Литье вакуумным всасыванием. Литье выжиманием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Литье вакуумным всасыванием

Литье вакуумным всасыванием находит все более широкое применение.

Из сравнения качества, например, бронзовых отливок, изготовленных способом вакуумного всасывания, и отливок, полученных другими способами литья, понятно, что первый способ имеет преимущество перед остальными.

Сущность способа литья всасыванием заключается в следующем.

Тонкостенная непрерывно охлаждаемая водой металлическая форма кристаллизатор носиком погружается в ванну с жидким сплавом. Во внутренней полости кристаллизатора создают разрежение, и сплав всасывается в полость на высоту, соответствующую длине получаемой отливки. После затвердевания образуется отливка, конфигурация которой определяется профилем внутренней полости кристаллизатора. Внутренние полости в отливках получаются песчаными стержнями или выливанием не успевшего затвердеть металла обратно в ванну.

Этим способом получают заготовки разнообразных втулок, колец, деталей паровой арматуры, мелких шестерен и прочих изделий, применяемых в машиностроении. Такие детали изготовляют преимущественно из оловянной, оловянно-свинцовой, железо-алюминиевой бронз, некоторых латуней и других сплавов на медной основе. Кристаллизатор изготовляется из меди. Зазор между формой и кожухом должен быть 3-4 мм. Вода для охлаждения подается подогретой до температуры 40-45° во избежание образования конденсата влаги на стенках формы. Носик формы выполняется по специальным шаблонам. Стальные формы быстро подвергаются короблению. Медные формы являются более стойкими. Для опрессовки изготовленных форм полезно иметь приспособление, позволяющее обнаружить течь в любом соединении.

Всасывание сплавов в кристаллизаторы рекомендуется производить только из тигельных, индукционных высокочастотных и низкочастотных печей.

На заводах для плавки бронз применяются электрические дуговые печи ДМК. Их можно также использовать после незначительного изменения.

В качестве смазки формы применяют керосин, иногда с добавкой парафина.

Со временем поверхность формы покрывается прочной и гладкой пленкой нагара, исключающей возникновение пороков на поверхности отливок.

Смазка должна наноситься тонким слоем. Для этого применяют помазок из войлочных колец, набранных на металлическом стержне.

Погружение формы в сплав.

Глубину погружения носика в сплав надо выбирать так, чтобы после всасывания сплава в форму носик остался в жидком металле.

Время затвердевания.

Для определения времени затвердевания при наладке производства достаточно сделать несколько опытных заливок. При этом по виду нижнего конца отливки можно судить о правильности выбора времени затвердевания отливки.

Применение стержня-диафрагмы.

При изготовлении отливок диаметром 80 мм и выше следует применять стержневую диафрагму. Всасывание в этом случае производится через питатель в центре стержня. Стержень-диафрагма изолирует затвердевающую отливку жидкого сплава, в ванне Нижний конец отливки приобретает нормальный ровный срез. Стержни-диафрагмы должны обладать достаточной прочностью и тщательно просушиваться.

Изготовление полых отливок в форме без стержней.

Для получения полых отливок без стержней сплав в форме выдерживается в течение некоторого времени. После затвердевания корочки заданной толщины центральная часть выливается обратно в ванну.Чтобы отливки имели одинаковую толщину стенок, необходимо поддерживать постоянными время затвердевания отливок, температуру сплава в ванне и температуру охлаждающей воды. Точное время затвердевания определить расчетным путем не представляется возможным. Поэтому его надо установить экспериментально. Температура охлаждающей воды должна быть не ниже 45°; температуру сплава нужно измерять перед каждой заливкой.

Следует иметь в виду, что внутренняя поверхность отливки в большинстве случаев получается волнистой. Поэтому при выборе толщины корочки необходимо учитывать припуск на обработку. Изготовление полых отливок со стержнем.

Применение песчаных стержней позволяет снижать припуски на обработку внутренней поверхности отливок примерно в 2-2,5 раза и изготовлять более сложные по конфигурации отливки.

Стержни в форме закрепляют в специальном держателе, который устанавливают в коническую выточку колпака формы. Стержнедержатель представляет собою трубку, верхний конец которой заканчивается конусом. Внутри трубки установлена пружина для захвата арматуры стержня.

Удаление отливок из формы.

Отливки выдерживаются в форме разное время. Это зависит от сплава, условий затвердевания отливки и других причин. Поэтому для создания необходимого ритма производства освобождение отливок от формы также требует соответствующей отладки.

Применяют, например, такой метод: отведенный в сторону от ванны кристаллизатор устанавливают на специальную подставку и выдерживают в этом положении 15-24 сек. Затем кристаллизатор поднимают над подставкой, а отливка остается на подставке. Далее отливка снимается с подставки и укладывается на стеллаж для готовых отливок.

Отливки из формы можно удалять также сжатым воздухом. С этой целью к машине подводится дополнительный шланг от сети сжатого воздуха. Сжатый воздух в полость формы вводят спустя 4-5 сек. после отрыва носика от сплава.

Алюминиевые бронзы отличаются повышенной усадкой. Отливки алюминиевых бронз могут выпадать из формы в момент отрыва носикаот жидкого сплава. Для предотвращения преждевременного выпадения отливок необходимо подводить под носик формы железный стержень с загнутым концом и таким образом поддерживать отливку.

