2015-02-04
1136
К специальным способам литья относятся следующие: под давлением, в кокиль, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и др.
3.6.1 Литье под давлением.
Сущность этого способа литья заключается в том, что расплав металла подается в стальные пресс-формы под давлением до 700 МПа. Для литья под давлением используют специальные машины: с холодной камерой прессования (тигель с расплавом отделен от машины) и горячей камерой прессования (тигель с расплавом встраивается в машину). Подача жидкого металла в камеру прессования производится автоматически магнитодинамическими и другими заливочно-дозирующими устройствами. Этим способом получают отливки с высокой точностью размеров, низкой шероховатостью поверхности и минимальными припусками на механическую обработку.
Важнейшая задача при конструировании отливок - определение рациональной плоскости разъема пресс-формы и возможность формирования отверстий с помощью подвижных и неподвижных стержней. При этом способе литья соблюдение принципа направленности затвердевания затрудняется в связи с высокими скоростями кристаллизации, поэтому конструкция отливки должна быть такой, чтобы металл затвердел по всем её сечениям одновременно. Этому требованию удовлетворяет равновесная конструкция с минимально возможной толщиной стенки. Рекомендуемые толщины стенок приведены в табл. 3.5.
|
|
|
Величина технологических уклонов зависит от вида сплава и толщины стенки отливки. Уклоны внутренних и наружных поверхностей определяют по табл. 3.6.
Минимальный диаметр отверстий, получаемых в отливках из цинковых сплавов, 1,5 мм при глубине отверстия 6 - 10 мм, - алюминиевых и магниевых 2,5 мм при длине 3 - 4 мм, медных 5 мм при длине до 10 мм. В отливках из медных сплавов литьем можно получать отверстия диаметром до 2,5 мм при глубине не более 2,5 диаметров. При этом конструктивный уклон подвижных стержней должен быть 2° - 3° 30', а неподвижных 4 - 5°.
3.6.2 Литье в кокиль.
Сущность этого способа состоит в том, что жидкий металл подается в металлическую форму, называемую кокилем, под действием гравитационных сил.
Преимуществами этого способа литья по сравнению с литьем в песчаные формы являются повышенные (на 20 %) механические свойства сплавов, более низкая (на 20 %) себестоимость процесса, меньшая (в 2 раза) трудоемкость механической обработки отливок, а также более высокая производительность труда. Недостаток - высокая трудоемкость изготовления металлических форм и стержней.
При конструировании отливок минимальную толщину их стенок в зависимости от сплава рекомендуется принимать по табл. 3.7. Толщина стенок алюминиевых сплавов отливок также зависит от марки сплава (табл. 3.8). Толщина внутренних стенок и ребер должна быть равна 0,6 - 0,7 толщины наружных стенок. Уклон ребер жесткости назначают 8 - 10°, а уклон внутренних полостей, образуемых металлическими стержнями, - не менее 6°. Предельные значения диаметров и длин отверстий в деталях, получаемых литьем в кокиль, приведены в табл. 3.9.
|
|
|
3.6.3 Литье по выплавляемым моделям.
Особенностью этого способа является получение отливок по разовым моделям (выплавляемым, выжигаемым, растворимым) в многослойных, неразъемных огнеупорных формах, подвергнутых прокаливанию и заливаемых в горячем или охлажденном состоянии. Способ позволяет изготовлять отливки очень сложной конфигурации, с высоким качеством поверхности.
Таблица 3.7
Минимальная толщина стенок отливок
| Материал | Площадь поверхности стенки, см2 | Минимальная толщина стенки, мм. |
| Чугун | До 5 25 - 125 | 6 - 7 |
| Сталь Магниевые сплавы Алюминиевые сплавы Бронза | 25 - 125 До 30 До 30 До 30 | 3 - 4 4 - 6 |
Таблица 3.8
Минимальная толщина стенок отливки из алюминиевых сплавов, мм.
