» » Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением
23.04.2015

Усовершенствование литья под давлением связано с усовершенствованием машин, направленным для упорядочения впуска металла в форму. Конструкции этих машин совершенствуются в последнее время по следующим направлениям:
1) увеличения габаритов и мощности машин;
2) увеличения удельных давлений;
3) применения ступенчатых скоростей и давлений — при прессовании металла;
4) автоматизации значительного ряда операций.
Ниже приводится описание наиболее крупных усовершенствованных машин, отличающихся различными типовыми признаками и элементами механизации и автоматизации.
Машины с вертикальной камерой прессования для литья крупных деталей выпускаются ограниченным числом фирм.
Из числа конструктивных особенностей этих машин (модели НРМ-400М и др.) следует отметить следующие: форма надежно закрывается замками особого устройства, работающими от гидравлического привода и заклинивающими горизонтальный плунжер снизу и сверху.
Прессующий плунжер в отличие от малых машин этого типа охлаждается водой, вследствие чего между залитым металлом и плунжером образуется пленка, препятствующая проникновению металла в зазор между стаканом камеры и плунжером.
Благодаря большим давлениям, применяемым в этих машинах, имеется возможность запрессовки металла при температуре ниже точки плавления, что улучшает качество отливок.
В машине имеются добавочные гидравлические горизонтальные цилиндры, приводящие в движение выталкиватели.
Цилиндры управляются отдельным механизмом, что дает возможность производить выталкивание в любой момент.
Машина снабжена автоматическими приспособлениями для выдачи металла из печи и для подачи его в камеру прессования.
Наибольший вес отливок, изготовляемых на этих машинах, 10 кг алюминиевого сплава.
Удельное давление в камере прессования от 600 кг/см2 и выше.
Из числа крупных машин типа Полак, применяемых на заводах России, следует отметить вертикальную машину типа 100/100. Машина состоит из нижнего цилиндра мощностью свыше 500 т, предназнаценного для замыкания форм и верхнего цилиндра мощностью 100 г для запрессовки металла.
Машина работает при рабочем давлении в аккумуляторе 120 кг/см2.
Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением

Прессующий цилиндр укреплен на верхней неподвижной части машины сбоку; в нижней части машины по одной оси с цилиндром расположена камера прессования, снабженная пяткой, перекрывающей доступ металла в форму самотеком. При опускании прессующего пуансона на залитый в камеру металл пятка, поддерживаемая пружиной, опускается и открывает металлу путь в форму. Металл поступает в форму под углом 90° к оси хода прессующего пуансона; заливка производится в плоскость разъема формы.
В случае необходимости производить отливку с центральными литниками прессующий цилиндр может соответственно перемещаться. Для этого в верхней неподвижной статине (архитраве) пресса имеются два отверстия, в которых может быть укреплен прессующий цилиндр в двух положениях на небольшом расстоянии в ту и другую сторону от центра машины.
По одной оси с прессующим цилиндром могут быть в столе машины расположены пятки с подъемным пружинным механизмом.
Машины с горизонтальной камерой прессования для литья крупных деталей в настоящее время выпускаются многими фирмами. Ниже приводится описание конструктивных особенностей и краткие технические характеристики некоторых из этих машин.
В значительной части крупных машин применяются большие удельные давления в камере прессования, доходящие в отдельных случаях до 3500 кг/см2.
О преимуществах литья при больших давлениях уже было сказано выше.
Сочетание подобных высоких давлений с малой скоростью движения прессующего плунжера при утолщенных впускных литниках и низкой температуре заливаемого металла, доходящего к концу операции до пластического состояния, может обеспечить получение плотного литья, а также способствовать меньшему износу форм.
Высокие удельные давления достигаются тремя путями:
а) увеличением мощности (усилия прессования) гидравлического цилиндра;
б) увеличением давления в сети, например, при замене давления в 120 ат более высоким;
в) уменьшением диаметра камеры прессования.
Большинство крупных машин характеризуется применением ступенчатых скоростей и давлений при прессовании металла.
Для устранения воздушной пористости, образующейся при большой скорости впуска металла в форму, применяются машины с предварительным наполнением. В этих машинах цикл t2 (заполнение формы) осуществляется при самых малых скоростях (см. фиг. 12), допускаемых условиями хорошего заполнения. В момент предшествующий окончанию заполнения, автоматически увеличивается удельное давление и зависящая от него скорость.
Так как образование воздушных включений более вероятно при толстостенных отливках и заполнение формы при изготовлении таких отливок не требует больших скоростей, предварительное наполнение наиболее целесообразно применять для указанной группы деталей.
Принцип действия машин с предварительным наполнением заключается в следующем. После заливки металла в камеру прессования наполнение большого прессующего цилиндра первоначально производится от аккумулятора через вспомогательные каналы малого сечения. В момент, предшествующий окончанию заполнения формы металлом, при дальнейшем ходе плунжера открываются каналы большого сечения, значительно увеличивающие скорость наполнения цилиндра, а следовательно, и движения плунжера, В других машинах перед окончанием заполнения формы от аккумулятора с помощью автоматического клапана подается под большим давлением рабочая жидкость непосредственно от насоса. При поступлении ее на всю площадь поршня значительно увеличивается не только скорость, но и окончательное давление на металл (цикл t3, см. фиг. 12).
Скорость заполнения может регулироваться в зависимости от конфигурации отливки и толщины ее стенок.
Применение ступенчатых давлений и скорости позволит увеличить вес отливок, выполняемых в данной камере сжатия, вследствие возможности заливки в камеру более значительной порции металла. Кроме того, оно повышает стойкость форм благодаря уменьшению эрозионного действия металла в период его поступления при малых давлениях и малых скоростях.
Для увеличения давления и скорости в момент окончательного формообразования появилась необходимость в изменении методов впуска металла.
Если впуск металла осуществить только с помощью гидропневматических аккумуляторов (обычные условия), то увеличение сопротивлений в форме вследствие повышения вязкости мета шла (доходящего до пластического состояния) и трения при его проталкивании в полость формы может вызвать к концу операции уменьшение давления и скорости вследствие сжимаемости газа.
Это особенно проявляется в тех случаях, когда аккумуляторная установка расположена близко от машины.
Очевидно, что увеличение давления в конце заполнения может быть осуществлено только с помощью механизма (насоса), развивающего прямое гидравлическое давление благодаря несжимаемости жидкости.
Если впуск металла производится целиком только от насоса, то повышение давления в конце хода поршня происходит медленно, что-сказывается на величине конечного гидродинамического давления.
Лучшие результаты получаются в том случае, когда газовое давление от аккумулятора сочетается с гидравлическим давлением от насоса и нарастание давления происходит быстро.
Ниже приводятся данные о современных крупных машинах для литья под давлением с горизонтальными камерами прессования.
Машина Lester Phoenix 3Х

Гидравлическая система машины состоит из двухступенчатого насоса, который быстро повышает давление на последнем этапе хода прессующего плунжера.
Машина сконструирована с тяжелой цельнолитой стальной станиной вместо обычно применяемых стяжных.
В машине установлен электронный прибор, который автоматически контролирует весь цикл литья.
Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением

Машина Рид-Прентис 3G

Машина имеет цельнолитую станину. По своей мощности и размерам плит она аналогична предыдущей, что делает ее пригодной для крупногабаритных отливок. Смазка шарнирно-рычажного механизма, замыкающего форму, производится автоматически.
Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением

Машина EMB № 20

Являясь типовой машиной с горизонтальной камерой прессования, она отличается следующими конструктивными признаками.
Машина снабжена устройством для электроподогрева форм, причем хорошая изоляция предотвращает передачу тепла от формы на формодеpжатель машины.
Машина с холодной камерой прессования может быть переделана на машину с горячей камерой в случае перехода на литье цинковых сплавов.
Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением

Машина The Hydraulic Press № 400

В зависимости от веса и площади отливки удельное давление в камере сжатия этой машины может колебаться в пределах от 425 до 3500 кг/см2, причем максимальный вес отливок при наиболее низком давлении может доходить до 40 кг алюминиевого сплава. Соответственно при удельном давлении 1700 кг/см2 вес отливки составляет до 15 кг и при 800 кг/см2 — 30 кг. Размер плиты формодержателя 780х1400 мм, максимальное расстояние между плитами 1200 мм, ход на открытие 600 мм, наибольший ход плунжера 450 мм.
Машина может работать при большом диапазоне скоростей движения прессующего плунжера от 0,4 до 3 м/сек.
При работе с алюминиевыми и медными сплавами применяют низкие скорости, причем в этих случаях гидравлическое давление на прессующий плунжер поступает непосредственно от насоса. При литье магниевых сплавов ввиду необходимости в большой скорости наполнения (около 3 м/сек) давление поступает через баллонные аккумуляторы.
Машина снабжена гидравлическим устройством для выталкивания отливок. Она представляет собой отдельный агрегат, смонтированный на станине и снабженный двумя центробежными насосами с гибким приводом от двигателя 100 л. с. Вес агрегата — 52 т.
Машина Peco 10C

Машина принадлежит к группе современных машин (равно как и машины EMB № 20, The Projectile and Engineering Company, London и др.), у которых при переходе с литья алюминиевых сплавов на цинковые холодная камера прессования заменяется горячей камерой. Камера изготовлена из легированного титана, поршни и другие части камеры — из азотированной стали. По аналогии с другими машинами с горячей камерой сжатия прессующий цилиндр (при работе также с холодной камерой) установлен вертикально.
Цилиндр, с помощью которого создается давление на металл, сконструирован таким образом, что он быстро развивает начальную скорость и создает высокое давление на последнем этапе хода плунжера. Переход от высокой скорости к высокому давлению происходит только тогда, когда форма полностью заполнена и плунжер уже встречает возрастающее сопротивление.
Направления развития и усовершенствования машин для литья под давлением

Машина Triulzi (Италия) модели 30М

Являясь одной из крупнейших машин с горизонтальной камерой прессования, изготовляемых в Европе, машина характеризуется следующими конструктивными признаками.
При четырех тягах диаметром 200 мм с расстоянием между центрами 1075х1475 мм на машине можно расположить формы площадью 1850х1250 мм. Усилие замыкания формы (гидравлическое) — 1200 т; удельное давление в камере прессования — 675 кг/см2; наибольшая плоскость проекции отливки на подвижную часть формы — 9500 см2. В качестве рабочей жидкости применяется вода при давлении в сети 150 кг/сма.
Камера прессования машины может перемещаться с помощью гидравлического устройства в вертикальном направлении, давая возможность применять как центральные питатели, так и боковые с впуском металла на различном расстоянии.
Управление машиной — кнопочное; операции впуска металла и открывания формы автоматизированные, ход прессующего поршня равен 1000 мм; наибольший ход подвижной половины формы 1650 мм; вес машины 45 г.
Машина DoehIer Jarvis Division (Toledo)

Самой крупной машиной является машина Doehler, вес которой достигает 195 т. Плиты для форм 2,65X2,65 м. Расстояние между плитами 1,83 м. Удельное давление в камере сжатия 435 кг/см2. Усилие замыкания форм — 2000 т.
На машине могут быть изготовлены отливки из алюминиевого сплава весом до 35 кг и из цинкового сплава весом до 90 кг.
Холодная камера машины наполняется металлом автоматически с помощью электромагнитного дозатора с применением терморегуляторов температуры.
В описываемых выше машинах с холодными горизонтальными камерами прессования нашла широкое применение бесковшевая заливка металла с применением дозаторов, работающих по принципу нагнетания под действием сжатого газа или воздуха.