Что такое литье под давлением

Литье под давлением

Литье под давлением является одним из высокопроизводительных способов изготовления отливок, обеспечивающим высокое качество поверхности.

Расплавленный металл заливается в камеру прессования (рис. 9.4) специальной машины, а затем под действием прессующего поршня 2, перемещающегося в этой камере, через литниковые каналы заполняют с высокой скоростью полость формы. Затвердевание металла происхо­дит под высоким давлением. По окончании затвердевания отливки сначала извлекаются стержни 3, затем форма раскрывается гидроци­линдром, и толкатель 4 удаляет отливку из пресс-формы.

Литьем под давлением обычно изготавливают отливки из алюмини­евых, цинковых, магниевых и медных сплавов. Масса отливок варьи­руется от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.

Скорость впуска жидкого металла в пресс-форму колеблется от 0,5 до 120 м/с, а конечное давление на металл может составить до 500 МПа. Форма заполняется за десятые, а особо тонкостенные отливки — за сотые доли секунды. Это позволяет, несмотря на высокую скорость охлаждения металла в форме, изготавливать отливки с очень тонкими стенками.

Что такое литье под давлением

Машины для литья под давлением имеют или горячую, или холод­ную камеры прессования. Горячая камера располагается в плавиль­ном тигле и сообщается специальным каналом с пресс-формой (рис. 9.5). Холодную камеру заполняют вручную. Машины с холодной камерой прессования (см. рис. 9.4) способны развивать несколько более высокое давление на жидкий металл.

К числу недостатков литья под давлением можно отнести: высокую стоимость пресс-форм, трудность получения отливок со сложными поверхностями, опасность возникновения трещин на отливках, появле­ние в отливках воздушно-газовой пористости.

Изготовление художественных отливок литьем под давлением мож­но считать малоперспективным. Этот метод может пригодиться для массового производства тонкостенных отливок из цветных сплавов сравнительно простой конфигурации.

Что такое литье под давлением

Одной из разновидностей рассматриваемой технологии является литье под низким давлением (рис. 9.6). Тигель с жидким металлом 5 герметически закрыт крышкой 2, в которую вмонтирован ме-таллопровод 4. Металлопровод погружен в металл на глубину 40—50 мм от дна тигля. Песчаную форму 1 устанавливают на крышке и соединяют с металлопроводом.

Что такое литье под давлением

Воздух или инертный газ закачивается под давлением до 0,1 МПа внутрь тигля и давит на зеркало жидкого металла. Под действием избыточного давления металл поступает в форму со скоростью, регу­лируемой давлением. По окончании заполнения формы и затвердева­ния отливки полость камеры соединяют с атмосферой, и неза­твердевший металл из металлопровода стекает в тигель.

Литьем под низким давлением изготавливают отливки из алюмини­евых и магниевых сплавов, реже — из медных сплавов при серийном и массовом производстве.

Одним из существенных преимуществ метода является возможность регулировать скорость потока заполнения формы, что важно для улуч­шения качества тонкостенных крупногабаритных отливок.

Специализированное оборудование для литья под низким давлением широкого распространения не получило, так что возможность его использования для художественного литья маловероятна.

9.3. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЛИТЬЕ

При центробежном литье заполнение формы жидким металлом и его кристаллизация происходят под воздействием центробежных сил. Эту технологию в машиностроении используют в основном для изго­товления отливок, которые являются телами вращения (кольца, втулки, гильзы, трубы, вальцы и т. п.). При этом преследуют цели обеспечить лучшую заполняемость формы, получить более плотную отливку, из­готовить отливки из сплавов с низкой жидкотекучестью. Для изготов­ления фасонных отливок центробежный способ применяется срав­нительно редко, за исключением литья тонкостенных деталей из тита­новых сплавов.

Литые ювелирные изделия изготавливают исключительно центро­бежным способом.

Рассмотрим, какие силы действуют на металл при центробежной заливке.

