» » Износ форм и факторы, влияющие на него
23.04.2015

Металлическая форма при взаимодействии с жидким металлом подвергается значительному износу, вследствие чего ее внутренняя (рабочая) поверхность приобретает ряд дефектов, отражающихся на чистоте и точности отливок и нарушающих нормальный ход процесса из-за трудности удаления заготовок из формы. От стойкости форм в ряде случаев зависит вопрос рентабельности применения литья под давлением для той или иной детали.
Преждевременный износ форм объясняется или выбором несоответствующего материала для их изготовления и его термической обработки или неправильным ведением технологического процесса.
Чтобы установить рациональные режимы, способствующие увеличению стойкости форм, необходимо изучить факторы, влияющие на их износ, а именно:
1) высокая температура плавления залитого сплава;
2) давление в процессе заполнения и затвердевания и зависящая от него скорость впуска и движения металла;
3) температурные колебания в поверхностных слоях рабочей полости формы;
4) химическое взаимодействие между металлом формы и заливаемым сплавом;
5) продолжительность нахождения металла в форме и контакт между металлом и формой;
6) эксплуатационные условия.
Все эти факторы могут влиять как раздельно, так и в совокупности. Чем больше факторов действуют одновременно, тем быстрее происходит износ форм. Поэтому при работе с металлическими формами необходимо так регулировать влияние каждого фактора, чтобы фактическая их совокупность не образовала чрезмерной нагрузки на форму и преждевременно не выводила бы ее из строя.
При отливке из легкоплавких и легких сплавов можно применять высокие давления и большие скорости впуска металла, причем это не создает условий, значительно уменьшающих стойкость форм.
В наиболее тяжелых условиях производится литье под давлением заготовок из медных сплавов, где высокая температура плавления должна сочетаться с большим удельным давлением (400—1500 кг/см2). При температуре заливки от 900 до 950° рабочая поверхность формы нагревается до 700°, а затем в промежутках между операциями охлаждается до температуры формы (250—350°). Таким образом, материал формы в поверхностных слоях подвержен действию повторно-переменных пульсирующих температурных напряжений при одновременном эрозионном, а также и физико-химическом воздействии струи заливаемого металла. При большой скорости поступления под давлением струи заливаемого металла поверхность формы испытывает значительные динамические нагрузки. Напряжения, которым подвергается поверхность формы, возникают мгновенно и действуют как удар на материал формы. Напряжения удара могут вызвать растрескивание более быстро, чем обычно применяющиеся напряжения.
He менее значительным фактором, влияющим на износ и разрушение форм, является усталость металла, возникающая при многократном приложении нагрузки. Усталостное разрушение происходит при сравнительно низкой величине напряжения, но при его концентрации на отдельных участках, главным образом в тех местах, где имеются резкие переходы — от одного сечения к другому, отверстия, острые углы и т. п.
Вначале усталостное разрушение происходит без внешних признаков деформации. Возникшие трещины усталости постепенно углубляются внутрь формы по ее сечению, ослабляют его и постепенно приводят к разрушению материала.
Трещины усталости распространяются не по всему объему формы, подвергающейся многократным циклическим нагружениям, а только по тем сечениям, которые более ослаблены вследствие физически неоднородной структуры.
При работе в условиях циклического воздействия высокой температуры, давления и эрозии внутренняя поверхность формы постепенно подвергается разрушению из-за образования волосных трещин разгара, отчего на отливке получается паутина заусенцев (узор). Поверхностные трещины вначале очень тонки и образуются в первую очередь в местах концентрации напряжений: около отверстий для выталкивателей, у незакругленных углов и т. п.
Эти трещины в дальнейшем расклиниваются, углубляются, резко ухудшая поверхность отливок и затрудняя их извлечение из формы.
Средние данные о стойкости форм в зависимости от температуры плавления заливаемого сплава приводятся в табл. 3.
Износ форм и факторы, влияющие на него

Наблюдения показывают, что трещины разгара преобладают в матрице. Пуансон, обжатый металлом, имеет трещин значительно меньше; кроме того, в пуансоне меньше переменных сечений, так как все выступающие его части оформляются в виде вставок.
Под стойкостью форм понимается такое состояние рабочей поверхности, при котором не требуется добавочная механическая обработка участков отливки, не сопрягаемых с другими деталями.
Стойкость форм колеблется в значительных пределах, что зависит от ранее перечисленных факторов. Чтобы увеличить срок службы формы, необходимо регулировать технологические факторы в зависимости от характера заготовки и условий применяемого для ее изготовления заготовительного процесса.