Литье с кристаллизацией под давлением

Этим названием в настоящее время выделяют такие способы получения отливок, при которых заполнение литейной формы расплавом осуществляется за счет его течения под действием силы тяжести без приложения внешнего давления, а кристаллизация расплава и затвердевание отливки происходит под намеренно со­здаваемым давлением. Давление может быть создано воздухом или газом, а также механическим путем, поршнем или пуансо­ном, непосредственно на рас­плав в литейной форме. Спо­соб литья с кристаллизацией под газовым (воздушным) дав­лением уже был описан при изложении литья в песчаные формы. Этот способ осуществ­ляется в автоклавах. В откры­тые автоклавы помещают пес­чаные формы, заливают их, затем автоклавы закрывают и подают в них воздух, создавая давление 0,4...0,6 МПа. Отлив­ки, полученные в таких усло­виях, имеют повышенные ме­ханические свойства и плот­ность из-за отсутствия в них га­зоусадочной пористости.

Рис. 71. Схема литья под давлением с вакуумнрованием пресс-формы: 1 - отливка; 2 - пресс-форма; 3 - стальной кожух; 4 - резиновая прокладка

Получение отливок с использованием механического давле­ния осуществляется в металлических формах с применением гид­равлических прессов с усилием прессования 1...30 МН. Этот про­цесс называют также жидкой штамповкой. Различают три спосо­ба прессования: поршневое, пуансонное и пуансонно-поршневое.

Основное достоинство процесса получения отливок с крис­таллизацией под механическим давлением заключается в суще­ственном повышении механических свойств отливок.

Пористость в отливках, полученных данным способом, оказы­вается минимальной, а плотность — практически одинаковой как в поверхностных, так и в глубинных слоях тела отливки. Отличи­тельной чертой отливок^ полученных под механическим давле­нием, является мелкое зерно, которое в 2...5 раз меньше по раз­меру, чем при литье в металлические формы. Очень важным до­стоинством данного способа получения отливок является то, что отливки могут подвергаться любому виду термической обработ­ки» за счет чего достигается еще более высокий уровень свойств.

Главная причина, обусловливающая высокое качество отли­вок, получаемых кристаллизацией под механическим давлением заключается в резком увеличении скорости охлаждения металла и надежном уплотнении его, из-за чего подавляется образование усадочных раковин и пористости. Скорость охлаждения растет за счет усиления теплоотвода от отливки к форме под действием прессующего давления. Коэффициент теплоотдачи возрастаете 5 (без давления) до 25 кВт/м²К при давлении 100 МПа.

Литейная форма в описываемом процессе называется пресс- формой, ее неподвижная часть — матрицей, подвижная - порш­нем или пуансоном. Матрица обычно состоит из одной части, в случае сложной отливки матрица может состоять из двух частей. В этом случае пресс должен иметь второй пуансон для запирания матрицы.

Режимы литья (температуры пресс-формы и расплава) при данном способе близки к таковым при литье под давлением. Материалы для изготовления пресс-форм используют такие же, как и при литье под давлением.

Литьем с кристаллизацией под механическим давлением обычно получают сравнительно небольшие и несложные отливки типа втулок, крышек корпусов, а также цилиндрические литые захр- товки. Масса отливки из алюминиевых сплавов составляет 0,5... 10 кг, но есть сообщения, что получают отливки из алюминиевых сплавов массой более 100 кг. Данный процесс пригоден для полу­чения фасонных отливок и литых заготовок из любых алюмини­евых сплавов и чистого алюминия.

Давление прессования при работе с алюминиевыми сплавами находится в пределах 50...150 МПа. Давление определяется как частное от деления усилия прессования на площадь горизонталь­ной проекции поверхности соприкосновения прессующего пор­шня (пуансона) с расплавом. Как указывалось, для данного про­цесса необходимы гидравлические пресса с усилием 1...30 МН. Важной характеристикой таких прессов является скорость пере­мещения ползуна пресса. Она не должна превышать при рабочем ходе 0,2 м/с. В случае больших скоростей происходит разбрызги­вание расплава при соприкосновении с поршнем или пуансо­ном, возникают неслитины, захват воздуха, и отливка оказывает­ся негодной. Именно поэтому для данного процесса непригодны механические пресса или пневматические механизмы, поскольку у них скорости движения рабочих органов в 10 и более раз выше.