Из гидравлики известно, что напряженность поля центробежных сил q определяется центробежной силой, приходящейся на единицу объема вращающегося металла, и выражается формулой

где р — плотность металла, г/см ; ш — угловая скорость вращения, с" 1 ; г — радиус вращения произвольной точки, см; д — ускорение силы тяжести (981 см/с 2 ).

Согласно принципу эквивалентности воздействие центробежных сил на какую-либо систему физически тождественно действию сил тяжести. На этом основании действующие на металл центробежные

силы можно заменить силами тяжести равной величины и того же направления, а сам металл считать соответственно утяжелившимся. На том же основании величину g можно рассматривать как плотность вращающегося металла. Величину q называют эффективной плотностью, а отношение G = w г т/д, являющееся коэффициентом пропорциональности между величинами р и q называют гравита­ционным коэффициентом.

Численное значение гравитационного коэффициента при центро­бежном литье колеблется от нескольких единиц (при литье фасонных отливок) до нескольких сотен (при изготовлении полых цилиндров в металлических формах).

В соответствии с положениями гидравлики удельное давление на стенку сосуда, развиваемое вращающейся в нем жидкостью, определя­ется уравнением

где г и т I — соответственно наружный и внутренний радиусы отливки. Из этого уравнения следует, что во вращающемся металле давление изменяется пропорционально квадрату расстояния рассматриваемой точки от оси вращения и что на свободной поверхности металла (г) при любой скорости вращения избыточное давление равно нулю.

Центробежные силы увеличивают развитие ликвационных процес­сов особенно если компоненты сплавов взаимно нерастворимы и не образуют друг с другом ни эвтектических смесей, ни химических соединений. Например, в свинцовистой бронзе при неправильно назна­ченных технологических режимах ликвация проявляется настолько резко что весь содержащийся в сплаве свинец сосредоточивается на наружной поверхности. Если же компоненты в сплаве взаимно раство­римы, то процесс ликвации в таких сплавах ограничивается обогаще­нием внутренних слоев отливки менее плотными структурными составляющими и примесями.

Читать также:  Принцип работы домкрата гидравлического бутылочного разрезе

Во внутренних слоях толстостенных чугунных отливок наблюдается повышенное содержание свободного углерода, сернистого марганца, фосфидной эвтектики. В стальных отливках концентрируются оксиды, нитриды, силикатные включения. Внутренняя зона отливок из медных сплавов часто обогащается оловом, цинком, алюминием, кремнием.

Для центробежного литья применяются машины с горизонтальной (рис 9 7) и вертикальной (рис. 9 8) осями вращения.

Сравнительно мелкие цилиндрические отливки, как правило, изго­тавливают на шпиндельных машинах с горизонтальной осью вращения, форму крепят на шпинделе консольно.

Массивные отливки, например артиллерийские стволы, получают на роликовых машинах.

Что такое литье под давлением

Что такое литье под давлением

В машинах с вертикальной осью вращения исключается применение заливочных устройств, которые для машины с горизонтальной осью необходимы.

На рис. 9.9 показана схема изготовления фасонных отливок центро­бежным способом в металлических (а) и песчаных (б) формах.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10178 — Что такое литье под давлением | 7215 — Что такое литье под давлением или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Читайте также:

  1. II. Обработка давлением: прокатка, прессованиее (редко) и волочение.
  2. А. Расчет болтов крепления крышек резервуаров с внутренним давлением
  3. Вакуумно-пленочное литье.
  4. Глушение скважин с аномально низким пластовым давлением.
  5. И давлением адсорбата.
  6. Изготовление заготовок давлением
  7. Изготовление отливок центробежным литьем
  8. Литье в кокиль
  9. Литье в кокиль
  10. Литье в оболочковые формы
  11. Литье в оболочковые формы
  12. Литье в оболочковые формы

Литье под давлением – способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей, максимально приближающий размеры и форму отливки к размерам и форме готовой детали. Это позволяет уменьшить или совсем исключить их последующую механическую обработку.

