Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Кроме своего основного преимущества, заключающегося в возможности получения сложнейших отливок с рельефными контурами с толщиной стенок от 0,8 мм и выше, литье под давлением имеет еще ряд ценных преимуществ по сравнению с другими способами литья.
Рассмотрим главные из них.
Качество поверхности отливок. Чистота поверхности отливки зависит от рабочей поверхности полированной формы и практически соответствует 5—6-му классу чистоты (5—6) по ГОСТ 2789—51.
Получение чистоты поверхности одинакового класса механической обработкой и литьем под давлением нельзя расценивать только с точки зрения уменьшения стоимости и трудоемкости обработки. При станочной обработке снятие высокопрочной литейной корочки значительно понижает эксплуатационную стойкость и износоустойчивость деталей.
Строение металла. Недостатком литья в песчаные формы является медленное затвердевание отливки. Это обусловливает крупнозернистое строение металла со всеми свойственными ему недостатками (из которых главный — снижение прочности).
При литье в обычные металлические формы металл, соприкасаясь с формой, затвердевает быстрее, отчего его механические свойства улучшаются.
При литье под давлением, в котором большая скорость впуска металла сочетается с высоким давлением, а также со значительной массой формы (по отношению к массе заливаемого металла), металл охлаждается чрезвычайно быстро.
В результате этого в отливке образуется весьма большое число центров кристаллизации и она приобретает чрезвычайно мелкозернистую макроструктуру, что значительно повышает прочность металла (на 25—40% по сравнению с литьем в песчаные формы). Так, например, сплав AЛ2, имеющий при литье в песчаные формы предел прочности около 16 кг/мм2, приобретает при литье под давлением прочность не менее 22 кг/ммг.
Особой мелкозернистостью и высокой износоустойчивостью отличается литейная корочка, получаемая при соприкосновении металла с металлической формой.
По мере увеличения толщины стенок отливки в ее сердцевине может образоваться менее плотная структура, превосходящая, однако, по степени измельчения зерна структуру, полученную литьем в песчаную или в обычную металлическую форму.
Идентичность размеров. Кроме высокой точности, доходящей в литье под давлением до 5-го класса, а по отдельным размерам до 4-го и 3-го классов, обеспечивается идентичность размеров отливок. Из сравнения размеров мелких зубчатых колес, полученных литьем под давлением, с размерами зубчатых колес, у которых зуб был изготовлен фрезерованием, ясно, что у литых зубчатых колес, где не сказывается износ режущего инструмента, размеры зуба закономерно повторяются на всех отливках.
Благодаря постоянству размеров в значительном ряде случаев при отливке деталей корпусного и коробчатого типа в процессе литья наносятся базы (керны или мелкие отверстия).
Коррозионная стойкость и гидравлическая герметичность. При наличии прочной непроницаемой поверхностной корочки, имеющей повышенную плотность и твердость, повышается коррозионная стойкость деталей, полученных литьем под давлением, и обеспечивается их гидравлическая герметичность.
Высокая производительность. По производительности процесс литья под давлением далеко превосходит не только все существующие способы литья, но и все способы изготовления подобных деталей путем обработки металла, включая даже холодную штамповку сложных деталей, изготовляемых в две и больше операций. Это достигается не только благодаря высокой производительности машин, но также в результате устранения дальнейшей механической обработки отливок и возможности применять многоместные формы.
Возможность изготовления особо сложных деталей. Современная техника литья под давлением позволяет изготовлять детали весьма сложной конфигурации, которые очень трудно, а иногда невозможно получить обычными способами механической обработки.
Только благодаря освоению литья под давлением стало возможным получать в серийном порядке с помощью одной операции таких изделий, как сложные тонкостенные детали корпусного и коробчатого типа с большим количеством приливов, детали счетчиков и карбюраторов (например, диффузоры) и т. п.
Недостатки процесса. К основным недостаткам литья под давлением, ограничивающим в отдельных случаях область его применения, относятся:
1. Возможность образования в отливках мелких воздушных включений, что вызывается трудностью удаления воздуха из полости формы в весьма короткое время заполнения (0,2—0,1 сек.). Количество этих включений зависит от толщины стенок отливки; в тонкостенных отливках они незначительны или практически отсутствуют. По мере увеличения толщины стенок отливок количество воздушных включений возрастает и расценивается как незначительное уменьшение сечения (примерно на 1—3%).
2. При сравнительно небольшой скорости движения прессующего пуансона и постоянной (установленной для каждой отливки) объемной скорости заполнения большая линейная скорость впуска металла в форму, необходимая для хорошего заполнения, достигается уменьшением сечения впускного литника. Такой литник затвердевает раньше, чем отливка, и отсекает ее от источников питания и давления. Таким образом, избыточный металл, находящийся в камере сжатия не может быть использован для компенсации усадки, а большое давление не может быть передано на отливку во время ее затвердевания для уплотнения металла.
Этим предопределяется область применения литья под давлением для тонкостенных и равностенных деталей, отвердевающих очень быстро и одновременно на всех участках.
3. При большой скорости впуска металла образуются завихрения, способствующие захвату воздуха, а струя жидкого металла, поступающая в форму с большой скоростью, вызывает быстрый износ формы (эрозионное действие).
4. Одновременно с увеличением прочности металла немного уменьшаются его пластические свойства (например, относительное удлинение), что не дает возможности применить процесс для деталей, работающих при значительных динамических нагрузках и вибрациях.
Указанные недостатки, происходящие в большинстве случаев в результате неправильного конструирования деталей или применения неправильной технологии, в практических условиях не служат причиной отказа от литья под давлением»
При применяемых в настоящее время режимах литья и литниковых системах эти недостатки сведены до минимума и практически не влияют на эксплуатационные свойства большинства тонкостенных деталей.