Литьё под давлением

СУЩНОСТЬ ЛИТЬЯ ПОД  ДАВЛЕНИЕМ.

   Выполняют машинным  способом в металлические формы,  называемые пресс-формами. Заполне-ние металлом пресс формы осуществляют после её смыкания через литниковые каналы, которые со-единяют рабочую полость пресс-формы с камерой прессования машины для литья под давлением. Наружные очертания отливки образуются рабочей поверхностью сомкнутой пресс-формы, а внут-ренние отверстия и полости получают при помощи металлических стержней, которые извлекают из затвердевшей отливки в момент раскрытия пресс-формы. Стержни имеют механически привод в ви-де реек, шестерен, зубатых секторов, клиньев, эксцентриков, кинематически связанных с механиз-мом раскрытия пресс формы.

   Металл заливают  в камеру прессования и запрессовывают  внутрь рабочей полости пресс-формы.  После кристаллизации отливки  происходит раскрытие пресс-формы  для извлечения отливки, при  этом отдельная часть остается  неподвижной, а остальные части  отводятся гидроприводом. Отливка  удерживается в подвижной части  и перемещается с ней до  соприкосновения с выталкивателями,  ко-торые выталкивают отливку из подвижной части пресс-формы. Отливка может быть извлечена из раскрытой пресс формы при помощи манипулятора или робота. Для предотвращения сваривания ра-бочей поверхности пресс-формы с отливкой и облегчения извлечения отливки полость пресс-формы покрывают составами в виде паст или распыляющих жидкостей, содержащих порошки металлов, графит, сульфид молибдена.

   Преимущественно используют  сплавы на основе меди, алюминия, цинка, свинца, сурьмы, кото-рые оказывают незначительное тепловое воздействие на пресс-формы. Разгар и деформация пресс-форм приводят к потере точности и чистоты поверхности отливок. Для сохранения постоянства раз-меров пресс-формы делают водоохлаждение. В последнее время все шире начинают использоваться тугоплавкие сплавы, например, стали, требующие очень дорогих пресс-форм с жаропрочными вставками из сплавов на основе молибдена. Внутренние полости в отрезках поучают при помощи латунных стержней. После кристаллизации стальной отливки латунный стержень остаётся внутри неё, при высокотемпературном отжиге он выплавляется из отливки, оставляя после себя полость.

   Опивки, полученные  литьём под давлением, отличаются  чистотой поверхности и точностью,  со-ответствующей 4 классу. Допуски на размеры находятся в пределах от ±0,075 до ±0,18 мм. Литьё под давлением экономически целесообразно для крупносерийного и массового производства точных отливок из легкоплавких сплавов. Трудоёмкость изготовления отливок литьём под давлением в ли-тейных цехах снижается в 10-12 раз, трудоёмкость механической обработки снижается в 5-8 раз. Данный способ литья нашёл широкое применение в автомобильной, авиационной, электротехниче-ской, приборостроительной, санитарно-технической отраслях промышленности.

   Часто отливки,  изготовленные литьём под давлением,  армируют для упрочнения. Конструктив-ные элементы из других более прочных или износостойких сплавов предварительно получают меха-нической обработкой или холодной листовой штамповкой и вкладывают в пресс-форму перед за-полнением её металлом. При литье год давлением цинковых сплавов пресс-формы выдерживают без разрушения и потери точности 1 млн. заполнении металлом, магниевых сплавов - 250 тыс. заполне-ний, алюминиевых сплавов - 100 тыс., медных ставов - 5000 заполнений.

   Процесс формирования  опивки проходит 3 этапа: 

   1. сплав с большой скоростью (до 50 м/с) за короткое время (0,01 - 0,6 с) заполняет полость пресс-формы, перемещаясь с воздухом и парами смазки, находящимися в полости формы, образуя ме-талловоздушную смесь;

   2. в момент окончания заполнения пресс-формы происходит кратковременный и сильный гидрав-лический удар, прижимающий металл к поверхности пресс-формы, и поверхностный слои от-ливки (0,2 мм) получается очень плотным и мелкокристаллическим; подвижная половина пресс-формы под воздействием гидроудара отходит и на отливке по разъёму пресс-формы образуется заусенец;

   3. кристаллизация отливки происходит с большой скоростью, что приводит к недостаточному пи-танию отливки жидким расплавом, но дефектов усадочного происхождения в отливках не на-блюдается, т. к. газы в порах находятся под большим давлением и, расширяясь, способствуют полному заполнению полости пресс-формы металлом, повышая точность отливки, однако меха-нические свойства металла и особенно его пластичность ухудшаются.

   Газовые поры, находящиеся  под плотной литейной коркой, не позволяют выполнять термиче-скую обработку отливок из цветных сплавов, так как при высоких температурах газы расширяются и поры увеличивают свой объём, образуя пузыри и вспучины на поверхности отливок. Для снижения пористости отливок в практике полость пресс-формы и расплавленный металл вакуумируют или воздух в рабочей полости пресс формы замещают кислородом, который не смешивается с металлом а образует тонкие окисные плёнки на поверхности отливки, не снижая её качества.

   Машины для литья  под давлением бывают 2 типов - компрессорные и поршневые. Наибольшее  распространение получили поршневые  машины с холодной и горячей  камерой прессования. Горячая  камера прессования находится  внутри тигля с расплавленным  металлом, а холодная - отдельно от  расплавленного металла и располагается  горизонтально или вертикально.  Современные машины для литья под давлением имеют полностью автоматизированный рабочий цикл с программным управле-нием, автоматизированы регулировка усилия смыкания пресс-форм, изменение скорости прессова-ния, блокировка узлов при появлении неисправностей в машине.

   Поршневые машины  с холодной горизонтальной камерой  прессования (рис. 1, а) имеют пресс-форму,  состоящую из 2 частей. Половина пресс-формы  1 крепится к подвижной плите  машины, а половина 3 — к неподвижной  4. Стержни, образующие полости  в отливках, чаще находятся в  под-вижной половине для удобства их извлечения из отливки. Подвижная полуформа 1 с большим уси-лием прижимается к неподвижной 3. Затем доза жидкого металла 5 заливается в камеру прессования 7 и впрессовывается плунжером 6 в рабочую полость пресс-формы 2. После кристаллизации сплава подвижная часть пресс-формы 1 отходит, и отливка выталкивателями 8, которые крепятся на плите, расположенной за подвижной полуформой, выталкивается на конвейер или в тару.

   Общий вид машины  для литья под давлением с  холодной горизонтальной камерой  прессования приведен на рис  1, г. Неподвижная часть пресс  формы крепится к плите 4, а  подвижная — к плите 3, которая  перемещается по направляющим  штангам 2 гидроприводом с рычажным  механизмом. За-прессовывание металла в литейную форму производится плунжером 5, который входит в камеру прессования, расположенную в плите 4 Плунжер 5 перемещается в осевом направлении гидропри-водом 6. Гидросистема машины для плавности работы II поддержания постоянным высокого давле-ния имеет ресивер 7. Все механизмы и агрегаты машины объединены жесткой станиной 8. На рис 1 показана отливка блока цилиндров, полученная на машине такого типа.

   Поршневые машины с холодной вертикальной камерой прессования (рис. 1, б) имеют пресс фор-му, аналогичную по конструкции пресс форме предыдущей машины, состоящую из подвижной час-ти 1 и неподвижной 3, но металл поступает в неё из вертикальной камеры 6. В камере прессования 6 перемещаются верхний плунжер 4 и нижняя пята 7. Верхний плунжер выходит за пределы камеры прессования, а в образовавшееся отверстие заливается доза металла 5 на поверхность пяты 7, кото-рая перекрывает отверстие литниковой системы 8, соединяющее рабочую полость 2 пресс-формы с камерой прессования 6. Затем верхний плунжер 4 начинает сжимать металл, и под этим давлением пята 7 опускается и открывает отверстие литниковой системы 8. Металл под большим давлением и с большой скоростью впрыскивается в рабочую полость 2 пресс-формы.