Материал: Контрольные вопросы для подготовки к экзаменам по ТКМ

6. Изготовление отливок литьем под давлением (схема, сущность, особенности).

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.

8. Изготовление отливок из чугунов (схемы, особенности, сущность).

Для литья заготовок из чугуна и медных сплавов используютустановки горизонтального типас графитовым водоохлаждаемымкристаллизатором (рис. 10.4)

В стенке раздаточной печи1установлены кристаллизаторы,состоящие из водоохлаждаемой рубашки2и графитовых вкладышей3,апри необходимости получения отверстия в отливке устанавливаетсястержень4с отверстиями 5 для прохода расплава. В начале процесса внутрькристаллизатора вводят затравку-захват. Расплав заливают в разогретуюпечь и выдерживают для формирования отливки в кристаллизаторе, а затемначинают извлекать ее из кристаллизатора за затравку-захват. Получаемуюнепрерывную отливку разрезают на мерные заготовки. Таким способом изчугуна получают заготовки для деталей гидроаппаратуры, направляющихпрессов и металлорежущих станков, а из медных сплавов – заготовки длявтулок, гаек, корпусов гидро- и пневмоаппаратуры

9. Изготовление отливок из стали (схемы, особенности, сущность).

Стальные отливки изготовляют в песчаных и оболочковых формах, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем.

Для предупреждения усадочных раковин и пористости в отливках на массивные части устанавливают прибыли, а в тепловых узлах – используют наружные или внутренние холодильники. Для предупреждения трещин формы изготавливают из податливых формовочных смесей, в отливках предусматривают технологические ребра.

Подачу расплавленного металла для мелких и средних отливок выполняют по разъему или сверху, а для массивных – сифоном. В связи с низкой жидкотекучестью площадь сечения питателей в 1,5…2 раза больше, чем при литье чугуна.

Для получения высоких механических свойств, стальные отливки подвергают отжигу, нормализации и другим видам термической обработки.

Способы изготовления отливок. Изготовление отливок

в песчаных формах

Для изготовления отливок служит литейная форма, которая представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка.

Литейные формы изготовляют как из неметаллических материалов (песчаные формы, формы изготовляемые по выплавляемым моделям, оболочковые формы) для одноразового использования, так и из металлов (кокили, изложницы для центробежного литья) для многократного использования.

Изготовление отливок в песчаных формах

Литье в песчаные формы является самым распространенным способом изготовления отливок. Изготавливают отливки из чугуна, стали, цветных металлов от нескольких грамм до сотен тонн, с толщиной стенки от 3…5 до 1000 мм и длиной до 10000 мм.

Сущность литья в песчаные формы заключается в получении отливок из расплавленного металла, затвердевшего в формах, которые изготовлены из формовочных смесей путем уплотнения с использованием модельного комплекта.

Литейная форма для получения отливок в песчаных формах представлена на рис. 2.

Литейная форма обычно состоит из верхней 1 и нижней 2 полуформ, которые изготавливаются в опоках 7, 8 – приспособлениях для удержания формовочной смеси. Полуформы ориентируют с помощью штырей 10, которые вставляют в отверстия ручек опок 11.

Для образования полостей отверстий или иных сложных контуров в формы устанавливают литейные стержни 3, которые фиксируют посредством выступов, входящих в соответствующие впадины формы (знаки).

Литейную форму заливают расплавленным металлом через литниковую систему.

Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питании отливки.