» » Удельное давление на металла
24.04.2015

Давление является наиболее важным фактором, влияющим на Ece элементы технологического процесса: температуру заливки, допускаемую продолжительность времени выдержки металла в форме до подачи давления, а также на конечные результаты уплотнения отливки и улучшение механических свойств сплава.
Основным назначением давления является устранение газовой пористости и принудительное заполнение усадочных пустот и раковин.
Для устранения газовых раковин и пористости необходимо небольшое удельное давление (табл. 48), составляющее для отливок из алюминиевого сплава 3,5 кг/см2 (сверх атмосферного давления).
Опыты автора по литью чугунных слитков с кристаллизацией под давлением в песчаных формах показали, что при давлении от 2,5 до 4 кг/см2 газовая пористость устраняется.
Удельное давление на металла

При тех удельных давлениях, при которых на практике осуществляется процесс кристаллизации под поршневым давлением, при своевременном приложении давления, газовые раковины полностью устраняются.
Опыты автора по отливке массивных слитков из отходов алюминиевого сплава (стружка, сплески), насыщенных вследствие хранения на воздухе и в сыром помещении водными окислами и содержащих ряд примесей (свыше 5% Fe), показали, что при обычном литье в металлическую форму заготовки имеют сплошные точечные раковины (фиг. 176), а при кристаллизации под поршневым давлением они получаются без раковин (фиг. 177). Одновременно увеличиваются плотность с 2,82 (при обычном литье) до 3,06 и твердость с 65 до 85 единиц по Бринеллю.
Удельное давление на металла

Устранение газовой пористости, как было указано, достигается тем, что большую часть газов оставляют в твердом растворе, что вызывает повышение твердости и небольшое понижение пластичности сплава.
В связи с тем, что слитки, получаемые методом кристаллизации под поршневым давлением, предназначаются главным образом для горячей обработки давлением, автором была произведена проверка пластичности сплавов ЛМцА57-3-1 и БрАЖМц10-3-1,5 в условиях ковки под штампами на молотах, горячей штамповки в закрытых штампах, протяжки через очко на прессах и глубокой вытяжки.
Наблюдения в процессе валового производства показали, что заготовки из слитков, отлитых с кристаллизацией под поршневым давлением, лучше текут в полости штампа и через очко, чем заготовки -из деформированного металла, полученные из кованых слитков или из слитков, изготовленных в металлических формах обычным способом.
Для устранения усадочной пористости и раковин необходимы более значительные удельные давления. Чтобы протолкнуть металл в полости, заключенные между ветвями дендритов, преодолевая при этом капиллярные силы, которые препятствуют такому питанию, нужны значительные усилия. По мере прорастания кристаллических «мостов» питание усадочных пустот за счет перемещения жидкого (но теряющего свою подвижность) металла под действием давления делается все более затруднительным и, наконец, становится невозможным.
Нужное при этом удельное давление будет тем больше, чем меньше диаметр заготовки. По мере увеличения ее диаметра при большой массе металла головная часть заготовки более длительно находится в жидком состоянии.
Наименьшие значения удельного давления для безоловянных медных сплавов с малым интервалом затвердевания (бронза БрАЖ9-4 и латунь ЛМц57-3-1), определенные в лабораторных условиях на гидравлическом прессе мощностью 10 г, приведены на фиг. 178, из которой видно, что требуемое удельное давление при увеличении диаметра заготовки уменьшается по закону гиперболы.
Удельное давление на металла

При правильном соблюдении технологического процесса (своевременная подача давления, поддержание установленной температуры металла и достаточная выдержка под давлением) при указанных значениях удельного давления усадочные раковины полностью устраняются.
При недостаточно высокой температуре металла или при несвоевременной подаче прессующего пуансона нужно весьма значительное удельное давление для запрессовки загустевающего металла в образующуюся усадочную полость; оно должно быть тем выше, чем ниже температура заливаемого металла или чем дольше выдержка залитого металла в форме до поступления давления.
На фиг. 179 показана полученная в лабораторных условиях зависимость требуемого удельного давления от продолжительности выдержки между окончанием заливки и началом прессования слитков диаметром 100 мм из бронзы БрАЖ9-4, залитой при температуре 1100—1120°.
Удельное давление на металла

Чтобы в производственных условиях чрезмерно не уменьшать температурного интервала для изготовления отливок и чтобы небольшое замедление в подаче прессующего пуансона не могло влиять на результаты прессования, следует применять удельные давления, более высокие, чем установленные в лабораторных условиях (фиг. 180).
Удельное давление на металла

В табл. 49 приводятся результаты исследования макроструктуры в головной части слитков, отлитых при различном удельном давлении. При постоянной мощности пресса (20 г) удельное давление повышалось по мере уменьшения диаметра слитка.
Удельное давление на металла

При изготовлении заготовок из бронз с большим интервалом затвердевания, когда заготовка должна быть уплотнена на всю глубину, удельные давления должны быть увеличены на 75—100% по сравнению с данными фиг. 180.
Применение указанных удельных давлений не может встретить затруднений, так как они могут быть получены на гидравлических прессах мощностью от 50 г и выше.
Работа с очень большими давлениями значительно усложняет процесс вследствие необходимости применения форм с высокой прочностью, заглушек для дна изложниц и надежного крепления их к столу пресса, а также ряда мероприятий по технике безопасности.
При применении очень больших давлений увеличивается износ форм вследствие более тесного контакта формы с металлом. При наличии дефектов на внутренней поверхности форм могут иметь место привары.
Высокие удельные давления целесообразно применять только в случаях, когда от заготовки требуются особенно высокие механические свойства или герметичность при очень высоких давлениях.
Применение малого (недостаточного) удельного давления усадочных раковин не устраняет, но оно устраняет газовые раковины, способствует повышению механических свойств и применяется на практике для изготовления небольших заготовок, в которых растачивается центральное отверстие.
При недостаточном удельном давлении, когда усадочная раковина не устраняется и над ней образуется мост, объемная усадка и увеличение усадочной раковины продолжаются, несмотря на приложение давления и потому в последней образуется разрежение. Одновременно с ростом усадочной раковины из раствора выделяется газ; находясь под положительным давлением, он направляется в полость усадочной раковины. При определенном количестве газа и парционального давления он распирает замкнутую усадочную раковину, придавая ей сферическую форму.