Изготовление отливок литьем под давлением

1, Сущность метода и область применения. Сущность состоит в том,
ЧТО жидким металлом принудительно заполняют металлическую пресс-
форму иод давлением, которое поддерживают до полной кристаллизации
отлиики. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы,
высокую точность и малую шероховатость поверхности отливки. Прину-
дительное питание отливки жидким металлом исключает возможность
'Орт ювания усадочных раковин, пористости и не требует установки при-
"I.км.-и Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-
форме под давлением обусловливает образование мелкозернистой струк-
гуры. Благодаря внешнему давлению растворенные в металле газы оста-
ЮТСЯ В твердом растворе, что снижает газовую пористость металла.
Отливки*, полученные этим методом, как правило, не имеют припусков на

Лхайическую обработку и после удаления из формы являются готовыми деталями. Литьем под давлением можно получать отливки с толщиной стенки до 0,5 мм, сложной конфигурации и с отверстиями диаметром до I мм.

высокая стоимость пресс-форм, имеющих сложную конфигурацию и гребующйх высокой точности изготовления, обусловливает целесообраз­ность применения литья под давлением только в крупносерийном и мас-СОВОМ производствах тонкостенных отливок достаточно сложной конфи­гурации из сплавов цветных металлов массой до 50 кг.

2. Оборудование и технология литья под давлением⁵. Литье под дав-
'и пнем осуществляют на компрессорных и поршневых машинах высокой про
и чюдительности, дающих 200—400 отливок в час. Поршневые машины
выпускают с горячей или холодной камерой сжатия, расположенной
о/шаонтально или вертикально. Машины с горячей камерой сжатия, в

На машинах с вертикальной холодной камерой сжатия (рис. 111.22, а) расплав 4 заливают в камеру сжатия 5 (положение I). Верхний поршень /, опускаясь, давит на расплав и на нижний поршень 10, который при дви­жении вниз открывает литниковый канал 3. Металл заполняет полость 2 пресс-формы, состоящей из двух половин 6 и 7 (положение II). Объем жидкого металла должен быть больше объема полости формы, чтобы между верхним и нижним поршнем оставался избыток металла Давление верхнего поршня поддерживают до полной кристаллизации отливки, после чего ресс-форму раскрывают и отливку 9 вместе с литником 12 выталкивают из формы толкателями 5. Нижний поршень выталкивает на­ружу избыток металла 11 (положение III) и его отправляют в переплав.

На рис. 111.22, б показана работа машины с горизонтальной холодной камерой сжатия. Все операции на ней выполняются в той же последова­тельности.

На рис. III.22, в приведена схема работы поршневой машины с горячей камерой сжатия. Чугунный тигель 13 с жидким металлом все время по­догревают снизу газом через форсунку 21. Перед заливкой пресс-форму 19 закрывают и мундштук 18 соединяется с каналом 17. При верхнем положе­нии поршня 16 через отверстие 14 сплав заполняет камеру сжатия 15 и канал. При движении вниз поршень впрессовывает жидкий металл в полость формы. После затвердевания металла давление снимают, поршень движется вверх, форму раскрывают и отливку выталкивают толкателями 20, Машины с горячей камерой сжатия более производительны и расходу­ют меньше жидкого металла, однако их нельзя применять для литья спла­вов с температурой плавления более 500 °С из-за быстрого изнашивания поршня.

В машинах г холодной камерой сжатия поршень контактирует с рас­плавом В течение короткого промежутка времени и поэтому мало изнаши-п.и'и-,1 Здесь можно значительно повысить давление, что гарантирует высокую плотность И прочность отливок. Если в машинах с горячей ка­мерой сжатия давление достигает 20 МПа, то в машинах с холодной ка­мерой сжатия при литье алюминиевых и медных сплавов давление может достигать 100—300 МПа.

Компрессорные машины, работающие на сжатом воздухе, применя­ются редко и поэтому здесь не рассматриваются.

§ 17. Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям

1. Сущность метода и область применения. Сущность состоит в том,
что по неразъемной легкоплавкой модели изготавливают неразъемную
разовую форму. Модели из этой формы выплавляют, а образовавшуюся
полость заливают жидким металлом. При этом способе получаемые от-
ливки настолько точны, что объем механической обработки уменьшается
на 80—100 % и в 1,5—2 раза сокращается расход жидкого металла.
Высокая точность и чистота поверхности отливки обеспечиваются: при-
менением неразъемных моделей (модели выплавляют и не требуется их
расталкивать); отсутствием формовочных уклонов; изготовлением стерж-
ней в процессе формовки, а не отдельно в стержневых разъемных ящиках;
использованием маршалита (кварцевая мука) в качестве наполнителя в
формовочной смеси, что обеспечивает получение гладкой поверхности
отливки.

