Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 0
Рис. 53. Схема установки для литья фасонных деталей методом по следовательно направленной кристаллизации:
; — форма- |
2 — заливочная площадка; |
3 — стол |
подъемника; |
4 — гидравличе |
||||
ский1 подъем ник; |
5 — р а б о ч и й |
поршень; |
6 — направляющие |
подъемника; |
7 — |
|||
выдвижная |
штанга; |
8 — направляющая |
штанга; |
9 — резиновый шланг; |
10 — |
|||
газовая горелка; |
11 — кран-балка; 12 — |
шаровой |
стопор; 13 — литниковая |
ча |
||||
ша- л — т р у б к и |
для |
заливки |
металла; |
15 — щели-питатели; |
16 — литниковые |
|||
|
|
|
|
колодцы |
|
|
|
155
разом, чтобы отверстия ее строго совпадали с колодца ми формы. Через отверстия литниковой чаши в колодцы 16 формы / опускаются стальные трубки 14, внутренний диаметр которых 12—ііб мм. Перед самой заливкой на гретые трубки устанавливают так, чтобы они не доходи ли до дна колодцев формы на 20—25 мм.
После наполнения литниковой чаши металлом шаро вые стопоры вынимают и металл по трубкам поступает в литниковые колодцы, а затем через щели-питатели в рабочую полость формы. В момент погружения нижних концов трубок в жидкий металл на 30—50 мм включа ется механизм опускания формы. Скорость опускания должна быть равной или несколько 'большей линейной скорости кристаллизации данной отливки. По мере опу скания формы жидкий металл заполняет вышележащие слои. Этим и обусловливается направленность и после довательность кристаллизации отливки.
На установках подобного типа получают отливки вы сотой до 2 м со стенкой толщиной 5—8 мм. На качество отливок при литье этим способом положительное влия ние оказывают пониженные температуры заливки спла вов и небольшой перегрев их в процессе плавки.
Литье !.с кристаллизацией в 'автоклаве под высоким давлением
Известно и успешно используется в промышленности положительное влияние на качество литых изделий дав ления, приложенного на различных стадиях технологи ческого процесса (плавка, литье, кристаллизация). Вы держка под давлением способствует изменению физи ческого состояния металла, что в конечном итоге приводит к повышению точности и улучшению механи ческих свойств литых изделий. Известный способ литья силуминов с кристаллизацией под давлением 5—6 ат в автоклаве успешно применяется несколько десятков лет, а в последние годы получил дальнейшее развитие, благодаря исследованиям H. Н. Белоусова [55].
На основании |
положительных |
результатов |
опытов |
был предложен |
способ создания |
избыточного |
газового |
давления на металл на всех трех основных стадиях ли тейного цикла: подготовки жидкого металла и заливки в форму, заполнения формы, кристаллизации отливки.
156
Схема промышленной автоклавной установки для литья отливок этим способом показана на рис. 54.
Было установлено |
[56], что приложение давления |
от |
||||
5 до 20 ат в процессе затвердевания |
отливки |
из сплаза |
||||
АЛ4 влияет на ее структуру |
(направленность |
|
роста ден- |
|||
дритов и их ветвей). Кроме |
того, при изготовлении |
от- |
||||
4 |
9 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Рис. 54. Схема модернизированного промышленного ав токлава для литья с кристаллизацией под высоким дав
лением:
/ — автоклав; |
2 — т е л е ж к а ; |
3 — |
дверцы; 4 — |
рычажное |
приспо |
собление; 5 — заливочные |
люки; |
б — литниковые чаши; |
7— ли |
||
тейная |
форма; Я — стопорные пробки; |
9 — штурвал |
ливок по новому способу литья в автоклаве существенно понижается жидкотекучесть сплавов. Поэтому темпера туру заливаемого в форму сплава приходится под нимать по сравнению с обычным способом литья. В табл. 55 приведена зависимость механических свойств сплавов системы AI—Mg от условий кристаллизации.
