» » Дозировка и условия заливки металла в форму
24.04.2015

В процессе штамповки жидкого металла дозировка имеет большое технологическое и экономическое значение и должна быть рассмотрена как с точки зрения получения требуемых размеров заготовок и нужного качества металла, так и в отношении расхода металла.
Наблюдения над штамповкой различных деталей показали, что при значительном недостатке металла при хорошем заполнении верхних контуров в деталях образуются внутренние пустоты или рыхлости. Это объясняется свойством металла устремляться под давлением с большой скоростью в сторону, обратную хода пуансона, образовывать у стенок формы и в соприкосновении с пуансоном первоначальный слой (каркас заготовки) и заполнять прежде всего и более, отчетливо вышележащие полости, после чего идет заполнение металлом образовавшегося каркаса.
Если доза залитого металла находится на низшем пределе, то всякое промедление в подаче давления может отразиться на увеличении толщины перемычки за счет заполнения каркаса с образованием неплотности.
Детали, отлитые при некотором избытке металла, всегда отличаются плотностью. Поэтому целесообразно работу вести при небольшом избытке металла.
При изготовлении деталей с большой центральной полостью избыток металла может привести к различным результатам.
В конструкции формы, показанной на фиг. 225, наружные контуры детали (главным образом по высоте H) всегда одинаковы, так как верхние, торцы втулки выполнены в матрице. Здесь неточность дозировки отразится только на толщине перемычки а, которая увеличится до а1.
Если основание детали и все ее стороны оформляются в матрице 1, а верхний торец и внутренняя поверхность пуансоном 2 (фиг. 226), то избыток металла отражается как на толщине дна — перемычки а, так и на общей высоте детали H, которые получаются соответственно равными а1 и H1.
Избыток металла на фиг. 225 и 226 показан штриховкой в клетку.
Дозировка и условия заливки металла в форму

Колебание толщины дна (в данном частном случае) не является существенным; увеличение же высоты всей детали нежелательно, так как это увеличивает трудоемкость механической обработки.
При применении телескопических пуансонов (фиг. 222 и 224) этот недостаток может быть устранен.
При изготовлении деталей без полостей, когда верхний торец не может быть выполнен в матрице, неточность дозировки отражается на общей толщине (высоте) детали.
При изготовлении деталей с несквозными полостями, не имеющими переменных поперечных сечений, неточность дозировки устраняется простой механической обработкой.
При несквозных полостях с переменным поперечным сечением и со сложной конфигурацией, механическая обработка усложняется, поэтому точность дозировки приобретает особо важное значение. Нa фиг. 227 схематически показано штриховкой влияние неточной дозировки на конфигурацию внутренней поверхности детали с несквозной полостью.
Дозировка и условия заливки металла в форму

Для получения точности внутренней поверхности у подобных деталей применяются телескопические пуансоны. Участки А выполняются наружной частью телескопического пуансона, участок Б — внутренней частью; неточность дозировки отразится только на толщине дна.
Для определения лучших способов дозировки было изучено влияние различных способов на геометрию и качество заготовок.
Дозировка с помощью боковых резервуаров. Дозировка с помощью боковых резервуаров (фиг. 228) заключается в том, что заполнение резервуаров 2 через каналы 1, расположенные ка уровне жидкого металла, производится до подачи давления на металл.
Избыточный металл стекает через каналы в резервуар и, таким образом, к началу прессования в полости имеется точный объем металла. При данном методе дозировки основная задача состоит в том, чтобы металл в канале 1 после заполнения резервуара 2 затвердел до начала прессования и изолировал резервуар от остальной массы металла.
Опыты показали, что при толщине в 1,5 мм металл самотеком в резервуар не идет. При увеличении толщины канала до 3 мм металл начинает течь, но, быстро загустев в канале, перестает поступать в резервуар. При подаче давления прорывается пленка загустевшего металла в канале и заполнение резервуара происходит под давлением (принудительно), причем это происходит за счет уменьшения плотности штампуемой детали.
Дозировка и условия заливки металла в форму