Литье по выплавляемым моделям применяют при производстве отливок очень сложной конфигурации из любых литейных сплавов, в том числе из высоколегированных сталей, имеющих высокую температуру плавления и трудно поддающихся механической обработке и ковке. Этим способом можно получать отливки массой от 0,02 до 100 кг, с толщиной стенок до 0,5 мм и отверстиями диаметром до 2 мм.

2. Технология получения отливок литьем по выплавляемым моделям
включает следующие этапы: а) изготовление разъемных пресс-форм;
б) получение неразъемных легкоплавких моделей в пресс-формах; в) из-
готовление неразъемной разовой формы по легкоплавким моделям;

Рис, 111.23. Литье по выплавляемым моделям.

г) выплавление моделей из формы; д) обжиг формы; е) заливка формы ме­таллом и выбивка готовых отливок.

Разъемные пресс-формы изготовляют из стали или алюминиемых спла­вов. Полость пресс-формы точно повторяет конфигурацию и размеры будущей детали с учетом усадки модельного состава.

Неразъемные легкоплавкие модели получают запрессовкой в пресс-форму модельного состава, нагретого до тестообразного состояния. Для его изготовления широко используют легкоплавкие материалы: парафин, стеарин, воск, церезин, канифоль и др. Легкоплавкая модель в отличие от обычной является точной копией изготовляемой детали: она неразъем­на, имеет все внутренние полости, отверстия, резьбу и не имеет стерж­невых знаков.

На рис. 111.23 приведен чертеж отливаемой детали (а) и неразъемной модели (б), отличающейся от нее наличием питателя /. Модели питателями «припаивают» к общему легкоплавкому стояку 2 и в результате получают блок моделей (рис. 111.23, в). Чтобы изготовить литейную форму, готовый блок моделей окунают в огнеупорную смесь, представляющую собой сус­пензию маршалита (60—70 %) в гидролизованном этилсиликате (30— 40%). После окунания на моделях, питателях и стояке остается тонкая огнеупорная пленка смеси 3 (рис. 111.23, г). Эта же смесь заполняет все полости и отверстия в моделях, образуя стержни. Для упрочнения огне­упорной пленки блок моделей посыпают мелким сухим кварцевым песком 4. Прилипая к сырой пленке, песок образует огнеупорный слой, который сушат либо на воздухе, либо помещая блок моделей в аммиачную камеру для ускоренной химической сушки. Когда слой высыхает, операции оку­нания, посыпания песком и сушки повторяют от 3 до 5 раз. После сушки последнего огнеупорного слоя получают форму в виде многослойной оболочки с заформованными легкоплавкими моделями. Форму помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре более 100 °С или погружают в горячую воду. Модели и элементы^литниковой системы (стояк и питатели) плавятся и вытекают из формы. Для выжигания остат­ков модельного состава из полости, а также для упрочнения оболочки по­лученную литейную форму в металлическом ящике 5 (рис. 111.23, о") засыпают металлической дробью и помещают в термическую печь, где обжигают при температуре 800—900 °С. Заливку металла производят в

Кроме выплавляемых моделей в литейном произ­водстве используют выжи­гаемые модели при изготов-

лении ответственных отли­вок массой до 3,5т из чугуна, стали и цветных сплавов в индивидуальном производстве. Для изготовления выжигаемых моделей используют пено-полпстирол, который и 50 100 раз легче древесины, легко режется горя­чей проволокой и легко склеивается. Склеиванием можно получить по-ЛИСТИролОВЫе ВЫЖИГаемые модели самой сложной конфигурации. Этот метод отличается большой точностью и экономией металла из-за отсутст-вия формовочных уклонов.

На рис. 111.24 приведен чертеж отливки (а) и выжигаемой пенополи-СТИроловой модели 2 с приклеенными к ней пенополистироловыми элемен­тами литниковой системы 1 (б). Модель с литниковой системой заформовы-вают песчано-глинистой смесью 3 в металлическом ящике 5 (в). Во время заливки модель с литниковой системой остается в форме и жидкий металл 4 выжигает их и одновременно заполняет полость формы.