Как следует из приведенных в табл. 55 данных, ме ханические свойства улучшаются при всех температурах заливаемого в форму сплава, особенно при давлении 50 ат. Поэтому некоторый перегрев сплава, необходимый при литье по новому способу, не оказывает отрицатель ного влияния на структуру и свойства отливок. Вместо рассеянной пористости в отливках из алюминиевокремниевых сплавов образуется концентрированная усадоч^
157
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 55 |
|
|
Зависимость механических свойств образцов, вырезанных |
|
||||||
|
из отливок (AI—Mg) от условий |
кристаллизации [56] |
|
|||||
|
|
Темпера |
|
|
Механические |
свойства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условисловия кристал |
тура з а л и |
Д а в л е |
о" , |
|
|
|
нв, |
|
|
лизации |
ваемого |
ние, |
"о, 2' |
|
а , |
||
|
металла, |
ат |
в |
б». % |
||||
|
|
|
к |
кГ/мяі' |
||||
|
|
°С |
|
кГ/лш* кГ/мм* |
|
кГ-м/см* |
||
Атмосферные |
|
— |
31,0 |
19,5 |
8,5 |
2,0 |
101 |
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
Под |
давлением |
|
5 |
38,0 |
20,0 |
18,5 |
3,5. |
101 |
|
|
|
50 |
37,0 |
20,5 |
13,0 |
4,0 |
101 |
Атмосферные |
|
— |
28,5 |
19,5 |
6,0 |
2,5 |
95 |
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
Под |
давлением |
|
5 |
35,5 |
19,5 |
13,5 |
2,5 |
98 |
|
|
|
50 |
39,0 |
20,0 |
24,5 |
4,0 |
101 |
Атмосферные |
|
— |
24,0 |
18,0 |
3,0 |
3,0 |
95 |
|
|
|
900 |
|
|
|
|
|
|
Под |
давлением |
|
5 |
35,5 |
19,5 |
14,0 |
3,0 |
98 |
|
|
|
50 |
41,0 |
21,0 |
25,5 |
3,5 |
101 |
ная ракови.на, а в сплавах системы алюминий — магний вместо концентрированной усадочной раковины обра зуется зона усадочной рыхлоты в прибыльной или верх ней части отливки. Высокое давление при кристаллиза ции дает возможность увеличить герметичность отливок даже из широкоинтервальных сплавов типа АЛ27-1.
Литье методом вакуумного |
всасывания |
Известный способ литья алюминиевых сплавов в пес чаные формы методом вакуумного всасывания [57] получил практическое распространение благодаря ра ботам Н. Н. Белоусова, А. А. Додонова и др. [65], ко торые спроектировали, изготовили и внедрили промыш ленную установку ВЛМ—1500М (вакуумная литейная машина).
'•' Процесс осуществляется следующим образом. Ниж нюю часть формы погружают на небольшую глубину в
158
ванну с жидким сплавом, затем включают вакуумную установку и создают разрежение, благодаря которому сплав всасывается в полость формы. Всасываемый в форму металл поступает без разбрызгивания, не встре чая сопротивления воздуха. При этом исключается за хват воздуха и попадание шлака, уменьшается окисле ние металла и расход его .на литники.
Схема вакуумной литейной машины ВЛМ—1500М по казана на рис. 55. В нижнюю часть этой машины вмон-
Рис. 55. Схема вакуумной литейной машины ВЛМ—1500М:
тирован механизм перекрытия, в который впрессован штуцер 4 для подачи металла в форму 7, устанавливае мую на основание машины перед началом очередной за ливки. Перед началом всасывания металла из тигля 13 в форму 7 крышка 9 с помощью гидравлического ци-
159
линдра 14 опускается на основание машины и плотно прижимается к нему поворотным механизмом 12. Герме тичность крышки достигается с помощью уплотняющего резинового кольца 6, в которое может нагнетаться воз дух под давлением 5—6 ат. При повороте 'байонетного механизма 11 гидроцилиндрами 5 крышка запирается. При помощи устройства 10 после опускания крышки 9 и срабатывания байонетного механизма 11 производится перекрытие отверстия всасывающего штуцера 4.
Перед заполнением формы 7 расплавленным метал лом внутри рабочей камеры создается разрежение путем подключения трубопровода 15 к вакуумной маги страли. Заполнение формы металлом осуществляется из тигля 13, подаваемого к всасывающему штуцеру 4 вер тикально перемещающимся гидравлическим цилиндром 1. Поддержание заданной температуры жидкого метал ла производится с помощью электрической печи 3, смонтированной на тележке 2 с электрическими контак тами 16. После заполнения формы металлом произво дится перекрытие отверстия всасывающего штуцера и отключение вакуумной магистрали 15. Затем в рабочую камеру по трубе 17 подается сжатый воздух, и последу ющее затвердевание происходит под всесторонним дав лением 5—6 ат. Клапан 8 служит для стабилизации дав ления под крышкой.
