Литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением

Литьем с кристаллизацией под давлением (ЛКД) ГОСТ 18169—86 получают плотные заготовки с уменьшен­ными приписками на обработку реза­ннием и высокими физико-механическими и эксплуатационными свойст­вам. Выход годных изделий по жидко­му металлу до 95%.

Отливки изготовляю в формах (пресс-формах, штампах), состоящих из пуансона (прессующего узла), ма­трицы, толкателей и съемников. Верх­нюю плиту с закрепленными на ней деталями прессующего узла монти­руют па ползуне пресса, а нижнюю плиту с размещенными на ней матрицей и механизмом выталкивания отливки - на с голе пресса.

Процесс ЛКД заключается в том, что расплав под действием собственной силы тяжести заливают в матрицу, затем пуансоном осуществляют окончательное оформление контуров отливок и последующие уплотнение (выдержку под давлением) до окончания затвердевания. После извлечения из пресс-формы (ПФ) отливку можно подвергать различным видам последующей обработки (термической и механической). Способом ЛКД изготовляют простые и сложные по конфигурации заготовки из чистых металлов и сплавов: на основе алюминия, железа, магния, меди и цинка, используя для этой цели как специализированные, так и не специализированные гидравлически прессы и машины. Технологический процесс изготовления отливок из сплавов цветных металлов внедрен в производство на многих предприятия: нашей страны и за рубежом; ЛКД сплавов на основе желез (чугун, сталь) внедрено на отдельных заводах.

Различают следующие схемы про­цесса ЛКД (табл. 1): 1 — под поршне­вым давлением (поршневое прессова­ние); 2 — под пуансонным давлением (пуансонное прессование); 3 — под пуансоно-поршневым давлением (пуансоно-поршневое или комбинирован­ное прессование); 4 — с выдавливанием расплава в закрытые полости (прес­сование через питатели). Важным критерием, характеризующим каж­дую схему процесса ЛКД, является отношение объема незатвердевшего сплава Vнс, вытесненного пуансоном во время окончательного оформления контуров отливки, ко всему объему отливки Vот. В за­висимости от схемы ЛКД коэффициент формообразования Кф может изме­няться от нуля до единицы.

При поршневом прессовании давле­ние кристаллизующемуся расплаву передается через пуансон, перекрываю­щий открытую полость матрицы и действующий на верхний торец фор­мирующейся отливки в течение вре­мени, необходимого для ее затверде­вания. К моменту приложения давле­ния в местах соприкосновения ра­сплава с матрицей образуется корка, а уровень сплава в матрице понижается вследствие объемной усадки. Поэтому пуансон (поршень) воздействует вна­чале на вертикальную корку, а после соприкосновения с незатвердевшим сплавом уплотняет всю отливку. Формообразование отливки при поршневом прессовании практически полностью осуществляется во время свободной заливки расплава в матрицу. Основная масса расплава при контакте с пуансоном не перемещается (за исключением верхней части) при по­нижении уровня во время уплотне­ния затвердевающей отливки, т. е. Кф = 0.

При пуансоном прессовании под действием выступающей рабочей части пуансона незатвердевший сплав выдав­ливается вверх до полного заполнения рабочей полости ПФ. Особенностью является то, что пуансон вначале соприкасается с расплавом, удаленным от боковых стенок матрицы, и вытесняет его выше уровня заливки. Пуансон не соприкасается с вертикаль­ной коркой, образовавшейся до его внедрения в расплав. Таким образом, формообразование отливки частично происходит при заливке расплава в матрицу и выдержке его в матрице до подхода пуансона, а заканчивается после внедрения пуансона в кристал­лизующийся расплав.

При пуансоно-поршневом (комби­нированном) прессовании формооб­разование отливки частично осуществ­ляется во время заливки расплава в матрицу и выдержке его в ней до соприкосновения с пуансоном, а за­канчивается после вытеснения части незатвердевшего сплава в полости, ограниченные пуансоном и располо­женные выше уровня заливки расплава в матрицу. Перемещение незатвердев­шего сплава происходит как при сжа­тии вертикальной корки, так и при выдавливании его вверх выступающими элементами пуансона.

При прессовании через питатели (выдавливании расплава в закрытые полости) расплав заливают в металло-приемник. Из этого металло-приемника металл пуансоном вытесняется в за­крытые полости ПФ, в которых могут быть изготовлены одновременно одна или несколько отливок. Движение расплава из металлоприемника в ра­бочие полости ПФ осуществляется по питателям в матрице или пуансоне, через отверстия в специальной раздвижной диафрагме или непосредственно из металло­приемника (без использования пита­телей и диафрагм). .

При поршневом и пуансоно-поршневом прессовании, когда пуансон с мо­мента приложения давления воздей­ствует на вертикальную корку,образо­вавшуюся во время выдержки расплава в матрице под атмосферным давлением, давление должно быть выше, чем при пуансонном прессовании. Кроме того, поршневое прессование предопреде­ляет возможность применения любых литейных и деформируемых сплавов для отливок, а пуансонное и пуансоно-поршневое — только сплавов, не склонных к пленообразованию.

В рассмотренных схемах прессова­ние осуществляется сверху одним пуансоном (т. е. давление является одно­сторонним). Для отливок с несколь­кими тепловыми узлами используют не один, а несколько пуансонов, дей­ствующих в одном направлении (сверху или снизу), под углом или навстречу друг другу. При ЛКД используют и процессы, при которых на кристаллизующийся расплав наряду с давлением воздейст­вуют вибрацией или ультразвуком, а также подвергают расплав вращению (главным образом до момента прило­жения давления).