» » Температура металла и формы
24.04.2015

Температура металла. Опыты по изготовлению штамповкой жидкого металла тонкостенных деталей толщиной 6—7 мм при различном перегреве марганцевой латуни ЛМцА57-3-1 в интервале температур от 850 до 1000° и силумина от 580 до 720° показали, что заливка металла в сравнительно большом диапазоне температур незначительно отражается на его макроструктуре. При механической обработке также не обнаружено пороков. Высокое давление преобладает над влиянием остальных факторов и при изготовлении тонкостенных деталей позволяет работать в широком температурном интервале. Однако на практике во всех случаях, особенно при изготовлении толстостенных деталей, следует вести работу на предельно низких температурах, что способствует повышению стойкости металлических форм, уменьшению величины усадки и сокращению количества заливов и заусенцев в зазорах между пуансоном и матрицей.
При изготовлении заготовок с толщиной стенок 8 MM и выше, особенно в тех случаях, когда уплотнение производится с помощью только гидродинамического давления, заливка при чрезмерной температуре (например, при 940—1000° для сплава ЛМцА57-3-1) приводит к образованию небольших усадочных раковин или утяжин на внутренней поверхности, где металл отвердевает в последнюю очередь.
Это можно объяснить увеличением абсолютной усадки металла при высокой температуре и увеличением продолжительности его затвердевания, когда гидродинамическое давление, действующее в течение незначительного отрезка времени, не может произвести необходимого уплотнения.
В тех случаях, когда уплотнение производится с помощью гидростатического давления, действующего на поверхность или на торцы заготовки до момента окончания затвердевания металла, усадочные пороки можно полностью устранить путем увеличения времени выдержки металла под давлением.
При этом необходимо учитывать, что при длительном прессовании значительно усиливается охват пуансона металлом. Для снятая заготовки с пуансона необходимы достаточная мощность пресса на подъем и применение съемников. На практике во избежание охвата (вследствиа чего невозможно снять заготовку с пуансона) в ряде случаев приходится сокращать продолжительность прессования, что уменьшает степень уплотнения металла.
С этой точки зрения необходимо производить штамповку при белее низкой температуре металла, особенно в тех случаях, когда уплотнение производится в основном с помощью гидродинамического давления.
При температуре сплава ЛМцА57-3-1 в раздаточной печи от 850 до 920° усадочные дефекты не наблюдались. Опыты со штамповкой металла в жидко-твердом состоянии показали, что формообразование идет вполне удовлетворительно; детали отличаются плотностью и лишены литейных пороков.
Недостатком при работе с жидко-твердым металлом является трудность дозировки, а также необходимость увеличения удельного давления.
Если при отливке крупных толстостенных деталей из технологических соображений (например, уменьшение гидравлического удара у детали с большой площадью) необходимо производить отливку из жидко-твердого металла, то целесообразнее доводить залитый в жидком состоянии металл до этого состояния в матрице.
Опыт работы с различными алюминиевыми и медными сплавами показал, что для штамповки жидкого металла наилучшие результаты получаются при заливке металла при низких температурах, соответствующих тем, которые приняты для изготовления толстостенных отливок и слитков в случае их заливки в металлические формы.
Температура формы. Влияние температуры формы сказывается на чистоте поверхности деталей и стойкости форм.
Пороки поверхности, особенно у некоторых безоловянистых медных сплавов (например, марганцовых латуней и алюминиевых бронз), склонных к образованию окисных плен глубокого залегания, вызывают необходимость в увеличении припусков на механическую обработку.
Влияние температуры формы изучали, наблюдая за чистотой поверхности и за макроструктурой заготовок, изготовленных при различной температуре формы.
Температуру разогрева формы измеряли постоянно вмонтированной в подвижную часть формы (с вертикальной плоскостью разъема) контактной хромель-алюмелевой термопарой перед каждой заливкой.
Температура форм составляла: для марганцевой латуни ЛМцА57-3-1 100—150, 150—250 и 250—350°, а для силумина 100—150, 150—250 и 250—270°.
Заливка латуни ЛМцА57-3-1 производилась при 900—950°; силумина при 600—650°.
В обоих случаях скорость прессования была 0,3 м/сек; выдержка под давлением деталей типа втулок с толщиной стенок в 6 мм продолжалась около 5 сек.
Рассмотрение макроснимков показало, что нагрев формы в данном температурном диапазоне не влияет на внешнюю и внутреннюю поверхности заготовок как снаружи, так и на глубине 1—1,5 мм (после снятия припуска на обработку).
Правильный нагрев формы предохраняет залитый металл от быстрого затвердевания по периферии и дает возможность получить заготовки с чистой поверхностью, без внутренних пороков на участках, близких к периферии.
При температуре разогрева формы ниже 50° металл, соприкасаясь с металлической формой, интенсивно охлаждается, быстро образуя кристаллическую корочку, насыщенную окисными пленами. Для деформации этой корочки нужны большие удельные давления.
Чрезмерный нагрев формы приводит к привариванию или налипанию металла; например, при работе с алюминиевыми сплавами нагрев формы выше 300° приводит к алитированию рабочей поверхности формы.
Стойкость форм также в значительной степени зависит от регулирования теплового режима формы в различных ее слоях начиная от рабочей поверхности, соприкасающейся с жидким металлом, и кончая наружной частью формы.
Равно как и в литье под давлением, внутренняя поверхность формы нагревается больше, чем наружная. Однако разность объемных изменений, приводящая в литье под давлением к образованию трещин разгара, в процессе штамповки жидкого металла значительно меньше. Объясняется это тем, что распределение температур по поперечному сечению формы одинаковое, а также тем, что металл более значительное время выдерживается в форме, что способствует выравниванию температуры во всех ее слоях по высоте формы.
Тем не менее общий нагрев форм при штамповке жидкого металла достаточно велик, что и приводит к перегреву форм выше допускаемой температуры. Для устранения этого и для обеспечения бесперебойной работы необходимо устройство в формах водяного охлаждения, включаемого в интервалах между операциями.
He менее важное значение имеет правильный нагрев пуансона. При недостаточно нагретом пуансоне снятие с него заготовки затруднительно, так как сокращение объема при усадке более значительно у залитого жидкого металла, чем у пуансона.
Перегрев пуансона приводит к налипанию металла и также затрудняет выемку пуансона из отливки.
Опыт работы показывает, что пуансон должен быть нагрет до температуры 200—250° при работе с медными сплавами и до 150—200° при работе с алюминиевыми сплавами.