Литье под давлением осуществляется в металлических формах. Этому способу так же, как литью в кокиль, соответствуют очень малые времена остывания и кристаллизации отливок.

На рис. 1.33 представлены результаты расчета количества тепла, отведенного в стальную пресс форму при литье под давлением алюминиевой отливки. Расчеты проводились по формуле (1.48).

Так, производительность машин для литья под давлением достигает 50 заливок в 1 минуту. При такой высокой скорости охлаждения и затвердевания жидкотекучесть литейного сплава оказывается недостаточной для заполнения литейной формы самотеком. Этот недостаток эффективно устраняется с помощью подачи расплава в полость литейной формы под давлением.

Сущность способа состоит в том, что на расплавленный метал (расплав), залитый в камеру прессования, сообщающуюся с оформляющей полостью формы (рис. 1.34, а), давит поршень.

Что такое литье под давлением

Рис. 1.33. К определению времени остывания отливки из алюминиевого сплава размерами Что такое литье под давлениемпод давлением

Что такое литье под давлением

Рис . 1.34. Схема процесса изготовления отливок на машинах с горизонтальной холодной камерой прессования:

1 – 1-я половина пресс формы; 2 – стержень; 3 – 2-я половина пресс- формы; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6 – толкатель; 7 – деталь

В результате этого расплав быстро заполняет форму (рис. 1.34, б) и застывает в ней, приобретая очертания отливки. При литье под давлением металлическая форма (пресс-форма) заполняется расплавом под избыточным давлением (до 300 МПа) и формирование отливки также осуществляется под избыточным давлением. Благодаря этому надежно обеспечивается заполняемость формы даже при пониженной температуре заливки расплава. После застывания отливки форма разъединяется (рис. 1.34, в), и отливка извлекается.

По роду применяемых сплавов различают машины для литья оловянных, свинцовых и цинковых сплавов; магниевых и алюминиевых сплавов; черных металлов (чугуна и стали). Каждая из машин той или иной группы может отливать сплавы более легкоплавкие, чем те, для которых она предназначена.

В зависимости от массы отливок различают малые машины – для отливок массой от 50 до 300 г, средние – для отливок от 0,3 до 3 кг и крупные, позволяющие получать отливки до 15 кг.

Технологический процесс литья под давлением характеризуется коротким циклом и малым числом операций.

Малые машины для литья под давлением выполняются полуавтоматическими или автоматическими. Автоматические машины осуществляют до 1000–1200 операций в час. Располагая детали по несколько штук в форме (обычно до 6–10) можно получить производительность до 10 000 отливок в час.

Средние машины для литья под давлением выполняются полуавтоматическими, реже автоматическими – для отливок простой формы. Производительность таких машин обычно до 250 операций в час.

Большие машины менее автоматизированы и более тихоходны и позволяют выполнять до 100 операций в час.

Литье под давлением производят на литейных машинах с холодной и горячей камерами прессования.

На машинах с горячей камерой прессования (рис. 1.35.)[10] камера прессования 2расположена в обогреваемом тигле с расплавленным металлом. При верхнем положении плунжера 3расплавленный металл через отверстие 4заполняет камеру прессования. При движении плунжера вниз отверстия перекрываются, сплав под давлением 10—30 МПа заполняет полость пресс-формы 5. После затвердевания отливки плунжер возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла из канала сливаются в камеру прессования, а отливка из пресс-формы удаляется выталкивателями 6.

Машины с горячей камерой прессования используют при изготовлении отливок малых размеров и незначительной массы (до нескольких граммов) благодаря медленному охлаждению расплава и используются в основном для литья легкоплавких (цинковых, свинцово-сурьмянистых и др.) сплавов, из цинковых и магниевых сплавов.