Предварительная механическая обработка отливок.

Полые отливки после контроля отправляется на механическую обработку. Однако установлено, что более рационально непосредственно в литейном цехе производить предварительную (черновую) расточку внутренней поверхности отливок и разрезание отливок на индивидуальные заготовки. При этом до 70% всей стружки остается в литейном отделении; кроме того, здесь же остаются отрезаемые от отливок верхний и нижний торцы, которые потом поступают в шихту.

Рисунок 1 - Схема литья вакуумным всасыванием: 1 - кристаллизатор; 2 - водоохлаждаемая рубашка; 3 - расплав; 4 - металлическая форма

Литье выжиманием

литье металл всасывание выжимание

Процесс выжимания представляется в следующем виде.

В металлоприемник (диффузор) литейной выжимной установки заливается расплавленный металл. Подвижная матрица установки перемещается в сторону неподвижной матрицы с постоянной угловой скоростью. При сближении матриц металл выжимается из металлоприемника и заполняет полость формы между матрицами.

Формирование отливки проходит в две стадии.

Первая стадия - формирование прочных и плотных кристаллизационных корок на стенках матриц в период их заполнения расплавленным металлом.

Вторая стадия-соединение полученных корок в единое целое (в отливку). Скорость сближенияматриц назначается из условий наращивания на их стенках твердых корок, суммарная толщина которых должна быть равна толщине отливки. Наращивание твердых корок на стенках литейной формы происходит в период сближения стенок, т. е. в условиях непрерывного потока металла около кристаллизующихся корок. Это дает возможность использовать гидродинамические параметры потока для регулирования процесса формирования отливки. Поэтому процессом формирования отливки можно легко управлять.

Способ литья выжиманием характеризуется принципиально новыми особенностями:

1) заполнением литейной формы потоком большого сечения, что существенно снижает гидродинамические потери при заполнении полости формы,

2) формированием отливки в условиях непрерывного течения расплавленного металла при заполнении формы.Непрерывное течение жидкого металла около кристаллизующихся на стенках формы твердых корок обусловливает высокое качество отливки. При ламинарном режиме течения металла скорость по сечению потока распределяется по параболе. Аналогично распределяется и температура. Это обеспечивает мелкозернистую структуру твердых корок и повышенные механические свойства отливки в целом.

С увеличением скорости течения распределение температуры по сечению потока становится более крутым, и следовательно, кристаллизация корок будет проходить еще более тонкими слоями..

Вместе с тем поток расплавленного металла обеспечивает непрерывное питание кристаллизующихся слоев металла и заполняет межкристаллизационные усадочные пространства. Кроме того, при течении расплавленного металла в силу неоднородности поля скоростей потока создаются условия для дегазации расплава и удаления легких шлаковых включений. Это легко объясняется тем, что частички шлака и пузырей газа всегда отбрасываются в центр потока, в сторону больших скоростей и, следовательно, выжимаются вместе с избытком жидкого металла в конце процесса литья.

Практика литья тонкостенных крупногабаритных деталей способом выжимания показывает полное отсутствие в теле отливок газовых пор.

При литье выжиманием можно управлять процессом формирования поверхности отливки. На зеркале жидкого металла при течении его в установке между матрицами образуется пленка окислов, которая, разрываясь в центре потока, попадает на поверхность форм. На поверхности отливки в результате получаются дефекты в виде заворотов. Если одна из матриц будет холоднее другой, пленка окислов окажется прочнее у холодной поверхности, и поток жидкого металла разорвет пленку у горячей стенки. В этом случае пленка попадает только на одну поверхность отливки, другая будет совершенно чистой.

Способ литья выжиманием позволяет заполнять форму почти неограниченных размеров и получать тонкостенные отливки с плотным строением и чистой поверхностью. Указанные особенности этого способа открывают широкие перспективы его развития.

Скорость течения металла.

Одним из важнейших условий освоения нового процесса литья является знание основных физических параметров потока жидкого металла - скорости и давления. Знание законов изменения скорости подъема металла при выжимании, распределения давления металла по высоте отливки, а также максимального усилия закрытия матриц и допустимой угловой скорости движения подвижной матрицы необходимо для ведения процесса литья и проектирования новых установок.

Оборудование.

Первая опытная литёйно-выжимная установка была спроектирована для литья тонкостенных деталей панельного типа размером 800 X 800 мм.

Установка состоит из двух рефренных чугунных плит - матриц, одна из которых установлена под углом 70° и является неподвижной. Вторая плита жестко соединена с пустотелой трубой и может поворачиваться вместе с ней относительно оси трубы. Как труба, так и обе матрицы имеют систему электронагревателей (спирального типа) для подогрева их до необходимой для нормального процесса температуры. С боков неподвижной матрицы крепятся две массивные чугунные щеки, между которыми перемещается подвижная матрица. На подвижной матрице закреплен вкладыш, формующий гладкую сторону отливки, на неподвижной матрице устанавливается песчаный стержень, формующий серебренную сторону отливки.

Рисунок 2 - Этапы получения отливки методом выжимания

Размещено на Allbest.ru