Этапы развития литья под давлением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Этапы развития литья под давлением

При литье под давлением металлический сплав в жидком или твердожидком состоянии подается в камеру прессования специальной машины под давлением, создаваемым перемещающимся в этой камере поршнем, с высокой скоростью через литниковые каналы заполняет полость пресс-формы и затвердевает в ней под давлением. При раскрытии пресс-формы отливка извлекается.

Существуют четыре основные схемы процесса литья под давлением, позволяющие получать широкую номенклатуру отливок из различных сплавов.

Первая схема - литье под давлением на машинах с горячей камерой прессования (рис. 1.1). Камера прессования заполняется металлом из тигля 4 через заливное отверстие 3. Расплавленный металл под давлением поршня приводимого в движение пневматическим или гидравлическим цилиндром, вытесняется из камеры прессования 2 в полость пресс-формы 5 при перекрытом отверстии 6. Металл затвердевает, образуя отливку 7, а прессующий поршень возвращается в исходное положение. Не затвердевшая часть металла сливается по каналу мундштука 8 и металлопроводу 9 в камеру прессования. После охлаждения до заданной температуры отливка удаляется из рабочей полости формы. Пресс-форма очищается, смазывается, и рабочий цикл повторяется.

Технологическими преимуществами этой схемы является стабильность технологических параметров, отсутствие потерь сплава в процессе заливки, широкие возможности автоматизации всего литейного цикла, высокая производительность. Существенные недостатки - быстрое изнашивание прессующей пары (поршня и камеры прессования), образование зазора между ними, что приводит к снижению давления прессования. Это вызывает повышенную пористость, снижение качества поверхности, четкости оформления конфигурации отливки.

Рис.1.1 Схема литья под давлением на машинах с горячей камерой прессования

Литьем под давлением на машинах с горячей камерой прессования можно получать отливки из сплавов не реагирующих с материалом прессующей пары и металлопровода.

Вторая схема - литье на машинах с холодной вертикальной камерой прессования (рис. 1.2). Расплавленный металл заливается в камеру прессования 1 с подвижным дном 2, называемым пяткой. Прессующий поршень 3 в момент заполнения камеры находится в верхнем положении, затем он опускается на металл, перемещая пятку вниз и открывая отверстие в литниковой втулке 4, через которое металл поступает в полость формы 5. После затвердевания металла пятка поднимается, отделяя литник от прессостатка 6. После раскрытия пресс-формы выталкивателями из ее подвижной части удаляется отливка 7 вместе с литниковой системой.

Технологическую схему с вертикальной камерой прессования целесообразно применять в тех случаях, когда отливки имеют глубокие полости при относительно небольшом ходе подвижной плиты машины на раскрытие, когда нужно использовать центральный литник. При литье по этой схеме неметаллические включения, имеющиеся в расплаве, задерживаются в пресс-остатке, так как площадь литника значительно меньше площади камеры прессования.

Третья схема - литье на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования (рис. 1.3). Расплавленный металл заливается в камеру прессования 2, расположенную горизонтально по оси машины и перпендикулярно к плоскости разъема формы, непосредственно связанную с неподвижной половиной формы 1. В верхней части камеры имеется окно 3 для заливки металла. При движении пресс-поршня 5 металл через питатель 4 заполняет рабочую полость формы. После окончания кристаллизации металла форма раскрывается, и отливка 6 с пресс-остатком 7 выталкивается пресс-поршнем из неподвижной части формы 8. Как правило, отливка остается в подвижной половине пресс-формы, а затем выталкивается с помощью системы толкателей, либо сбрасывается в специальную тару, либо извлекается захватами манипулятора.

Рис.1.3 Схема литья под давлением на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования

При литье по этой технологической схеме потери теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем при литье на машинах с вертикальной камерой прессования, в результате исключения одного из элементов литниковой системы - литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость отливки и осуществить ее эффективную подпрессовку после окончания заполнения. Возможность широкого диапазона изменения скорости прессования позволяет создавать наиболее благоприятные гидродинамические и тепловые условия формирования отливки, до минимума сокращать пористость отливок.

В последние годы технология получения отливок на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования получила наибольшее распространение как у нас в стране, так и за рубежом.

Впервые литье под давлением было применено Г. Бруссом в 1838 г. при изготовлении литер с изображением букв для газето-печатных машин. В 1839 г. был взят первый патент на поршневую машину для заливки металла под давлением. В машиностроении литье под давлением начали применять с 1849 г. для производства мелких деталей из оловянно-свинцовых сплавов. Машина конструкции В. Стуржнса, используемая для этих целей, имела ручной поршневой привод, с помощью которого в камере прессования, расположенной внутри тигля с расплавленным металлом, создавалось давление 100-150 Па. В 60-х годах прошлого века литье под давлением стали применять для изготовления отливок из сплавов на цинковой основе. В поисках повышения производительности ручной привод в поршневых машинах заменили пневматическим. В конце XIX в. были сделаны попытки использовать для литья под давлением алюминиевые, а затем и медные сплавы. По словам Л. Фроммера, "история развития литья под давлением есть в то же время история постепенного преодоления трудностей, возникавших благодаря применению все более тугоплавких и обладающих все более тугоплавких и обладающих все более неблагоприятными литейными свойствами сплавов".

Существует несколько разновидностей вертикальных камер прессования. В 1939 г. СССР была выпущена серия машин ОВП с холодной камерой, расположенной непосредственно в пресс- форме (рис. 1.5, а).

Фирмой Polak была изготовлена машина вертикальной компоновки мод. P 100/100, в которой камера прессования размещалась в пресс-форме с горизонтальным разъемом (рис. 1.5, б), аналогичная машина мод. МЛ 50/50 была выпущена в СССР. С 1961 г. фирма Press Automatic (США) начала выпуск машин с вертикальным расположением запирающего механизма и вертикальной запрессовкой металла снизу по схеме, приведенной на рис. 1.5, в. Машины вертикальной компоновки с поворотом узла прессования и сегодня находят применение для получения отливок с повышенными требованиями по прочности и плотности (рис. 1.6). На машинах этого типа легко осуществлять автоматическую заливку и дозирование жидкого металла. Применяемая для машин данной конструкции схема спокойного заполнения снизу через утолщенные питатели не требует высокого давления, что позволяет получать крупногабаритные детали при сравнительно небольших усилиях запирания пресс-формы, эффективно использовать подпрессовку. Машины вертикальной компоновки успешно применяют для изготовления роторов электродвигателей.

В СССР промышленное освоение литья под давлением началось в 20-е годы этого столетия. В 1923 г. А. Ф. Дурниенко изготовил пневматическую машину для литья под давлением цинковых сплавов и организовал в Москве мастерские по выпуску деталей замков и других бытовых изделий. В 1925 г. в Ленинграде на двух заводах инженер Б. Ю. Юнгмейстер организовал производство отливок под давлением на ручных машинах с горячей камерой. Здесь впервые начали изготовлять литые заготовки деталей приборов.

В 1929 г. работники завода «Изолит» С. Я. Ямщиков, А. П. Полянский, Н. А. Шубин, П. П. Кирьянов и другие создали на базе машин с горячей камерой прессования цех литья под давлением и разработали технические условия на поставку литья под давлением.

В 1931 г. на одном из ленинградских заводов В. М. Пляцкий организовал участок литья под давлением, где на машинах с холодной камерой прессования было освоено производство деталей приборов сложной конфигурации из алюминиевых, цинковых и медных сплавов.

В 30-е годы было освоено производство отливок под давлением на Горьковском и Московском автомобильных заводах, на заводе "Автоприбор" в г. Владимире и др.

В 1940 г. завод «Красная Пресня» изготовил машину мод. ЛД-7 с вертикальной камерой прессования - это было началом отечественного производства необходимого для литья под давлением оборудования. Позже этим же заводом было освоено производство машин с горизонтальной холодной камерой прессования. Машины такого типа нашли наибольшее распространение в промышленности. Это объясняется простотой и надежностью конструкции такой камеры. Кроме того, в машинах с горизонтальной холодной камерой прессования потерн теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс- формы меньше, чем в машинах с вертикальной камерой, в результате исключения литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость и осуществить эффективную подпрессовку отливки после окончания заполнения формы. Машины с горизонтальной камерой прессования имеют более высокую производительность, чем машины с вертикальной камерой, так как поршень выталкивает пресс-остаток в момент раскрытия пресс-формы без дополнительных затрат времени.

Отечественное машиностроение выпускает машины с холодной горизонтальной камерой прессования с усилием запирания 1000 - 35000 кН. Большая часть современных машин имеет механизм прессования с мультипликацией давления рабочей жидкости в период подпрессовки.

Дальнейшее совершенствование машин для литья под давлением направлено по пути повышения скоростей движения прессующего поршня с бесступенчатым регулированием скорости на различных этапах заполнения пресс-формы при одновременном снижении гидравлического удара в момент перехода от заполнения к подпрессовке. Отечественная промышленность выпускает в основном машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования и автоматизированные комплексы и линии на их базе. Молдавское ПО «Точлнтмаш» специализируется на выпуске машин с усилием запирания до 6000 кН, а ПО «Снблитмаш»- до 35 000 кН.

За рубежом машины литья под давлением и автоматизированные комплексы на их базе выпускают фирмы Vihorlat Snina (ЧССР), Litostroj (Югославия), фирма Buhler (Швейцария), JDRA, Itallpress, Triulzi(Италия), Frech, Weingarten (ФРГ), Toshiba, Ube (Япония), Lester, Sterling, Gabler (США) и Др.

Размещено на Allbest.ru