Что такое литье под давлением

Рис. 1.35. Схема процесса изготовления отливок на машинах с горячей камерой прессования: 1 – тигель; 2 – камера прессования;

3 – плунжер; 4 – отверстие; 5 – полость пресс-формы;

Особенности способа литья под давлением обусловлены условиями заполнения пресс-форм и питания отливок. Расплавленный сплав заполняет пресс-форму за доли секунды (0,001–0,6 с) при скорости до 120 м/с. С такой скоростью поступления сплава в форму турбулентный поток металла, ударяясь о стенку формы, разбивается на отдельные капли. При этом происходит закупорка вентиляционных каналов мелкодисперсными каплями металла. Вихревой поток расплава захватывает оставшиеся в полости формы газы – компоненты воздуха и пар от смазывающего материала, образуя при этом газометаллическую эмульсию, быстро затвердевающую в форме. Вследствие этого отливки имеют специфический дефект – газовую пористость, низкую плотность, низкие пластичность и механические свойства. Их нельзя подвергать термической обработке, так как при нагреве поверхность вспучивается вследствие расширения газа в порах.

Читать также:  Мраморная крошка для литьевого мрамора

В момент окончания заполнения полости формы движущийся с большой скоростью сплав мгновенно останавливается. Энергия движения потока преобразуется в энергию давления, которое мгновенно повышается. Происходит гидравлический удар, действующий в течение

малого времени. Повышенное давление прижимает металл к рабочей поверхности пресс-формы и способствует четкому оформлению конфигурации отливки. Отливка тонкостенная с гладкой поверхностью точно воспроизводит конфигурацию полости пресс-формы. Благодаря тесному контакту между пресс-формой и отливкой увеличивается интенсивность теплообмена, уменьшается время затвердевания отливки. Вследствие гидравлического удара поверхностный слой (0,02–0,2 мм) отливок получается плотным, без газовой пористости, лишь внутренние части отливки имеют пористость.

Весь процесс литья под давлением автоматизирован, автоматически производятся смазывание пресс-форм, регулирование их теплового режима, подача расплавленного металла в камеру прессования, извлечение отливки и транспортирование ее к обрезному прессу для удаления литников.

Для уменьшения возможности образования газовой и усадочной пористости в отливках применяют:

а) вакуумирование полости пресс-формы и сплава;

б) применение толстых питателей (вместо тонких щелевых), затвердевающих позже отливки и обеспечивающих ее полное заполнение под давлением; и др.

Преимуществами данного вида литья являются высокая производительность, точность размеров и хорошее качество поверхности отливок, автоматизация процессов литья, снижение в 10 раз трудоемкости изготовления отливок по сравнению с литьем в песчаные формы, без механической обработки или с минимальными припусками, изготовление деталей с готовой резьбой.

Недостатки литья под давлением — высокая стоимость пресс-форм и оборудования; ограниченность габаритных размеров и массы отливок; наличие воздушной пористости в массивных частях отливок, снижающей прочность деталей и др.

Литье под давлением используют в массовом и крупносерийном производстве отливок. Получают детали различных приборов, электрических машин, карбюраторов и др. [12].

|следующая лекция ==>
Литье в кокиль|Центробежное литье

Дата добавления: 2014-01-13 ; Просмотров: 2408 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Изготовление металлических предметов путем литья известно человечеству несколько тысячелетий. Все это время расплав стекал в форму под действием земного притяжения.

Что такое литье под давлением

В середине ХХ века был изобретен и запатентован новый метод литья, суть которого состоит в подаче расплава в форму и его остывания под низким избыточным давлением воздуха. Метод применяется для изготовления деталей из цветных металлов, их сплавов и пластмасс.

Виды литья под давлением

Литье металлов под низким давлением

Литье под низким давлением завоевало заслуженную популярность в цветной металлургии. Большая часть деталей малых, средних и больших серий для многих отраслей промышленности получают этим способом.

Что такое литье под давлением

Установка для литья под низким давлением

Традиционное литье цветных металлов и их сплавов сохраняет свои позиции при изготовлении украшений, скульптур и микросерийных изделий.

