Штамповка жидкого металла.

Объем стального литья под давлением сравнительно невелик и ограничен небольши­ми деталями, что объясняется главным образом трудностями подбора достаточно стойких мате­риалов пресс-форм.

Сущность метода заключается в том, что жидкий металл подается непосредственно в металлическую форму, под давлением прессующего пуансона происходит уплотнение залито­го металла. Сопряжение пуансона и матрицы образует закрытую фасонную полость. Наружные контуры отливки получают разъемной формой, если деталь имеет наружные выступы, или неразъемной формой — при отсутствии выступов; внутренние полости образуются внедрением пуансона в жидкий металл.

Технологический процесс штамповки заготовок из жидкого металла объединяет в се­бе процессы литья, горячей объемной штамповки и выдавливания.

Использование давления при формообразовании обеспечивает возможность получе­ния острых и четких граней, высокой чистоты поверхности, плотности металла и повышение механических свойств. При штамповке из жидкого металла устраняется основной недостаток литья под давлением — газовые и усадочные раковины. Кристаллизация отливок происходит в условиях напряженного состояния всестороннего сжатия — схемы, при которой значительно повышается пластичность материалов, что позволяет обрабатывать хрупкие материалы, напри­мер оловянные бронзы. Основное оборудование для штамповки из жидкого металла — фрикционные или гидравлические прессы.

Штамповку из жидкого металла применяют при серийном и крупносерийном произ­водствах; в некоторых случаях процесс рентабелен при сериях в 50 — 100 деталей. Этот способ позволяет получать весьма сложные тонкостенные детали, имеющие фасонную образующую снаружи и внутри, детали с центральной полостью глубиной 0,4 —1,0 диаметра детали, сплош­ные и толстостенные заготовки типа фланцев, тройников, корпусов и т.п. Заготовки из цветных сплавов могут быть получены массой до 300 кг, из черных металлов несколько меньше. По меха­ническим свойствам заготовки не уступают ковано-штампованным, структура — мелкозерни­стая, полностью отсутствуют литейные дефекты.

Штамповку из жидкого металла осуществляют в двух вариантах: с кристаллизацией под поршневым давлением и выдавливанием из жидкого металла.

Литье с кристаллизацией под поршневым давлением нашло применение при изго­товлении уплотненных сплошных заготовок типа компактных толстостенных фасонных загото­вок с толщиной стенок от 7 мм и выше. Залитый в металлическую форму жидкий металл под­вергают давлению со стороны пуансона для уплотнения. Пуансон перекрывает матрицу и воз­действует на металл, избыток которого вытекает через систему выпоров, прорезанных в вершине матрицы. Металл подвергают давлению в течение всего периода времени, необходимого для затвердевания отливки.

При данном технологическом процессе наблюдается следующее:

практически полное устранение усадочных раковин и усадочной пористости, поэто­му отпадает необходимость применения прибылей;

внешнее давление на металл заставляет газы, находящиеся в жидком металле, оста­ваться в растворе, благодаря чему отсутствуют газовые раковины и пористость, устраняется ликвация составляющих сплава, различных по плотности;

увеличение скорости затвердевания отливок, что способствует измельчению структу­ры, повышению механических свойств отливок.

Штамповку выдавливанием жидкого металла применяют для получения фасонных деталей с полостями толщиной стенок 2 —100 мм. Наиболее целесообразно выдавливанием изготавливать детали с центральными отверстиями диаметром до 90 и толщиной стенок до 7 мм.

Залитый в матрицу жидкий металл под давлением пуансона, поперечное сечение ко­торого меньше поперечного сечения матрицы, устремляется вверх, заполняя полость формы, образованную внутренней поверхностью матрицы и наружной поверхностью пуансона. После окончания формообразования давление прессующего пуансона передают на верхние торцы заготовки и на ее внутреннюю поверхность для уплотнения в процессе затвердевания. Выдержку металла под давлением продолжают до полного затвердевания заготовки, что обеспечивает получение четких граней и высокой точности заготовок. Формообразование выдавливанием осуществляется одновременно с кристаллизацией металла под давлением и в зависимости от конфигурации детали сопровождается также пластическим деформированием; что позволяет получать детали более сложной формы, чем при обработке дав­лением.

Способом выдавливания жидкого металла можно получать сложные заготовки с раз­личными фасонными приливами на наружной поверхности, значительно выходящими за пределы габаритных размеров детали; в заготовках могут быть получены отверстия, рас­положенные не только в направлении движения пуансона, но и в перпендикулярном направ­лении. Однако получение сквозных отверстий этим способом формообразования весьма затруд­нительно из-за значительного усложнения оснастки.

Штамповка из жидкого металла занимает промежуточное положение между литьем и обработкой давлением. Поэтому при выборе этого способа формообразования заготовки необ­ходимо учитывать его преимущества по сравнению с литьем и горячей объемной штамповкой.

Преимущества перед литьем под давлением:

-более высокое давление, действующее на металл заготовки во время ее кристаллиза­ции, уплотняет металл, устраняет литейные пороки (газовые и усадочные раковины), присущие литью под давлением;

-отпадает необходимость в литниковой системе, так как металл вводят непосредствен­но в рабочую полость формы;

-увеличивается скорость кристаллизации, в результате чего структура металла получа­ется более равномерной, мелкозернистой;

-значительно повышаются механические свойства заго­товок;

-более высокая стойкость форм, чем при литье под давлением;

-способ более универсален: позволяет получать заготовки как тонкостенные, так тол­стостенные из всех стандартных литейных сплавов.

Преимущества перед горячей объемной штамповкой:

-возможность изготовления заготовок как из деформируемых, так и из литейных, мало пластичных и хрупких сплавов,

-незначительные затраты на формообразование, примерно в шесть-восемь раз мень­ше, чем при горячей объемной штамповке;

-возможность выполнения глубоких полостей, тонких сечений, сложных приливов с большими линейными размерами и малой толщиной;

-возможность получения ответственных деталей при незначительной или же полно­стью исключенной механической обработке;

-более высокая точность заготовки, обусловленная меньшим износом инструмента;

-значительное сокращение цикла изготовления заготовки, так как отсутствует необходимость получения исходных заготовок в виде слитка или прутка;

-снижение расхода материалов и трудоемкости изготовления деталей из заготовок, полученных жидкой штамповкой.