При увеличении толщины канала до 5 мм весь избыточный металл стекает в резервуар, однако металл в канале не затвердевает и при прессовании происходит заполнение всего объема резервуара под давлением за счет уменьшения плотности штампуемой детали.
Чтобы предупредить течение металла в резурвуары под давлением, необходимо после выхода избыточного металла перекрыть канал, соединяющий полость матрицы с резервуаром.
Достигается это устройством подвижного дна-штемпеля в матрице, поддерживаемого на заданном уровне пружиной малой мощности. При поступлении прессующего пуансона на металл пружина сжимается под действием основной массы металла.
Описанный метод может быть практически осуществлен при изготовлении деталей среднего размера (весом около 1 кг и выше). В мелких деталях металл быстро загустевает и плохо течет в резервуар.
Дозировка с помощью облоя осуществляется с помощью резервуара 2 в виде кольца в верхней части матрицы 3 концентрически к пуансону 1. Резервуар имеет постоянный объем и соединяется с рабочей полостью щелевым кольцевым каналом толщиной 0,5 мм (фиг. 229).
Дозировка и условия заливки металла в форму

Опыт показал, что при интенсивном течении металла вверх в первую очередь даже при недостатке металла заполняется резервуар, если щелевой канал имеет толщину не менее 0,5 мм.
Дозировка с помощью облоя в верхней части формы может быть применена только при работе с металлом, подстуженным в матрице до жидко-твердого или твердо-жидкого состояния.
Дозировка с помощью облоя, образуемого после формирования контуров детали применялась при изготовлении деталей с дном, у которых наружная высота и глубина полости должны иметь точные размеры (фиг. 230). Последнее достигается тем, что прессование идет при постоянном конечном положении прессующего штока пресса, чем обеспечивается постоянная высота детали и глубина ее полости, а также четкое выполнение контуров под давлением. Давление перестает действовать в момент окончания заполнения, когда шток пресса придет в конечное положение (например, когда корпус 3 пуансона сядет на торец матрицы 5).
Дозировка и условия заливки металла в форму

Деталь изготовляется с кольцевым облоем, расположенным над рабочей полостью концентрически к пуансону 6. Облойный резервуар сверху перекрыт крышкой 4, которая в зависимости от объема избыточного металла может подниматься вверх, сжимая пружину 1 компенсатора 2, включаемого в тог момент, когда избыточный металл потечет в облойный резервуар.
В данном случае формообразование происходит под давлением, величина которого соответствует мощности пресса, уплотнение же металла (после заполнения) производится под давлением, соответствующим мощности пружины компенсатора.
Опыты показали, что деталь, имеющая в нижней части местное скопление металла, получается при применении компенсатора без газовых раковин и воздушных включений, но с небольшой замкнутой усадочной раковиной. Это объясняется тем, что высокое давление пресса перестает действовать в момент окончания формообразования и что малая мощность пружины компенсатора недостаточна для принудительного питания усадочной раковины, тем более что в данном случае питание массивной части должно происходить через тонкие сечения (см. фиг. 230). При изготовлении данной детали без компенсатора (с переменной глубиной полости) усадочная раковина устраняется, несмотря на увеличение массы металла на участке его скопления.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
1) Для деталей типа втулок, у которых дно служит лишь особого рода литниковым ходом и подлежит удалению при механической обработке, наиболее рациональной является дозировка мерной ложкой, дающая колебания в толщине удаляемого дна в 1—3 мм.
2) Применение для избыточного металла различных резервуаров с постоянным объемом не дает положительных результатов и приводит к нечеткому выполнению контуров и к неплотности заготовок,
3) Дозировка с помощью компенсаторов при облойных резервуарах переменного объема обеспечивает получение постоянных размеров полости и основания деталей, но влияет на уменьшение их плотности, так как уплотнение в этом способе зависит от сравнительно небольшого усилия пружины компенсатора.
Этот способ дозировки может быть применен для равностенных деталей, у которых наружная высота и глубина полости должны иметь точные размеры, получить которые путем механической обработки затруднительно.
Условия заливки металла в форму

Струя металла, заливаемого в форму при кристаллизации под давлением и штамповке жидкого металла, не должна попадать на направляющее отверстие формы, так как при этом застывшие брызги металла помешают свободному движению пуансона и вызовут задиры на нем. Для этого заливка должна производиться направленной струей из ковша или ложки, имеющих удлиненный острый носик. Металл должен быть тщательно очищен от шлака.
Ложка или ковш должны быть нагреты докрасна, что предохраняет металл от остывания при передаче его из печи в форму; кроме того, при нагретой ложке значительно сокращается толщина корочки — настыли на дне, идущей в отход.
Хорошие результаты для правильного направления струи металла дает фиксация ложки на верхней части формы во время заливки.