» » Основная сущность процессов уплотненного литья
23.04.2015

Рассмотренные в предыдущих главах мероприятия по усовершенствованию литья под давлением позволили в значительной степени устранить ряд специфических недостатков, свойственных этому процессу, и улучшить качество литья. Тем не менее при существующих режимах литья, когда заполнение формы производится жидким металлом, полное устранение недостатков, образующихся в процессе затвердевания металла (с того момента, когда прекращается питание отливки для компенсации усадки), практически невозможно для отливок с более значительной толщиной стенок или имеющих местные скопления металла.
Выше были описаны режимы литья, осуществляемые на мощных машинах со ступенчатым наполнением.
Подобные режимы, имеющие большое значение, найдут свое применение для наиболее ответственных отливок. При существующих же режимах литья применение впускных литников большой толщины не может дать ощутительных результатов при отливке толстостенных деталей, поскольку впуск металла по преимуществу производится с одной стороны и затвердевание в металлической форме происходит очень быстро, что затрудняет питание отливки на достаточную глубину.
He только толстые литники, но даже прибыли (замкнутые в условиях литья под давлением) в большинстве случаев не устраняют усадочных раковин или рыхлостей, образующихся в местах скопления металла.
Практически прибыли служат лишь резервуаром для перегонки воздуха.
Наряду с невозможностью питания образующихся усадочных пустот и рыхлости нельзя также в какой-либо значительной мере использовать большое конечное гидростатическое давление для уплотнения отливок. Однако, достигая уплотнения на участках, прилегающих к впускному литнику, невозможно с помощью гидростатического давления пропитать всю отливку.
В отличие от гидродинамического давления, действующего в течение незначительного отрезка времени, конечное гидростатическое давление может действовать на отливку до полного ее затвердевания.
Для этого необходимо создать такие условия, при которых после окончания действия гидродинамического давления (т. е. после формообразования) мощность прессующего поршня могла быть передана на всю площадь заготовки для ее уплотнения.
Как известно, в процессах обработки металла давлением в пластическом состоянии (ковке, штамповке и прессовании) формообразование сочетается с уплотнением, причем давление передается на всю площадь заготовки (прямыми или боковыми усилиями).
Аналогичный процесс формообразования и уплотнения может быть применен и для обработки жидкого металла.
Под непосредственным давлением пуансона можно произвести сначала формообразование из жидкого металла, а затем по мере образования усадочных пустот принудительно направить металл для их заполнения. Давление, продолжая действовать на затвердевший металл, может также производить дальнейшее уплотнение при пластических деформациях.
При ковке в штампах поковка получается при конечном сопряжении матрицы и пуансона.
Точная рабочая полость получается при применении облойных штампов, в которых торцы пуансона садятся на матрицу, причем избыточный металл вытекает в облойные резервуары.
В случае применения закрытых (безоблойных) штампов объем поковки зависит от объема исходной заготовки; при этом торцы матрицы и пуансона не соприкасаются. Необходимая точность поковки достигается точным изготовлением заготовки.
При работе с жидким металлом технология значительно усложняется вследствие невозможности точной дозировки с помощью облойных резервуаров, так как подвижный жидкий металл до момента посадки пуансона на торец матрицы может быть выдавлен в облойные резервуары и заполнит весь их объем. Металл, оставшийся в матрице, будет затвердевать без компенсации усадки и без уплотнения со всеми вытекающими отсюда последствиями.
При применении закрытых штампов особое значение приобретает точность дозировки жидкого металла, обеспечение которой усложняется вследствие трудно учитываемых потерь на шлак, настыли, выплески и остатки в ковше.
По чистоте поверхности, точности размеров и четкости контуров заготовки, изготовленные способами уплотненного литья, не уступают литью под давлением, однако при формообразовании путем конечного сопряжения матрицы и пуансона в некоторой степени ограничивается сложность конфигурации заготовки по сравнению с изготовлением их литьем под давлением, что, однако, не умаляет значения способов уплотнения литья.
Имеется ряд ответственных заготовок сравнительно несложной конфигурации с толщиной стенок свыше 5 мм, как, например, подшипниковые втулки, фланцы, заготовки для червячных колес и т. п., а также цилиндрические сплошные заготовки (слитки, болванки. тяги, болты), которые нельзя изготовить литьем под давлением; однако эти отливки вполне технологичны для формообразования путем конечного сопряжения пуансона и матрицы при прессовании металла.
Несмотря на то, что на такие заготовки тратится большое количество цветного металла, они до сих пор изготовляются с применением нерациональных технологических процессов; при этом не обеспечивается высокая плотность заготовок и велик расход металла на литниковую систему и прибыли.
He исключается также возможность изготовления способами уплотненного литья тонкостенных деталей (начиная от толщины 1,5 мм и более), имеющих на отдельных участках скопления металла.
Рассматриваемые способы уплотненного литья — кристаллизация под поршневым давлением и вариант этого процесса — штамповка жидкого металла — возникли, таким образом, в результате изыскания способов изготовления литых фасонных заготовок с применением высоких давлений. Указанные процессы отличаются от литья под давлением по своей кинематике, а также способностью уплотнять заготовки.
Механизм уплотнения металла в описываемых процессах одинаков, что же касается механизма формообразования, то он различен. В процессе кристаллизации под поршневым давлением формообразование происходит без перемещения и движения металла, залитого в форму; давление в основном предназначено для уплотнения залитого в свободном состоянии металла.
В зависимости от величины удельного давления и своевременного его поступления давление может в результате пластических деформаций способствовать получению четких и острых граней и чистоты поверхности.
В процессе штамповки жидкого металла формообразование происходит под давлением при перемещении металла под действием прессующего пуансона.