Литье пластмасс под давлением

Литье из пластмасс возникло практически сразу после внедрения метода литья из металлов и стало широко использоваться. 95 % всех деталей, получаемых из пластиков, изготавливаются способом литья. Разработано и широко применяется несколько способов литья из пластмасс:

  • Инжекционный. Наиболее употребляемый способ, характеризуется высоким давлением и скоростью впрыскивания материала в форму. Применяется для изделий сложной геометрии, с тонкими или толстыми стенками.
  • Интрузивный. Избыточное давление невысоко, первоначальный объем впрыскиваемого материала меньше объема формы. Материал продолжает расширяться в форме и заполняет ее. Применяется для отливок несложной формы и с низкой детализацией поверхности.
  • Инжекционно-прессовый. Используется для изделий с большой поверхностью. Давление на расплав, кроме усилия подачи, производится также и за счет смыкания частей формы.

Литье под высоким давлением

Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Метал под высоким напором поступает в форму со скоростью до 120 м/с. и мгновенно заполняет форму.

Что такое литье под давлением

Литье под высоким давлением

Деталям, полученным литьем под давлением металлов, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.

Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей. Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости.

Что такое литье под давлением

Инжекционное литье металлов

Первичные или так называемые «зеленые» отливки подвергают температурному воздействию, вызывая спекание металлического порошка и удаляя связующие вещества. В результате получают конечные, или «коричневые» отливки. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки, что обуславливает ее высокую прочность и низкий износ.

Технология литья под низким давлением

Установка для литья низкого давления это сложный и глубоко автоматизированный производственный комплекс, с самым низким количеством ручных операций.

Комплекс находится в герметичной камере и включает в себя:

  • тигель для расплавления шихты;
  • опускаемый в тигель металлопровод;
  • форму с каналами подачи расплава и системой газоотведения;
  • трубопроводы для наддува воздуха или инертного газа;
  • автоматика регулирования температуры и давления.
Читать также:  Глубинные вибраторы для бетона характеристики

Избыточное низкое давление заставляет жидкий металл подниматься вверх по опущенному в расплав металлопроводу и заполнять собой все полости формы. По окончании заливки остатки металла стекают обратно в тигель и не расходуются впустую на заполнение литниковой системы. После остывания отливки до заданной температуры газы через системы фильтрации выпускают в атмосферу. Нахождение вредных для здоровья людей веществ внутри герметичного объема и их фильтрация улучшают условия труда и общую экологичность производства.

Главными параметрами комплекса, определяющими производительность и производственные возможности, являются:

  • рабочий объем герметичной камеры;
  • площадь внутреннего сечения металлопровода;
  • максимальное давление;

Особенности литья под давлением состоят в том, что по мере расходования расплава уровень его в тигле становится низким, соответственно увеличивается объем камеры и в ней снижается давление. Другой важной особенностью является возможность последовательного затвердевания отливки. Чтобы выдержать заданную скорость подачи расплава, необходима четкая работа систем автоматического поддержания ключевых параметров.

Смазки для литья под давлением, кроме создания разделительного слоя и препятствования образованию задиров, должны также способствовать высокому качеству поверхности, обеспечивать низкое количество случаев облоя и нагара и увеличивать ресурс пресс-формы.

Недостатки литья под низким давлением

К сожалению, кроме достоинств, методу низкого давления свойственен и ряд недостатков:

Что такое литье под давлением

Характеристики литья под низким давлением

  • Низкий ресурс металлопровода, контактирующего с жидким металлом. Это мешает применять метод для тугоплавких металлов и их сплавов.
  • Сложность управления скоростью потока.
  • Снижение уровня расплава в установке по ходу заливки его в формы.
  • Достижение низких физико-химических свойств сплава из-за долгого пребывания в тигле. Это может привести к дефектам литья под давлением.
  • Общая сложность наладки и использования системы.

