Аккурад-процесс (подпресовка)
Возможность возникновения усадочных раковин устраняют использованием способов эффективной подпрессовки в процессе затвердевания отливки. Обычно подпрессовку производят через камеру прессования машины, однако при получении сложных деталей ответственного назначения применяют и местную подпрессовку массивных частей отливки, наиболее удаленных от камеры прессования. При изготовлении высоконагруженных, герметичных отливок из алюминиевых сплавов эффективную допрессовку сочетают с вакуумным литьем.
Рис. 11.32. Допрессовка при литье под давлением на машинах с горизонтальной холодной камерой прессования: а — при использовании обычного прессующего устройства, б — при использовании мультипликатора давления, в — при использовании двойного плунжера (аккурад-процесс); / — камера прессования, 2 — прессующий плунжер, 3 — основной цилиндр механизма прессования, 4 — плунжер мультипликатора, 5 — цилиндр мультипликатора, 6 — подпрессовочный (встроенный) плунжер
Недостаточная эффективность подпрессовки, осуществляемой с помощью обычного прессующего механизма (рис. 11.32, а), в котором усилие подпрессовки Рпод равно усилию прессования Рпр, определяется тем, что к моменту окончания заливки и начала подпрессовки в камере прессования образуется корка затвердевшего на стенках металла (нерабочая часть пресс-остатка). Поэтому часть Рпр расходуется на преодоление сопротивления (смятие) этой корки и реальное усилие, передаваемое на незатвердевшую (рабочую) часть пресс-остатка, часто оказывается недостаточным для подпитки отливки, устранения в ней усадочных дефектов и уменьшения внутренних (усадочных) напряжений.
В современных машинах литья под давлением применяют устройства, повышающие эффективность подпрессовки: мультипликаторы давления (рис. 11.32, б) или двойные плунжеры (рис. 11.32, в). Мультипликатор давления, включающийся сразу после окончания заполнения формы расплавом и остановки плунжера 2, передает на него с помощью плунжера 4 дополнительное давление. В результате усиление, действующее на пресс-остаток возрастает.
Подпрессовка на машинах с двойным плунжером (аккурад-процесс) состоит в том, что в момент окончания заполнения пресс-формы из основного плунжера выдвигается встроенный в него подпрессовочный 6 не входящий в соприкосновение с затвердевшей частью пресс-остатка, а оказывающий давление непосредственно на жидкую его часть, чем и обеспечивается эффективность подпрессовки, В рассматриваемом случае усилие подпрессовки равно Рпод = Рак(Dпод*dпод)2.
19. Вакуумно-компресионное литьё.
Этот способ совмещает предварительное вакуумирвание расплава с целью понижения содержания в нем растворенных газов, заливку расплава в форму вакуумным всасыванием и всестороннее давление воздуха на затвердевающую отливку.
Установка (рис. 4.7) состоит из двух камер, в верхней камере располагается форма 1 (металлическая или песчаная) так, чтобы литник соединялся с верхней частью металлопровода 3.
Рис. 4.7 – Вакуумно-компресионная установка
Форму покрывают стальным колпаком 2 и для гермитичности запирают специальными затворами. В нижнюю камеру закатывают тигель 4, камеру герметически закрывают крышкой 5. Камеры формы и тигля соединяются с вакуумной системой трубопроводами 7 и 8 для дегазации сплава и формы. По окончании дегазации гндроцилиндр 6 поднимает тигель с расплавом и металлопровод погружается в расплав. Затем давление в камере формы постепенно снижают: создается разница давлений в нижней и верхней камерах, благодаря чему происходит всасывание расплава из тигля в полость формы. Разница давлений в камерах формы и тигля обычно не превышает 25 кПа. После заполнения формы отверстие металлопровода перекрывается ив камеру формы по трубопроводу 8 подается сжатый воздух, отливка затвердевает под всесторонним давлением. Избыточное давление в верхней камере выше давления газов в растворе. Поэтому оставшиеся в расплаве после вакуумирования газы из него не выделяются. Газы остаются в отливке в виде раствора и не образуют в ней газовой пористости, что повышает механические свойства. Этим способом получают сложные отливки без пористости с высокими механическими свойствами.
Литье с противодавлением.
Развитием способа литья под низким давлением является литье с противодавлением. Установка для литья с противодавлением (рис. 4.4, а) состоит из двух камер а и б. В камере а, устройство которой подобно герметической камере установки литья под низким давлением, располагается тигель 7 с расплавом 6.
Рис. 4.4.Установка для литья с.противодавлением
В камере б находится форма 3, обычно металлическая. Камеры а и б разделены герметической крышкой 4, через нее проходит металлопровод 2, соединяющий тигель 7 и форму 3. Камеры а и б прочно соединены одна с другой зажимами 5.
В начальный момент сжатый воздух или инертный газ при требуемом по технологии давлении, например 0,5—0,6 МПа, поступает через вентили 8—10 в камеры а и б. Вентиль 10 при этом закрыт, и расплав в тигле 7 остается неподвижным. По достижении заданного давления вентиль 10 закрывается, а вентиль 1 постепенно открывается. В результате давление в камере б понижается, и под действием разности давлений в камерах а и б расплав поднимается по металлопроводу и заполняет форму. После заполнения формы расплав затвердевает под избыточным всесторонним давлением, что значительно улучшает питание отливки, уменьшает усадочную и газовую пористость, повышает ее механические свойства, герметичность отливки. Таким образом, по существу в этом процессе литья совмещены два: способ литья под низким давлением, используемый для заполнения полости формы, и способ кристаллизации отливок под всесторонним давлением таза или воздуха.
Давление воздуха; под которым происходит заполнение формы расплавом, будет соответственно равно разнице давлений в нижней ра и верхней р камерах установки. Скорость подъема расплава в металлопроводе и полости формы так же, как и при литьё под низким давлением, будет зависеть от всей совокупности рассмотренных выше конструктивных и пневматических характеристик системы, определяющих скорость нарастания разницы давлений , во время работы установки. Поэтому закономерности процессов заполнения формы и расчетные зависимости, приведенные выше, справедливы и для процесса литья под низким давлением с противодавлением.
На производстве наряду с конструкциями установок для литья с противодавлением используют установки с механическим перекрытием металлопровода после заполнения фирмы затвбром специальной конструкции (рис. 4.4, б), устанавливаемым в месте, обозначенном на рис. 4.4, а кружком. В установках этого типа после окончания заполнения и перекрытия металлопровода затвором давление в нижней камере понижается до атмосферного» а в верхней повышается до необходимого технологического; такие установки могут иметь менее прочную нижнюю камеру. Литье с противодавлением позволяет уменьшить выделение газов из расплава, улучшить питание отливок и вследствие этого повысить их герметичность, механические свойства.
Этот способ литья дает наибольший эффект при изготовлении отливок с массивными стенками равномерной толщины из алюминиевых и магниевых сплавов, кристаллизующихся в широком интервале температур. Использование второй стадии процесса — кристаллизации под всесторонним избыточным давлением для тонкостенных отливок не всегда приводит к заметному улучшению их свойств. Это объясняется тем, что продолжительность кристаллизации тонкостенных отливок мала и отливка затвердевает прежде, чем давление в верхней камере установки достигнет необходимой величины.