Литье под давлением

Наряду с центробежной заливкой, повышающей заполняемость литейных форм, в производстве титановых отливок применяют устройства и машины, создающие дополнительное давление на жидкий металл с помощью электромагнитных кондукционных насосов или инертных газов (вакуумно-компрессионное литье).

Для литья титановых сплавов под электромагнитным давлением находят применение кондукционные МГДнасосы постоянного тока (рис. 11.21). Принцип их работы основан на том, что жидкий металл, заполняющий канал насоса, находится в пересечении магнитного и электрического полей. Для этого канал размещают в магнитном поле электромагнита, а через жидкий металл в канале пропускают электрический ток. В результате на металл воздействует объемная электромагнитная сила, которая создает в нем избыточное давление и обеспечивает его движение.

Величину давления, развиваемую насосом в металле, рассчитывают по формуле

где I - сила тока в канале;

В - индукция магнитного поля; h - толщина канала;

Q - расход металла в канале;

R - статический параметр (R = 0,6... 0,9 в зависимости от конструкции насоса);

<7i - динамическая шунтирующая проводимость.

Канал насоса является частью литниковой системы. Насос создает давление в жидком металле отливки до тех пор, пока не закристаллизуется металл в канале насоса. Поэтому должна соблюдаться следующая последовательность затвердевания: отливка —> литниковая система —> канал насоса. Толщина наибольшего питаемого насосом узла отливки должна быть меньше толщины канала. Если это условие не выполняется, то на тепловой узел устанавливают прибыль.

Вертикальное (а) и горизонтальное (б) расположение канала насоса в литниковой системе отливки

Рис. 11.21. Вертикальное (а) и горизонтальное (б) расположение канала насоса в литниковой системе отливки:

  • 1 - литниковая чаша; 2 - стояк; 3 - литниковый ход; 4 - канал насоса;
  • 5 - насос; 6 - отливка

Улучшение заполняемости форм и повышение качества титановых отливок может быть достигнуто при заливке под избыточным давлением инертного газа.

Сущность способа заключается в следующем (рис. 11.22): рабочее пространство плавильно-заливочной установки перегородкой 1 разделено на две камеры: плавильную А и заливочную Б; литейную форму 2 устанавливают в заливочной камере, литниковую воронку 3 - в плавильной. При этом форма герметично отделена от воронки металлической пластиной из того же сплава, что и отливка. В заливочной камере в течение всего времени рабочего процесса поддерживают вакуум, в плавильной камере создают избыточное давление инертного газа (аргона) к концу плавки. После слива металла из плавильного тигля 5 в литниковую воронку металлическая пластина проплавляется и жидкий металл под избыточным давлением газа заполняет форму.

Опробование вакуумно-компрессионного способа литья титана показало, что при давлении аргона 800... 1000 гПа наблюдается значительное повышение заполняемости формы металлом и плотности отливки. На рис. 11.23 представлены данные о заполняемости титаном графитовой формы со спиральным каналом и результаты измерений плотности плоских (200x50 мм) отливок из сплава ВТ1Л, полученных вакуумно-компрессионным способом.

Схема вакуумно-компрессионного способа литья

Рис. 11.22. Схема вакуумно-компрессионного способа литья

Зависимость относительной длины заполненного участка графитовой формы ! от скорости течения металла движения с принудительной скоростью W

Рис.11.23. Зависимость относительной длины заполненного участка графитовой формы !отн от скорости течения металла движения с принудительной скоростью W (а), перегрева металла At,, (б) и толщины стенки титановой отливки 8 (в)

Наиболее перспективным для получения литых заготовок, близких к готовым деталям особенно из механически труднообрабатываемых и дорогих титановых сплавов, является литье под давлением на машинах с двумя вакуумными камерами - для плавки и заливки (рис. 11.24).

Порция расплава при повороте тигля через сливную воронку попадает в камеру прессования и под давлением поршня поступает в полость пресс-формы. Отливки выдерживают в пресс-формах 5... 10 мин, в течение которых они охлаждаются до 500...550 °С, а затем извлекают.

Установка для литья титана под давлением

Рис. 11.24. Установка для литья титана под давлением:

1 - электрод; 2 - тигель; 3 - воронка; 4 - пресс-поршень; 5 - камера прессования; 6 - пресс-форма

Материалом для изготовления пресс-форм служат жаропрочная сталь ЗХ2В8Ф и титановые сплавы ВТ5, ВТ5-1. Для увеличения стойкости пресс-форм используют вставки из молибдена. Камеры прессования изготавливают из сплава ЖС6.

В качестве смазки применяют спиртовой раствор коллоидального графита плотностью 0,9...0,92 г/см3 или бакелито-фтористую эмульсию. Смазку наносят пульверизатором на нагретые до 180...250 °С пресс-формы. Толщина слоя смазки не должна превышать 40 мкм.

Подвод металла осуществляют в наиболее толстые части отливок с помощью питателей, толщина которых соизмерима с толщиной стенок отливок.

Перед заполнением металлом пресс-формы нагревают до 450...500 °С. Для литья под давлением наиболее пригодными являются сплавы ВТ5Л и ВТ20Л. Они обладают неплохой жидкогекуче- сгью, небольшим интервалом кристаллизации и низкой склонностью к образованию трещин.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >