ЛИТЬЕ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (ЖИДКАЯ ШТАМПОВКА)

Процесс литья с кристаллизацией под давлением (жидкая штамповка) заключается в том, что расплав ковшом или заливочным устройством заливают в матрицу пресс-формы, затем пуансоном осуществляют окончательное оформление контуров отливки и последующее ее уплотнение с выдержкой под давлением до окончания затвердевания (рис. 28.1). После извлечения из пресс-формы отливку можно подвергать различным видам последующей обработки (термической, механической и т.д.).

Подготовка пресс-форм заключается в установке и закреплении матрицы на столе пресса, а пуансона — на подвижной его траверсе, нагреве пресс- формы до рабочей температуры (150—250°С), смазке и окраске рабочих поверхностей. В отличие от обычных кокилей и пресс-форм литья под давлением заливку расплава проводят в открытую матрицу. После заливки сплава опускается пуансон, осуществляется окончательное формообразование отливки и выдержка ее под заданным давлением до окончания затвердевания. Матрица перекрывается пуансоном после заливки расплава, когда траверса пресса перемещается вниз.

Время до приложения давления к расплаву должно быть минимальным. Оно зависит от усилия гидравлического пресса, массы залитого расплава, времени опускания пуансона, конфигурации и толщины стенки отливки.

Схемы литья с кристаллизацией под давлением

Рис. 28.1. Схемы литья с кристаллизацией под давлением:

а — в — пуансонное прессование — заливка расплава в матрицу; б — формообразование и уплотнение затвердевающей отливки; в — извлечение отливки из формы); г — поршневое прессование; 1 — матрица; 2 — расплав; 3 — заливочный ковш; 4 — пуансон;

5 — отливка

Способом литья с кристаллизацией под давлением изготавливают простые и сложные по конфигурации отливки из цветных сплавов на основе алюминия, магния, меди, цинка и других металлов, как литейных, так и деформируемых. Процесс осуществляется па специализированных и неспециализированных гидравлических прессах и машинах со скоростью холостого хода ползуна не менее 100 мм/с.

Литье с кристаллизацией под давлением рекомендуется использовать для изготовления следующих отливок: с повышенной плотностью, а также для художественных отливок сложного профиля. В последнем случае формообразующая часть матрицы выполняется одноразовыми вкладышами.

В отличие от отливок, изготовленных литьем под давлением, отливки, изготовленные литьем с кристаллизацией под давлением, можно подвергать термической обработке, что позволяет существенно повысить механические и служебные свойства отливок и деталей.

В результате воздействия давления на кристаллизующийся сплав в отливках происходят структурные изменения (измельчение структуры, изменение состава и характера распределения фаз), повышение однородности в результате уменьшения степени развития ликвационных процессов, равномерное распределение неметаллических включений и, как следствие, повышение физико-механических показателей. При этом (по сравнению с другими способами литья) достигается повышение прочностных показателей отливок на 15—30% и пластических — в 2—4 раза.

Применяют несколько схем процесса. На рис. 28.1 представлены две схемы прессования.

При пуансонном прессовании (рис. 28.1, а —в) под действием выступающей части пуансона незатвердевший сплав выдавливается вверх до полного заполнения рабочей полости формы, оформляемой матрицей и пуансоном, после чего отливка выдерживается под давлением до окончания затвердевания.

При поршневом прессовании (рис. 28.1, г) давление кристаллизующемуся расплаву передается пуансоном, перекрывающим открытую полость матрицы и действующим на верхний торец формирующейся отливки в течение времени, необходимого для ее затвердевания.

Литьем с кристаллизацией под давлением можно изготавливать отливки с толщиной стенки 2—100 мм, а также слитки диаметром 30—600 мм. Для этого процесса предпочтительными являются такие отливки, для которых могут быть использованы пресс-формы с неразъемной матрицей. Поэтому на наружных боковых поверхностях отливок не должно быть выступов и поднутрений, препятствующих извлечению их из матрицы.

Литьем с кристаллизацией под давлением можно изготавливать проволоку из алюминиевых сплавов. На рис. 28.2 приведена схема пресс-формы для изготовления проволоки с помощью воздействия пуансона на расплав.

Перед заливкой расплав перегревают на 50—70°С и заливают в форму, снижая до минимума выдержку его в форме до начала приложения давления до 3 с. Температуру формы поддерживают на уровне 20—70°С. Давление прессования — 300—400 МПа.

После заливки расплава на боковой поверхности пресс-формы формируется тонкая корка из затвердевшего металла, достаточная для того, чтобы

Схема пресс-формы для изготовления проволоки прессованием при кристаллизации в начале (а) и в конце (б) прессования

Рис. 28.2. Схема пресс-формы для изготовления проволоки прессованием при кристаллизации в начале (а) и в конце (б) прессования:

1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — расплав; 4 — проволока; 5 — калиброванное отверстие; 6 — толкатель; 7 — отливка (пресс-остаток)

после приложения давления она «нарушалась» и расплав поступал в специально выполненное в матрице калиброванное отверстие 5 (см. рис. 28.2). Следует отметить, что на входе в отверстие корка имеет толщину меньше по сравнению с близлежащими слоями, так как она практически не соприкасается с формой. Перед началом прессования гидростатического напора расплава, залитого в форму, недостаточно для прорыва корки и истечения металла в отверстие. После приложения давления прочность корки нарушается, и металл выдавливается через отверстие в матрице, размер которого на входе составляет 0,5 мм. Истечение металла из отверстия продолжается до момента перекрытия нижней частью пуансона 1 входа в отверстие 5 или образования плотной корки металла на его входе. В конце прессования остается пресс-остаток, который может служить заготовкой для определенной детали 7, который выталкивается из пресс-формы толкателями 6.

Для изготовления художественных сложнопрофильных отливок применяется литье с кристаллизацией под давлением методом выдавливания жидкого расплава в закрытые полости (рис. 28.3). Указанный процесс осу-

Схема выдавливания расплава в закрытые полости

Рис. 28.3. Схема выдавливания расплава в закрытые полости:

а — до соприкосновения с пуансоном; б — выдержка под давлением; 1 — пуансон; 2 — матрица; 3 — расплав; 4 — затвердевшая корка; 5 — отливка; 6 — питатель; 7 — пресс-остаток; 8 — разовый вкладыш; 9 — выталкиватель ществляется в комбинированные формы на гидравлических прессах с малым усилием прессования и нижней подачей матрицы в верхнюю полость рабочего окна. При этом способе заливка проводится в матрицу, из которой сплав пуансоном вытесняется в рабочие полости.

До приложения давления не происходит даже частичного оформления отливки (см. рис. 28.3, а). Под давлением пуансона расплав но питателям, расположенным в прорезях пуансона, непосредственно из мсталлоирием- ника перетекает в рабочие полости пресс-формы и уплотняется (см. рис. 28.3, 6). Давление затвердевающей отливке передается через незатвердевшие участки питателей. При определенном соотношении площадей сечений питателя и отливки затвердевание может происходить как при минимальном давлении, так и при атмосферном. При этом формообразующие элементы можно изготавливать из гипса, керамики, полученной Шоу-процессом, а в ряде случаев применяют вставки из песка с нульвербакелитом.

При указанной технологии художественные отливки получаются плотные с высокой чистотой поверхности и хорошо извлекаются из пресс-формы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >