Изготовление отливок литьем под давлением

Сущность метода и область применения. Сущность состоит в том, что жидким металлом принудительно заполняют металли­ческую пресс-форму под давлением, которое поддерживают до полной кристаллизации отливки. Давление обеспечивает быстрое и хорошее заполнение формы, высокую точность и малую шерохо­ватость поверхности отливки. Принудительное питание отливки жидким металлом исключает возможность образования усадочных раковин, пористости и не требует установки прибылей. Ускоренная кристаллизация металла в металлической пресс-форме под давле­нием обусловливает образование мелкозернистой структуры. Бла­годаря внешнему давлению растворенные в металле газы остаются в твердом растворе, что снижает газовую пористость металла. От­ливки, полученные этим методом, как правило, не имеют припусков на механическую 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 1 мм.

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

Оборудование и технология литья под давлением. Литье под давлением осуществляют на компрессорных и поршневых машинах высокой производительности, дающих 200...400 отливок в час. Поршневые машины выпускают с горячей или холодной камерой сжатия, расположенной горизонтально или вертикально. Машины с горячей камерой сжатия, в которых камера находится непосред­ственно в расплаве, применяют для получения отливок из сплавов с низкой температурой плавления на основе цинка, олова и свинца. Машины с холодной камерой сжатия, в которых камера вынесена за пределы расплава, используют для получения отливок из более тугоплавких цветных сплавов на основе меди, алюминия и магния.

На машинах с вертикальной холодной камерой сжатия (рис. I. 10, а) расплав 4 заливают в камеру сжатия 5 (положение 1). Верх­ний поршень 1, 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 11). 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 пресс-форму раскрывают и отливку 9 вместе с литником 12 вытал­кивают из формы толкателями 8. Нижний поршень выталкивает наружу избыток металла 11 (положение I), и его отправляют в переплав.

На рис. I. 10, б показана работа машины с горизонтальной холодной камерой сжатия. Все операции на ней выполняются в той же последовательности.

На рис. I. 10, 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 °G из-за быстро­го изнашивания поршня.

Рис. I. 10. Схемы поршневых машин для литья под давлением.

В машинах с холодной камерой сжатия поршень контактирует с расплавом в течение короткого промежутка времени и поэтому мало изнашивается. 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.