Литьё под давлением – это процесс получения отливок в металлических пресс-формах, при котором подача расплавленного металла в полость формы и формирование отливки осуществляются под действием специально создаваемого значительного давления, достигающего 100 МПа и более. Сильное давление на расплав обуславливает высокую скорость движения потока металла в пресс-форме, которая может доходить до 120 м/с. Форма заполняется за десятые или сотые доли секунды, что позволяет получать отливки с толщиной стенки менее 1 мм. Высокая интенсивность теплового взаимодействия между расплавом и металлической пресс-формой способствует измельчению структуры в поверхностных слоях отливки и повышению её прочности. Вместе с тем, высокая скорость заполнения формы не позволяет воздуху и продуктам разложения смазки полностью удалиться из полости, в результате чего они могут попадать в расплав и приводить к образованию газовоздушных пор, снижающих плотность, герметичность и пластичность отливок.
|
|
Рис. 3.22. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с холодной камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки; в – раскрытие пресс-формы и удаление отливки из её полости: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – разливочный ковш; 8 – расплавленный металл; 9 – отливка |
Литьё под давлением в основном используют для цветных металлов и сплавов и осуществляют на специальных машинах, которые подразделяют на машины с холодной или горячей камерой прессования.
Пресс-форма машины с холодной камерой прессования (рис. 3.22- а) состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 полуформ, а также металлического стержня 3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя 4, необходимого для извлечения отливки. Перед заливкой пресс-форму обычно нагревают до температуры 100–300°С и наносят на рабочие поверхности защитную огнеупорную смазку, предотвращающую приваривание отливки. Затем внутрь камеры прессования 5, запертой с правой стороны плунжером 6, через окно с помощью разливочного ковша 7 наливают порцию расплавленного металла 8. После этого к плунжеру 6 (рис. 3.22- б) прикладывается давление, вызывающее движение плунжера влево и последовательное запирание окна для заливки металла и запрессовку расплава в полость пресс-формы с образованием отливки 9. Для уменьшения усадочной пористости в конечный момент прессования применяется подпрессовка расплава, давление которой может достигать величины 500 МПа. Важно заметить, что подпрессовка эффективна только при условии, что время нарастания давления меньше времени затвердевания расплава.
|
|
После полного затвердевания отливки 9 (рис. 3.22- б) подвижная полуформа 1 вместе со стержнем 3 и удерживаемой им отливкой 9 перемещаются влево, раскрывая пресс-форму. Вслед за этим стержень 3 поднимается вверх (рис. 3.22- в), и выталкиватель 4 выталкивает отливку 9 из полуформы 1.
Рис. 3.23. Изготовление отливки литьём под давлением на машине с горячей камерой прессования: а – заливка порции расплавленного металла в камеру прессования; б – подача расплава плунжером в полость пресс-формы и формирование отливки: 1 – подвижная полуформа; 2 – неподвижная полуформа; 3 – стержень; 4 – выталкиватель; 5 – камера прессования; 6 – плунжер; 7 – обогреваемый тигель; 8 – расплавленный металл; 9 – впускное отверстие; 10 – отливка |
Пресс-форма машины с горячей камерой прессования (рис. 3.23- а) тоже состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 полуформ, а также металлического стержня 3, служащего для образования полости в отливке, и выталкивателя 4, необходимого для извлечения отливки. Но камера прессования 5, снабжённая плунжером 6, расположена в данном случае внутри обогреваемого тигля 7, содержащего расплавленный металл 8, который через впускное отверстие 9 заполняет и внутреннюю полость камеры прессования 5. При движении плунжера 6 вниз отверстие 9 перекрывается (рис. 3.23- б), и расплав под давлением порядка 30 МПа заполняет полость пресс-формы, образуя отливку 10. После затвердевания отливки плунжер 6 возвращается в исходное положение, остатки расплавленного металла сливаются из канала в камеру прессования 5, а отливка 10 удаляется из полости пресс-формы аналогично рис. 3.23- в.
Литьё под давлением обладает высокой производительностью, обеспечивает высокую точность размеров отливок, малую шероховатость поверхности и либо полностью устраняет необходимость механической обработки, либо сводит её к минимуму.
Недостатками этого способа являются высокая стоимость, сложность изготовления, ограниченный срок службы пресс-форм и прессового оборудования, а также опасность появления воздушной пористости и трещин в отливках.