Метод вакуумного всасывания дает возможность получать более тонкостенные отливки (сплошные и по лые) сложной конфигурации, чем при обычной заливке металла. Однако конструкция вакуумной установки для литья довольно сложна, процесс длителен и, кроме того, при вакуумной дегазации расплава ів полости формы возможно образование пористости в отливке.
Литье £ противодавлением
Литье с противодавлением осуществляется следую щим образом. В начале процесса над жидким металлом и в полости литейной формы создается избыточное дав ление. Непосредственно перед заполнением формы дав ление в ее полости уменьшается, и жидкий металл за счет создавшейся разности давлений заполняет форму, причем затвердевание отливки происходит при непре рывном воздействии избыточного"давления. Схематиче-
160
ское изображение этого процесса приведено на рис. 56. На первой стадии процесса А жидкий сплав в тигле /, форма 2 и компенсационная камера 3 находятся под давлением р\ сжатого воздуха, поступающего из резер
вуара 4 через вентили |
а, |
b и с. После закрытия |
вентиля |
||
а и частичного открытия |
вентиля |
с (стадия |
В) |
часть |
|
газа, находившегося |
в |
компенсационной камере 3 и |
|||
форме 2, выпускается |
в атмосферу, |
и давление |
в |
форме |
Рис. 56. Схема литья с противодавлением:
А, В, С — с т а д и и процесса
и камере уменьшается до значения (/?г). В результате создается контролируемая и регулируемая разница меж ду давлением в контейнере 1 и форме 2, под действием которой форма заполняется сплавом.
Давления р\ и рі можно значительно повысить в со ответствии с конкретными требованиями, имея в виду поддержание такой разницы между ними, которая по зволит получить отливку хорошего качества. Поступив ший в форму сплав (стадия С) также затвердевает под давлением, обеспечивая хорошее питание отливок малы ми прибылями [65].
3. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ТОЧНОГО ЛИТЬЯ
Основная задача литейного производства в настоя щее время — получение отливок, в максимальной сте пени приближенных по конфигурации и размерам к го-
6 Зак . ею |
161 |
товым деталям. Решение указанной задачи — это значи тельный технический прогресс в машиностроении, в ко тором литые детали занимают весьма большое место.
Изготовление отливок повышенной точности, к кото рым относятся литье под высоким давлением, под низ ким давлением, методом жидкой штамповки и др., позволяет резко сократить объем механической обработ ки, значительно снизить расход металла и увеличить производительность труда.
Литье под высоким |
давлением. |
||
Литье |
под высоким |
давлением — высокопроизводи |
|
тельный |
процесс. |
Этим |
методом возможно получать |
сложные фасонные отливки любой конфигурации как с круглыми, так и с фасонными отверстиями. Чистота по верхности таких отливок настолько высока, а размеры так точны, что последующая механическая обработка, либо не нужна, либо сводится к минимуму. Кроме того, при литье этим методом достигается большая экономия дорогих сплавов цветных металлов как за счет умень шения или устранения припусков, так и за счет примене ния рациональных конструкций отливок.
Заполняемость форм при литье под давлением зна чительно лучше, чем при других способах литья, так как жидкий металл поступает в литейную форму под боль шим удельным давлением. Поэтому методом литья под давлением можно получать сложные детали с тонкими стенками.
Гладкая и чистая поверхность отливок при литье под давлением обеспечивается тем, что рабочая полость формы подвергается точной обработке и тщательной по
лировке. Чистота поверхности |
соответствует |
5—8-му |
||
классу (Ѵ5—Ѵ8) по ГОСТ 2789—«59 зависит |
от |
чисто |
||
ты |
обработки формы (ухудшается по мере износа |
фор |
||
мы) |
и от применяемых сплавов |
[58]. |
|
|
В связи с тем что за последние годы значительно воз рос выпуск машин новых марок, увеличились размеры и масса отливок, а также разработаны и внедрены новые сплавы, значительно расширилась область применения литья под давлением. Можно сказать, что ни один вид литья не имеет таких перспектив, как литье под давле нием. По увеличению производительности, повышению
162