Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Данный метод применяется главным образом для изготовления массивных и толстостенных отливок из различных цветных сплавов и чугуна.
Сущность процесса состоит в том, что залитый в металлическую открытую форму в свободном состоянии жидкий металл подвергается давлению под гидравлическим прессом для уплотнения отливки. Давление передается пуансоном, перекрывающим открытую полость формы и действующим на верхнюю торцевую часть заготовки в течение всего периода времени, необходимого для окончания кристаллизации.
Формообразование происходит без перемещения и движения металла, залитого в форму; давление в основном предназначено для получения четких контуров у залитой заготовки и для уплотнения металла.
Благодаря применению давления в процессе кристаллизации сплава:
1) Значительно изменяется характер распределения усадочных пустот по сечению отливки, не давая усадке произвольно распространяться. Хотя давление и не влияет на величину объемной усадки сплавов, но под его действием происходит принудительное питание жидким металлом усадочных раковин и пустот, благодаря чему устраняются усадочные раковины и пористости и отпадает необходимость применения прибылей. Выход родного составляет 95—98 %.
На фиг. 171 показаны слитки, изготовленные методом кристаллизации под поршневым давлением (слиток 2) сравнительно со слитком, отлитым в металлическую форму без давления (слиток 1).
2) Внешнее давление на металл до начала его кристаллизации заставляет газы, находящиеся в жидком металле, остаться в растворе, благодаря чему отсутствуют газовые раковины и пористость.
3) Устраняется расслаивание сплава по удельному весу, а также обратная ликвация.
4) Затвердевание заготовки при кристаллизации под давлением идет очень быстро вследствие захолаживания жидкой сердцевины металлом, поступающим с вершины заготовки.
Благодаря действию давления на зеркало металла объемная усадка происходит главным образом за счет уменьшения высоты заготовки.
Размеры, перпендикулярные ходу прессующего пуансона, почти не уменьшаются, вследствие чего не образуется воздушной прослойки между формой и затвердевающей заготовкой. Тесное соприкосновение залитого металла с формой также в значительной степени способствует быстрой передаче тепла и резкому сокращению периода затвердевания слитка.
Практически сплошные заготовки диаметра до 150 мм затвердевают и выдаются из формы тотчас после подъема прессующего пуансона (через 40—150 сек. после заливки, в зависимости от диаметра). Скорость охлаждения сплава в период затвердевания и приложение давления являются основными факторами, определяющими качество литой заготовки.
5) При движении (перемещении) металла в период кристаллизации структура значительно измельчается. Происходит изменение как макроструктуры, так и микроструктуры, столбчатая структура превращается в мелкую равноосную.
Давление способствует повышению механических свойств сплавов. Чем выше удельное давление, тем более значительно изменяются структура металла и его механические свойства.
Когда заканчивается заполнение усадочных раковин, давление в зависимости от его величины может производить уплотнение металла, которое не прекращается до полного его затвердевания.
Низкое удельное давление (порядка 200—1000 кг/см2) оказывает небольшое влияние на уплотнение, и его влияние прекращается после устранения газовых и усадочных раковин и выравнивания структуры во всех зонах. При высоком давлении слиток подвергается пластическим деформациям — происходит спрессовывание межкристаллических микропор и общее уплотнение слитка. Чем выше давление, тем интенсивнее будет уплотнение, всегда сопровождающееся улучшением механических свойств отливок.
Подбор удельных давлений определяется назначением сплава. Если слиток предназначен для прокатки или горячей штамповки, то можно ограничиться малым давлением, направленным только на ликвидацию газовых и усадочных раковин. He следует также применять высоких давлений при отливке антифрикционных сплавов, так как в этих сплавах необходимо сохранить дендритное строение (дендритная ликвация), обусловливающее их антифрикционные свойства.
Высокое удельное давление нужно применять в тех случаях, когда слиток предназначается для ответственных поделок и при изготовлении фасонного литья.