структура.

Ø  Улучшенные санитарно-гигиенические условия.

v  Недостатки.

Ø  Высокая стоимость пресс-формы, сложность ее изготовления.

Ø  Наличие газовоздушной пористости.

Ø  Ограничение номенклатуры получения отливок по размерам и массе. 

Литье по выплавляемым моделям

v  Сущность процесса заключается в изготовлении отливок заливкой расплавленного металла в тонкостенные, неразъемные, разовые литейные формы, изготовленные из специальной огнеупорной смеси по разовым моделям. Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов. Перед заливкой модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием и т.д. Для устранения остатков модельного состава и упрочнения форма нагревается и прокаливается. Заливка осуществляется в разогретые формы для улучшения наполняемости.

v  Материалы и оснастка.

Ø  Модельная форма состоит из модельного состава(парафин, стеарин, церезин, канифоль и т.д.).

Ø  Формовочная смесь: 2ч. пылевого кварца, 1ч. связующего материала.

Ø  Пресс-форма для изготовления моделей.

Ø  Литейная форма.

Ø  Вибрационная установка.

v  Основные технологические операции изготовления форм и отливок.

Ø  Приготовление модельного состава.

Ø  Изготовление моделей отливки и элементов литниковой системы или секции моделей.

Ø  Сборка моделей или секций моделей в блоки.

Ø  Изготовление литейной формы.

Ø  Подготовка литейных форм к заливке и заливка металла в горячую форму.

Ø  Затвердевание и охлаждение отливки в форме.

Ø  Снятие формы с отливки.

v  Область применения. Этим способом можно отливать изделия из различных сплавов любой конфигурации 1…5 групп сложности массой от нескольких грамм до 250кг с толщиной стенок от 1мм. Припуск на механическую обработку составляет 0.2-0.7мм. Применяется в различных областях машиностроения.

v  Преимущества.

Ø  Можно получать отливки из тугоплавких изделий.

Ø  Получают конфигурации отливок 1…5 групп сложности.

Ø  Высокая точность геометрических размеров и малая шероховатость поверхности.

v  Недостатки.

Ø  Длительность процесса.

Ø  Дороговизна.

Экструзия

Экструзия это непрерывный технологический  процесс, заключающийся в продавливании  материала, обладающего высокой  вязкостью в жидком состоянии, через  формующий инструмент (головку), с  целью получения изделия с  поперечным сечением нужной формы. В  промышленности переработки полимеров  методом экструзии изготавливают  различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, пленки, оболочки кабелей  и т. д. Основным технологическим  оборудованием для переработки  полимеров в изделия методом  экструзии являются одно - и многочервячные экструдеры. Главным требованием, предъявляемым  к червячным машинам, является гомогенизация  расплава, как по массе, так и по температуре при максимальной производительности и равномерное распределение  различных добавок.

Экструзией можно получать непрерывные  изделия — пленки, профили самого разнообразного типа, листы, трубы и  шланги, а также объемные изделия. Масса погонного метра изделий, полученных методом экструзии, может  составлять от нескольких граммов до 100 кг и более; получены пленки шириной  до 25 м и трубы диаметром до 1,2 м.

Недостатки экструзии — сложность управления процессом и высокая стоимость оборудования.

Экструзия является одним из самых  дешевых методов производства широко распространенных пластических изделий, таких, как пленки, волокна, трубы, листы, стержни, шланги и ремни, причем профиль  этих изделий задается формой выходного  отверстия головки экструдера. Расплавленный  материал при определенных условиях выдавливают через выходное отверстие  головки экструдера, что и придает  желаемый профиль. Схема простейшей экструзионной машины показана на рис.8.

Рис 8. Схематическое изображение  простейшей экструзионной машины

1 — загрузочная воронка; 2 - шнек; 3 - основной цилиндр; 4 — нагревательные  элементы; 5 — выходное отверстие  головки экструдера, а — зона  загрузки; б — зона сжатия; в  - зона гомогенизации

В этой машине порошок или гранулы  компаундированного пластического  материала загружают из бункера  в цилиндр с электрическим  обогревом для размягчения полимера. Спиралевидный вращающийся шнек обеспечивает движение горячей пластической массы по цилиндру. Поскольку при  движении полимерной массы между вращающимся шнеком и цилиндром возникает трение, это приводит к выделению тепла и, следовательно, к повышению температуры перерабатываемого полимера. В процессе этого движения от бункера к выходному отверстию головки экструдера пластическая масса переходит три четко разделенные зоны: зону загрузки (а), зону сжатия (б) и зону гомогенизации.

Каждая из этих зон вносит свой вклад в процесс экструзии. Зона загрузки, например, принимает полимерную массу из бункера и направляет ее в зону сжатия, эта операция проходит без нагревания. В зоне сжатия нагревательные элементы обеспечивают плавление порошкообразной  загрузки, а вращающийся шнек сдавливает ее. Затем пастообразный расплавленный  пластический материал поступает в  зону гомогенизации, где и приобретает  постоянную скорость течения, обусловленную  винтовой нарезкой шнека. Под действием  давления, создаваемого в этой части  экструдера, расплав полимера подается на выходное отверстие головки экструдера и выходит из него с желаемым профилем. Из-за высокой вязкости некоторых  полимеров иногда требуется наличие  еще одной зоны, называемой рабочей, где полимер подвергается воздействию  высоких сдвиговых нагрузок для  повышения эффективности смешения. Экструдированный материал требуемого профиля выходит из экструдера в  сильно нагретом состоянии (его температура  составляет от 125 до 350°С), и для сохранения формы требуется его быстрое  охлаждение. Экструдат поступает  на конвейерную ленту, проходящую через  чан с холодной водой, и затвердевает. Для охлаждения экструдата также  применяют обдувку холодным воздухом и орошение холодной водой. Сформованный продукт в дальнейшем или разрезается  или сматывается в катушки.

Процесс экструзии используют также  для покрытия проволок и кабелей  поливинилхлоридом или каучуком, а стержнеобразных металлических  прутьев — подходящими термопластичными материалами.