» » Анализ холодных камер прессования
23.04.2015

Ранее было приведено краткое описание холодных камер прессования следующих четырех типов: вертикальной камеры со впуском металла под углом 90° к плоскости разъема формы (тип I); вертикальной камеры с верхним впуском металла (тип II); вертикальной камеры с нижним впуском металла (тип III); горизонтальной камеры (тип IV).
Выше были описаны современные типовые машины, характеризующиеся своими камерами.
Конструкция камеры прессования имеет большое значение. Этот вопрос должен быть рассмотрен с точки зрения следующих факторов, влияющих на ход процесса: степени потери металлом текучести, возможности уплотнения отливок конечным статическим давлением, сопряжения рабочих частей камеры в среде жидкого металла, затраты жидкого металла и производительности.
Степень потери металлом текучести. Металл, соприкасаясь с камерой сжатия и литниковой системой, быстро охлаждается и теряет свою текучесть, что в определенных условиях может создать затруднения для заполнения формы, требует заливки при высоких температурах и применения более высоких удельных давлений. Поэтому основным требованием при конструировании камер сжатия и сопряженных с ней полостей литниковой системы должно быть обеспечение короткого пути металла от камеры сжатия до рабочей полости и отсутствие поворотов металла. Кроме того, непременным условием является быстрая подача давления на металл.
По степени сохранения металлом жидкотекучести на первом месте стоят вертикальные камеры с верхним и нижним впуском металла. Последняя несколько уступает первой, так как при ней форма закрывается после заливки и металл немного охлаждается.
В вертикальной камере типа I и в горизонтальной камере путь металла от камеры до полости формы длинен, однако в последней падение жидкотекучести меньше, так как ходовой литник имеет увеличенный диаметр и металл имеет меньше поворотов.
Возможность уплотнения отливок конечным статическим давлением. Для осуществления новых режимов литья, в основу которых положено использование конечного статического давления для уплотнения отливки, необходимо, чтобы этот вид давления продолжал передаваться на отливку до момента открытия формы.
Наименее благоприятны условия для уплотнения металла в вертикальных камерах типа I, где статическое давление прекращается после среза литникового остатка.
В камере с верхним впуском металла статическое давление может действовать на уплотнение отливки в случае замены щелевого пережима (где металл быстро затвердевает) литником большого сечения с применением золотникового устройства, устраняющего попадание металла в форму самотеком.
В вертикальной камере с нижним впуском статическое давление может быть передано на отливку для ее уплотнения. Однако малая мощность пневматического прессующего цилиндра не может обеспечить достаточного уплотнения.
Более благоприятные условия для уплотнения металла существуют в машинах с горизонтальной камерой, где давление, производимое поршнем передается на отливку до момента открытия формы.
Сопряжение рабочих частей камеры сжатия в среде жидкого металла. Наибольшее количество производственных помех происходит из-за нарушения правильного сопряжения деталей камеры прессования, работающих в среде жидкого металла.
В наименее благоприятных условиях находится вертикальная камера типа I, где в среде жидкого металла с ней сопрягаются прессующий пуансон, пятка и литниковая втулка. В остальных холодных камерах с ними сопрягается только прессующий пуансон, поэтому количество производственных помех незначительно. Из недостатков следует отметить следующие: в вертикальной камере с нижним впуском необходимость применения асбестовых колпачков, предупреждающих охлаждение металла; в горизонтальных камерах — более значительный износ нижней части камеры, где металл содержится более длительное время до момента открытия формы.
Расход жидкого металла на литниковую систему и литниковые остатки. Расход жидкого металла на литниковую систему и литниковые остатки достигает при литье под давлением значительных размеров. В зависимости от конструкции камеры сжатия он колеблется в пределах от 50 до 300% от чистого веса отливки.
Особенно велик расход металла при отливке в одногнездные формы.
В вертикальных камерах с верхним и нижним впуском металла затраты жидкого металла незначительны вследствие незначительного его расхода на литниковый остаток, отсутствие ходового литника и малого пути металла из камеры в рабочую полость.
В вертикальной камере типа I затраты металла более значительны ввиду увеличения длины ходового литника. В горизонтальных камерах при правильной дозировке металла расход металла значительно ниже, чем в других камерах, несмотря на большой диаметр ходового литника.
Производительность машин. Производительность машин в значительной степени зависит от их конструкции. Если машина имеет камеру, при которой форма может быть открыта и отливка вытолкнута до среза литникового остатка, то производительность такой машины будет увеличенной. При этом будет меньше производственных помех.
Возможность быстрого открытия формы и удаления отливки способствует уменьшению охвата стержней металлом и облегчает снятие отливки со стержней.
Всем этим требованиям удовлетворяют машины с холодными камерами, за исключением вертикальной камеры типа I, где форма может быть открыта только после среза литникового остатка.
Из сравнительной характеристики камер сжатия видно, что по степени сохранения жидкотекучести на первом месте стоит вертикальная камера с верхним впуском металла.
По возможности уплотнения отливки конечным статическим давлением наилучшими являются горизонтальные камеры, а также вертикальные камеры с верхним впуском металла.
В вертикальных камерах с верхним и нижним впуском металла сопряжение стакана и прессующего пуансона в среде жидкого металла не вызывает повышенного их износа и не нарушает правильного хода процесса.
По наименьшим затратам жидкого металла на первом месте стоит вертикальная камера с верхним впуском металла, при применении которой отсутствуют ходовые литники и ничтожен расход металла на литниковые остатки.
К числу преимуществ этой камеры следует отнести то, что она расположена в самой форме, в плоскости разъема. Это значительно упрощает конструкцию машин, дает возможность подбирать камеру в соответствии с объемом заливаемого металла и открывать форму до удаления литникового остатка, что способствует увеличению производительности машин.
Отсутствие входных литников и расположение питателей в одной плоскости при непосредственном соединении их с камерой сжатия вначале ограничивало применение многогнездных форм. В дальнейшем были разработаны конструкции литниковых систем, дающие возможность применять многогнездные формы.
В настоящее время камера типа II применяется только в маломощных машинах (ОВП-2, № 408 и 1220), однако, учитывая преимущества камеры этого типа, следует применять ее для более мощных машин.
По совокупности положительных качеств на втором месте стоит горизонтальная камера. Эта камера в настоящее время преобладает в мощных машинах, причем увеличение ее объема за счет длины дает возможность производить сравнительно крупные отливки при малых диаметрах, что значительно повышает удельное давление. В этой камере существуют достаточно благоприятные условия для уплотнения литья.
Вертикальная камера прессования типа I, наиболее широко применяющаяся на наших заводах, в настоящее время теряет свое значение в связи с повышенными требованиями, предъявляемыми к плотности отливок, изготовленных под давлением.
Основное ее преимущество заключается в возможности применения центральных питателей, незаменимых для ряда отливок. Однако вопрос о применении питателей этого типа в настоящее время в значительной мере пересмотрен: в ряде отливок они успешно заменяются питателями с круговым коллектором или вертикальными щелевыми, а также направленными питателями (последние при наличии дна у отливки коробчатого или цилиндрического типа).
Выбор типа камеры зависит от конфигурации отливок, толщины их стенок и назначения.
Камера типа I предпочтительнее для сложных тонкостенных деталей с глубокими боковыми стержнями, в особенности если применяются центральные питатели.
Для деталей с более значительной толщиной стенок, а равно для всех деталей, при отливке которых не применяются центральные питатели, более пригодны камеры типа II, III и IV.