| Площадь стенки, см2 | АЛ2 | ЛЛ9, АЛ 11 | АЛ8, АЛ13 |
| 100 - 250 250 - 900 Св. 900 | 2,2 2,5 3,5 | 3,0 3,5 4,0 | 4,0 4,5 |
Таблица 3.9
Диаметры отверстий в отливках и их глубина
| Сплавы | Минимальный диаметр, мм. | Максимальная глубина отверстий, мм. | |
| глухих | сквозных | ||
| Алюминиевые, магниевые и цинковые Медные |
Таблица 3.10
Минимальная толщина стенок отливок (литье по выплавляемым моделям)
| Сплавы | Размеры отливки, мм. | ||||
| 10 - 50 | 50 - 100 | 100 - 200 | 200 - 350 | Св. 350 | |
| Сталь углеродистая Чугун Алюминиевые Магниевые Медные Цинковые | 1,0 1,5 1,0 | 1,5 2,0 1,5 | 2,5 2,0 2,5 2,5 2,5 2,0 | 3,0 2,5 3,0 3,0 3,0 2,5 | 4,0 3,5 3,5 3,5 3,5 3,0 |
Таблица 3.11
Наименьшая толщина стенок отливок при литье в оболочковую форму
| Сплавы | Наибольший габаритный размер отливок мм. | ||||
| 50 - 100 | 100 - 200 | 200 - 350 | 350 - 500 | До 1500 | |
| Чугун Сталь Алюминиевые Магниевые Цинковые Медные Бронзы оловянные | 2,5 – 3,5 2,5 - 4,0 2,5 - 4,0 2,5 - 4,0 2,0 - 4,0 2,5 - 4,0 1,5 - 2,0 | 2,5 - 4,0 3,0 - 3,5 3,0 - 5,0 3,0 - 4,0 2,5 – 3,5 3,0 - 4,0 2,0 – 3,0 | 3,0 - 4,5 3,5 - 6,0 4,0 - 6,0 3,5 - 5,0 3,0 - 4,0 3,5 - 5.0 2,5 - 3,5 | 4,0 - 5,0 5,0 - 7,0 4,0 - 7,0 4,0 - 6,0 3,5 – 5,0 4,0 – 6,0 3,0 - 4,0 | 8,0 – 10,0 8,0 - 12,0 7,0 - 10,0 5,0 - 7,0 4,0 – 6,0 |
При конструировании отливок учитывают следующие их особенности. Наименьшая толщина стенок отливок по выплавляемым моделям, которая может быть выполнена без применения специальных условий заливки (вакуумное всасывание, центробежное литье, литье под низким давлением), 1 - 2 мм. Наиболее распространена толщина стенки отливки 2 - 5 мм. Тонкие стенки могут выполняться только при определенной площади их поверхности (не более 75 х 75 мм), так как в противном случае происходит коробление стенок формы. Толщину стенок отливок, получаемых литьем по выплавляемым моделям из различных сплавов, выбирают с учетом минимально допустимых ее значений (табл. 3.10).
В длинных плоских стенках, имеющих площадь более 100 см2, следует предусматривать технологические отверстия диаметром 10 - 20 мм. При конструировании пазов в отливках необходимо, чтобы расстояние между выступами или ребрами, образующими ширину и глубину паза, для цветных сплавов было не менее 1 мм, а для стали - не менее 2,5 мм. Необходимо избегать внутренних полостей, усложняющих изготовление моделей и требующих изготовления стержней. Внутренняя полость отливки должна иметь выходные отверстия, достаточные для того, чтобы прочно соединять внешние и внутренние стенки формы.
В рациональном варианте конструкции отливки внутренние полости соединены и образуют общую полость, что обеспечивает необходимую устойчивую связь внутренней стенки формы с наружной. Внутренние полости должны иметь выходные отверстия для удаления остатков формы при очистке отливок. Выполнение резьбы литьем по выплавляемым моделям представляет большие трудности, особенно при мелком шаге (усложняется изготовление моделей, а на отливках в углублениях резьб возникают дефекты в виде металлических приливов).
|
|
|
При литье по выплавляемым моделям желательно, чтобы деталь имела одни и те же базовые плоскости для изготовления и проверки пресс-форм и для механической обработки детали. Базовые поверхности должны образовываться минимальным числом элементов пресс-формы, желательно - одним элементом, например, в случае, если они расположены в одной плоскости пресс-формы.
3.6.4 Литье в оболочковую форму.
При этом способе литья заливку металла производят в оболочковые песчано-смоляные формы, которые позволяют устранить недостатки, свойственные толстостенным песчаным формам (большой расход формовочных материалов, низкая скорость затвердевания). Эти формы имеют небольшую толщину стенок (6 - 8 мм), высокое значение временного сопротивления (до 6 МПа), что объясняется использованием в качестве связующего материала термореактивных смол, которые в процессе нагрева при изготовлении формы полимеризуются и прочно связывают кварцевый песок.
При литье в оболочковую форму припуски на механическую обработку назначают меньшими, чем при литье в песчаную форму, что способствует значительной экономии металла. Разъем формы должен быть плоским, а поверхности отливок по возможности плоскими или цилиндрическими. Следует избегать конструирования отливок большой длины при малой ширине или толщине, так как это ведет к их короблению при охлаждении в форме и при термической обработке.
Толщину стенок отливок предпочтительно выполнять одинаковой, чтобы обеспечить равномерную кристаллизацию металла. Выбирают ее с учетом минимально допустимых значений, приведенных в табл. 3.11. При малой толщине стенок отливок отверстия можно выполнять без стержней по модели.
