» » Вентиляция форм отливок
23.04.2015

Трудность удаления воздуха из полости формы в весьма короткий промежуток времени при ее заполнении и возможность образования воздушных включений в отливке заставляет уделять большое внимание вопросу вентиляции форм.
Затруднения при удалении воздуха осложняются еще тем, что через полость формы перегоняется большое количество воздуха, находящегося в камере прессования и в литниковой системе.
Вентиляция форм определяется не только количеством и расположением вентиляционных каналов, но и отсутствием встречных потоков и последовательностью движения металла и воздуха, а также условиями впуска металла в форму, позволяющими избегнуть образования завихрений, затрудняющих вентилирование вследствие смешивания воздуха с металлом.
Для полного удаления воздуха из формы необходимо, чтобы поток металла постепенно вытеснял воздух к вентиляционным каналам и не опережал его, что происходит обычно при чрезмерно большой скорости впуска.
Высокая температура металла и формы способствует опережению металлом воздуха.
В формах, где струя металла направлена перпендикулярно к стенкам или стержню, давление потока уменьшается, что ухудшает движение металла и ослабляет вытеснение им воздуха.
Следует по возможности избегать большого числа питателей, так как каждый лишний питатель, впуская металл с разных сторон, затрудняет удаление воздуха.
Если впуск металла в форму осуществляется с одной, наиболее узкой стороны с минимальной допускаемой скоростью, то, не теряя своей сплошности, металл спокойно войдет в форму, струя его расширится до сечения полости и будет последовательно вытеснять воздух.
Элементы вентиляции форм. Для удаления воздуха служат вентиляционные каналы толщиной 0,05—0,1 мм, прорезаемые методом шлифования в плоскости разъема готовой формы (в той ее половине, где расположена рабочая полость). Ширина каналов — от 10 до 25 мм; для уменьшения торможения воздуха целесообразно на расстоянии 20—30 мм от полости уширять каналы до выхода их из формы.
В процессе освоения формы общая площадь сечения вентиляционных каналов нередко должна быть расширена, что следует производить главным образом путем увеличения количества каналов или их уширения, а не за счет утолщения существующих.
Вентиляционные каналы могут быть расположены также в направляющих для боковых стержней.
Так как в каналах возможны небольшие заливы металла, то расположение их в направляющих для боковых стержней целесообразно лишь при значительной конусности стержней. В этом случае стержень менее подвергается износу и трению о заливы, образующиеся в каналах. Расположение каналов в направляющих применяется сравнительно редко, главным образом тогда, когда их затруднительно расположить в плоскости разъема формы.
Применяется также вентиляция через выталкиватели с зазором 0,01—0,015 мм.
На фиг. 122 показано рациональное расположение вентиляционных каналов 1 в форме. Металл, поступая в форму, вытесняет воздух из полости 2, находящейся в матрице, через каналы, расположенные в плоскости разъема А—Б.
В небольших отливках не следует располагать вентиляционных каналов по одной оси с питателем, так как они будут заглушены первой порцией металла.
У деталей с утолщениями необходимо устанавливать вентиляционные каналы против каждого утолщения; для этого следует утолщенные участки по возможности располагать в плоскости разъема формы.
Для удаления воздуха из отдельных участков формы, в которых особенно опасны воздушные скопления или из которых труднее удалить воздух, применяется способ перемещения воздушных включений из отливки в перегонные резервуары (фиг. 123).
Вентиляция форм отливок

Так как через вентиляционные каналы обычного сечения невозможно пропустить весь воздух, вытесняемый из полости формы 4, то отдельные каналы 3 обычно делают значительно толще (до 1 мм) и соединяют с резервуаром 2, который должен принять остаток воздуха, задержавшегося в форме. Резервуары устраиваются в наиболее удаленной от литника части полости. Из резервуара 2 воздух уводится по каналам 1 обычного (щелевого) сечения.
Действие резервуаров наиболее эффективно, когда они служат не только для перегонки воздуха, но и для перегонки в них первой порции металла, в которой имеются воздушные включения, окислы и пена, образовавшиеся при ударе о стенки формы.
Если этот металл перегнать в резервуар, то последующая его порция, поступившая, когда воздух, находившийся в форме, уже захвачен первой порцией металла, будет свободна от включений. Учитывая, что части металла, соприкасающиеся со стенками формы, потеряют подвижность и не смогут быть полностью перегнаны, следует считать, что лучшие результаты могут быть получены при направленном впуске первого вида с устройством резервуаров значительного объема в наиболее удаленном от впускного литника участке рабочей полости формы. Так как при впуске первого вида отраженный от противоположной стенки металл частично направляется обратно, заполняя форму со стороны, противоположной питателю, то необходимо создать условия, исключающие возможность попадания металла из резервуара обратно в форму. Для этого следует применять резервуары, соединенные с рабочей полостью формы каналом, значительно более узким, чем резервуар.
Опыты литья деталей, имеющих прямоугольное поперечное сечение с толщиной стенок 12 мм, т. е. завышенных в условиях литья под давлением, показали, что чем больше объем резервуара, тем меньше воздушных раковин в отливке. Рентгенограммы таких отливок с резервуаром, равным объему отливки, показывают, что все раковины сосредоточены в резервуаре при их отсутствии в отливках.
Особенно важное значение имеет увеличение объема резервуара у толстостенных отливок. По мере увеличения резервуара увеличивается толщина канала, соединяющего отливку с резервуаром.
Опыты по литью толстостенных (15 мм) деталей на машине с горизонтальной камерой прессования с применением прямых литников, когда большое гидростатическое давление (1200 кг/см2) действует на металл в процессе его затвердевания, показали, что с помощью такого давления газовые и усадочные раковины можно полностью устранить, а воздушные раковины можно только измельчить (сжать), но не устранить полностью. Отсюда видим, насколько важное значение имеет вентиляция формы.
В условиях литья под давлением вследствие быстрого затвердевания металла резервуар не служит прибылью для питания усадочных раковин на участках со скоплениями, а предназначен для перегонки воздуха и вспененных порций металла.
На интенсивность вентиляции оказывают большое влияние как конфигурация отливки, так и расположение ее в форме.
Следует по возможности избегать располагать полости в пуансоне, так как в нем труднее расположить устройства, способствующие вытеснению воздуха из глубинных участков.
На фиг. 124, а полость для образования стенок коробчатой детали, подвергающихся обработке, расположена в пуансоне.
Так как часть полости, расположенная в пуансоне, находится ниже плоскости разъема А—Б, то здесь образуются встречные потоки поступающего под большим давлением металла и воздуха, стремящегося к вентиляционным каналам. Металл преграждает путь воздуху, вследствие чего образуются воздушные раковины на участке отливки, расположенном ниже плоскости разъема.
Если с помощью стержня полость будет перенесена из пуансона в матрицу (фиг. 124, б) и встречные потоки металла и воздуха будут устранены, то условия вентиляции несколько улучшатся.
Оптимальным вариантом будет являться направленный впуск металла в форму параллельно стержню, что достигается с помощью вставки (фиг. 124, в). Металл, введенный с большой скоростью, поступает к вершине полости, вытесняя из нее воздух раньше, чем будут закупорены вентиляционные каналы.
В тех случаях, когда обработке подвергается вершина коробчатой или цилиндрической детали, а стенки не обрабатываются, допускается располагать рабочую полость, образующую вершину в плоскости разъема формы (в матрице или в пуансоне), в той половине формы, где расположена полость.
Обычно применяемое устройство вентиляции по плоскости разъема формы может быть признано рациональным только с точки зрения возможности расположения вентиляционных каналов по всей периферии отливки и легкости удаления металла, затекшего в эти каналы.
Вентиляция форм отливок

Вентиляция через каналы, расположенные в плоскости разъема формы, эффективна для плоских деталей и малоэффективна для высоких деталей. В последних каналы заглушаются первой порцией металла раньше, чем закончится заполнение.
Вентиляция по неподвижным стержням, вставкам и выталкивателям практически дает результаты только при первых нескольких десятках отливок и вскоре заглушается остатками смазки и частицами металла.
Особенно затруднительно вентилирование глубинных участков полости. В подобных случаях вентилирование должно быть основано на принципе устройства сложных ступенчатых разъемов и расположения вентиляционных каналов в зоне глубинных участков, а также на вершине неподвижных стержней с выводом воздуха по вершинам вставок или через отверстия, просверливаемые в форме.
Для вентиляции участков, расположенных в глубине рабочей полости формы, целесообразно устройство вентиляции по сложному разъему формы.
Пример подобной вентиляции приведен на фиг. 125.
Вентиляция форм отливок

Вместо вентиляционных каналов, обычно прорезаемых в полости разъема, устраиваются дополнительные каналы 4 по вершине стержня 1. Из этих каналов воздух отводится через отверстие 2 в матрице 3, а затем по каналам 5, расположенным в задней части матрицы.
При вентиляции по указанному методу необходимо точное сопряжение вершины стержня с вершиной полости. Это можно осуществить с помощью пружины, расположенной около основания стержня.
Наилучшим вариантом вентиляции по указанному способу является вентиляция рабочей полости через удлиненные стержни, которые заходят в отверстия матрицы, как это изображено было ранее.
На вершине стержней имеются продольные каналы, толщиной 0,05 мм. В этом случае отпадает надобность особо точно сопрягать вершины стержня с вершиной матрицы.
Устройство сложных размеров формы с применением вставок. Для удаления воздуха из глубоких полостей, перпендикулярных плоскости разъема формы (фиг. 126), устраивается сложный (ступенчатый) разъем при помощи вставки 3, фиксируемой в пуансоне 4\ по вершине ее прорезаются вентиляционные каналы. Для свободного прохода воздуха через эти каналы в плите матрицы 1 выфрезеровывается сплошная щель 2 толщиной 5—6 мм и шириной, равной ширине рабочей полости. Также применяется сплошная выемка в теле матрицы по всей ширине вставки.
Вентиляция форм отливок

При контроле качества литья наличие значительной пористости в отливках устанавливается рентгеновским способом, причем отмечаются участки отливок, в которых постоянно имеется пористость. На этих участках улучшается вентиляция формы или принимаются другие меры для уменьшения пористости.
За последнее время стали применять способ определения плотности отливок, погружая их в раствор, обладающий таким же удельным весом, как и сплав; при этом дефектные отливки всплывают. Применяется также взвешивание отливок на точных весах.