Что такое литье под давлением

Участок литья под низким давлением

Недостатки метода с лихвой окупаются его преимуществами:

  • Автоматизация заливки металла.
  • Низкая трудоемкости заливки, особенно важна автоматизация работ во вредных условиях труда.
  • Возможность управлять скоростью истечения расплава, оперируя наддувом воздуха или нейтрального газа. Это позволяет повысить заполняемость форм для отливки тонкостенных изделий.
  • Повышение качества отливок за счет повышения однородности изделия.
  • Экономия использования металла от 30% до 3 раз. Достигается за счет возврата жидкого расплава в тигель.

Исходя из финансовых исследований, в среднем по отрасли инвестиции в переход на метод литья под низким давлением возвращаются за полгода — год.

Формы для литья под давлением

Популярны среди производителей металлические формы, или кокили. Их делают из жаропрочного чугуна или стали, металлопровод — из титанового сплава. Кокили для небольших деталей изготовляют методом отливки или, если нужна большая точность — путем фрезерования. Особое внимание необходимо уделять точности совпадения частей кокилей, поскольку им придется выдерживать повышенное давление. Литье в кокили применяют для производства серийных отливок. Стальные и чугунные формы выдерживают до 300 рабочих циклов. Весьма важно периодически проверять состояние кокилей, чтобы свести к минимуму риск брака или даже повреждения оборудования вследствие разрушения формы.

Что такое литье под давлением

Форма для литья под давлением

Применяют также и одноразовые формы на основе песчано-глиняных смесей, керамические и гипсовые. Для литья деталей сложной конфигурации, в том числе с внутренними полостями, применяют традиционные стержневые системы. Стержни должны быть высокопрочными, чтобы успешно противостоять деформациям при наполнении формы расплавом. Формовочные смеси должны обязательно иметь низкую сопротивляемость прохождению газов, чтобы обеспечить своевременное их отведение и добиться низкого уровня дефектов литья.

Электрическое оборудование для литья под давлением преимущества и недостатки

К электрооборудованию для литья под низким давлением, прежде всего, относятся плавильные печи, предназначенные для нагрева тигля. Они монтируются на стальных рамах и снабжены нагревательными спиралями из высокоомных сплавов, заключенными в керамические трубки. Печь также оборудована датчиками температуры и системой регулирования нагрева.

Что такое литье под давлением

Машина для литья под давлением

Основным преимуществом электрической печи перед газовыми или мазутными печами являются

  • простота конструкции;
  • легкость регулировки;
  • простота подключения к системам автоматике;
  • низкая пожароопасность.

В качестве недостатка можно отметить высокую по сравнению с топливными печами стоимость ресурса в расчете на ту же массу расплавляемого металла. Разница становится заметной при больших партиях и соответственно при большой суммарной массе отливок.

Система нагнетания воздуха (или инертного газа) обычно делается электрической.

Общая тенденция в производстве оборудования

Применение литья металлов под давлением

Преимущества метода обуславливают его широкое применение на предприятиях самого разного профиля.

Большое число хорошо зарекомендовавших себя на рынке производителей предлагают литейные комплексы под ключ и предоставляют услуги по монтажу, наладке и обслуживанию оборудования, а также по обучению персонала.

Что такое литье под давлением

Аэрокосмическая область применения литья под давлением

Литье под низким давлением применяют в следующих отраслях:

  • Аэрокосмическая. Детали самолетов и космической техники.
  • Автостроительная. Блоки цилиндров, корпуса и детали карбюраторов, масляных и топливных насосов, гидравлики, кондиционеров и т.п.
  • Производство бытовой техники. Рамы и корпуса, детали и агрегаты.
  • Приборостроение. Корпуса и шасси.
  • Отопительные приборы.
  • Производство компьютерной техники и смартфонов.

Сфера применения метода постоянно расширяется по мере совершенствования технологии и технического перевооружения действующих предприятий.

Новые предприятия цветной металлургии во многих странах мира оснащаются преимущественно комплексами литья под низким давлением.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *