Технология литья под давлением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология литья под давлением

При литье под давлением основными факторами, определяющими формирование отливки, являются давление в камере прессования и пресс-форме, скорости движения поршня и впуска жидкого металла в форму, параметры литниково-вентиляционной системы, температуры заливаемого металла и формы, режимы смазывания и охлаждения рабочей полости формы и камеры прессования.

Совокупность таких параметров, как давление в потоке металла, скорость движения металла, противодавление, возникающее вследствие затрудненного удаления воздуха и газообразных продуктов сгорания смазочного материала, образует гидродинамический режим формирования отливки. Температуры заливаемого сплава и формы, продолжительность заполнения и подпрессовки, а также темп работы определяют тепловой режим процесса.

От правильного выбора технологических режимов заполнения и подпрессовки, определяющих конструкцию пресс-формы, тип и мощность машины для литья под давлением, зависит качество отливок.

Теоретические основы процесса литья под давлением разработаны на основе проведенных научных исследований и накопленного производственного опыта.

Гидродинамический режим формирования отливки создает кинетику заполнения, газовый режим формы, характер распределения газовых включений в отливке и качество рельефа ее поверхности. Давление в потоке металла возникает в результате сопротивления движению металла при прохождении его через тонкие сечения полости пресс-формы и обтекании стержней, при поворотах, сужениях и расширениях потока. В случае отсутствия сопротивления величина гидродинамического давления в потоке определяется противодавлением воздуха и газов, удаление которых затруднено из-за невозможности выполнения вентиляционных каналов большого сечения.

В период времени т3 (фаза III) заполняется литниковая система и полость пресс-формы. Вследствие резкого сужения потока в питателе скорость падает до vпрз, а давление р3 повышается. При меньших значениях максимальной скорости давление в фазах II и III также падает (штриховые линии). В момент окончания хода поршня происходит гидравлический удар вследствие итерационных сил подвижных частей прессующего механизма, давление возрастает. После затухания колебания устанавливается конечное гидростатическое давление р4 и начинается фаза IV - подпрессовка. Величина конечного давления зависит от рода сплава, его состояния (вязкости, плотности), требований к отливке и других факторов. Она может изменяться от 0,50 до 50 кПа. Если к моменту достижения давления р4 металл в питателе остается жидким или, как принято называть, жидкоподвижным, то это давление передается на затвердевающую отливку.

Максимальное усилие подпрессовки должно развиваться прессующим механизмом машины не в момент начала затвердевания отливки, а практически сразу по окончании заполнения пресс - формы.

Характер движения металла в оформляющей полости зависит от скорости впуска, соотношения толщин питателя и отливки, вязкости и поверхностного натяжения заливаемого сплава, тепловых условий его взаимодействия со стенками пресс-формы. На основе скоростных киносъемок процесса движения металла в прозрачной пресс-форме (рис. 1.8), установлено, что при литье с малими скоростями впуска возможно заполнение даже ламинарным потоком, со средними скоростями - сплошное турбулентное заполнение. При высоких скоростях впуска поток разбивается, заполнение становится дисперсным. Однако заполнение полости формы ламинарным, турбулентным или дисперсным потоком возможно лишь при получении образцов или отливки простой формы.

Большая часть отливок, используемых в машиностроении и приборостроении, имеет сложную конфигурацию с локальными утолщениями, бобышками, приливами и переходами, поэтому даже дисперсное заполнение в чистом виде наблюдается очень редко. Реальное заполнение отливок сложной конфигурации представляет собой последовательное превращение дисперсного потока, образовавшегося в месте удара струи о стенку формы, в сплошной турбулентный подпор, как это показано на рис. 1.9.

Таким образом, часть полости формы заполняется дисперсным потоком, а удаленные от питателя сечения полости заполняются сплошным турбулентным потоком. Соотношение дисперсных и турбулентных потоков зависит от скорости впуска, толщины отливки и сложности конфигурации, главным образом от числа поворотов в полости формы.

Тепловой режим процесса формирования отливки при литье под давлением обеспечивает подвижность сплава как в период заполнения формы, так и в процессе подпрессовки. Он связан с высокой интенсивностью теплового взаимодействия жидкого металла со стенками массивной пресс-формы.

Процесс охлаждения металла можно разделить на два периода. Первый - охлаждение жидкого металла при движении его в литниковой системе и оформляющей полости. На этом этапе важно правильно выбрать продолжительность заполнения, чтобы предупредить образование неслитин, пористости и оксидных плен. Второй период - затвердевание металла после заполнения пресс - формы. На этом этапе необходимо создать условия направленного затвердевания металла отливки. Соблюдение принципов направленного затвердевания во многом зависит от технологичности конструкции отливки, температуры заливаемого сплава и температуры пресс-формы.

Тепловой режим определяет не только качество отливок, но и стойкость формы. Одна из основных причин разрушения поверхностных слоев матриц и пуансонов и появление на отливках так называемых следов разгара формы - это возникновение температурных напряжений во вкладыше. Долговечность пресс-формы, как показали результаты исследований В.Т. Рождественского, зависит от величины максимальных температурных напряжений и коэффициента линейного температурного расширения материала пресс-формы. Кроме того, она снижается из-за активного силового взаимодействия между охлаждающимся сплавом и нагревающимися рабочими частями формы.

Тепловой режим, определяющий условия формирования отливки, связан с высокой скоростью затвердевания жидкого металла, которая возрастает при охлаждении формы водой или терморегулирующей жидкостью. Терморегулирование рабочей полости пресс-формы необходимо для стабилизации и выравнивания тепловых условий в различных по толщине сечениях отливки.

Для обеспечения свариваемости отдельных потоков металла до его затвердевания с целью предупреждения неслитин, пористости и оксидных плен продолжительность заполнения не должна превышать доли секунды. При разработке теплового режима большое значение имеет расчет продолжительности заполнения формы. Как отмечалось выше, отливки сложной конфигурации заполняются последовательно дисперсно турбулентным потоком. В этом случае продолжительность заполнения тзап определяется при условии, что дисперсный характер движения соответствует первому периоду заполнения, а турбулентный - второму. По продолжительности заполнения, определенной на основании рассмотрения тепловых условий в форме, подсчитывают технологическую скорость прессования.