Литье с кристаллизацией под давлением

Этот метод включает в себя такие способы получения отливок, при которых заполнение литейной формы расплавом осуществляется за счет его течения под действием силы тяжести без приложения внешнего давления, а кристаллизация расплава и затвердевание отливки происходит под намеренно создаваемым давлением. Давление может быть создано воздухом или газом, а также механическим путем, поршнем или пуансоном непосредственно на расплав в литейной форме. Способ литья с кристаллизацией под газовым (воздушным) давлением уже был описан при изложении литья в песчаные формы. Этот способ осуществляется в автоклавах. В открытые автоклавы помещают песчаные формы, заливают их, затем автоклавы закрывают и подают в них воздух, создавая давление 0,4...0,6 МПа. Отливки, полученные в таких условиях, имеют повышенные механические свойства и плотность из-за отсутствия в них газоусадочной пористости.

Получение отливок с использованием механического давления осуществляется в металлических формах с применением гидравлических прессов с усилием прессования 1...30 МН. Этот процесс называют также жидкой штамповкой. Различают три способа прессования: поршневое, пуансонное и пуансонно-поршневое. Сущность этих способов видна на рис. 7.45.

Основные схемы кристаллизации металлов и сплавов под механическим давлением

Рис. 7.45. Основные схемы кристаллизации металлов и сплавов под механическим давлением:

а, б, в- поршневое, пуансонное и пуансонно-поршневое прессование; г - прессование через литники-питатели

Основное достоинство процесса получения отливок с кристаллизацией под механическим давлением заключается в существенном повышении механических свойств отливок. Это хорошо видно из нижеприведенных данных для сплава АЛ4 в литом состоянии:

Давление прессования, МПа.............................0

80

160

0„, МПа..............................................................130

170

200

5. %......................................................................4

12

15

Пористость в отливках, полученных данным способом, оказывается минимальной, а плотность - практически одинаковой как в поверхностных, так и в глубинных слоях тела отливки. Отличительной чертой отливок, полученных под механическим давлением, является мелкое зерно, которое в 2-5 раз меньше по размеру, чем при литье в металлические формы. Очень важным достоинством данного способа получения отливок является то, что отливки могут подвергаться любому виду термической обработки, за счет чего достигается еще более высокий уровень свойств.

Главная причина, обусловливающая высокое качество отливок, получаемых кристаллизацией иод механическим давлением, заключается в резком увеличении скорости охлаждения металла и надежном уплотнении его, из-за чего подавляется образование усадочных раковин и пористости. Скорость охлаждения растет за счет усиления теплоотвода от отливки к форме иод действием прессующего давления. Коэффициент теплоотдачи возрастает с 5 (без давления) до 25 кВт/(м2 К) при давлении 100 МПа.

Литейная форма в описываемом процессе называется пресс- формой, ее неподвижная часть - матрицей, подвижная - поршнем или пуансоном. Матрица обычно состоит из одной части, в случае сложной отливки матрица может состоять из двух частей. В этом случае пресс должен иметь второй пуансон для запирания матрицы.

Режимы литья (температуры пресс-формы и расплава) при данном способе близки к таковым при литье под давлением. Материалы для изготовления пресс-форм используют такие же, как и при литье под давлением.

Литьем с кристаллизацией под механическим давлением обычно получают сравнительно небольшие и несложные отливки типа втулок, крышек корпусов, а также цилиндрические литые заготовки. Масса отливки из алюминиевых сплавов составляет 0,5... 10,0 кг, но есть сообщения, что получают отливки из алюминиевых сплавов массой более 100 кг. Данный процесс пригоден для получения фасонных отливок и литых заготовок из любых алюминиевых сплавов и чистого алюминия.

Давление прессования при работе с алюминиевыми сплавами находится в пределах 50... 150 МПа. Давление определяется как частное от деления усилия прессования на площадь горизонтальной проекции поверхности соприкосновения прессующего поршня (пуансона) с расплавом. Для данного процесса необходимы гидравлические пресса с усилием 1 ...30 МН. Важной характеристикой таких прессов является скорость перемещения ползуна пресса. Она не должна превышать при рабочем ходе 0,2 м/с. В случае больших скоростей происходит разбрызгивание расплава при соприкосновении с поршнем или пуансоном, возникают неслигины, захват воздуха, и отливка оказывается негодной. Именно поэтому для данного процесса непригодны механические пресса или пневматические механизмы, поскольку у них скорости движения рабочих органов в 10 и более раз выше.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >