Главная » Рефераты    
рефераты Разделы рефераты
рефераты
рефератыГлавная
рефератыЕстествознание
рефератыУголовное право уголовный процесс
рефератыТрудовое право
рефератыЖурналистика
рефератыХимия
рефератыГеография
рефератыИностранные языки
рефератыРазное
рефератыИностранные языки
рефератыКибернетика
рефератыКоммуникации и связь
рефератыОккультизм и уфология
рефератыПолиграфия
рефератыРиторика
рефератыТеплотехника
рефератыТехнология
рефератыТовароведение
рефератыАрхитектура
рефератыАстрология
рефератыАстрономия
рефератыЭргономика
рефератыКультурология
рефератыЛитература языковедение
рефератыМаркетинг товароведение реклама
рефератыКраеведение и этнография
рефератыКулинария и продукты питания
рефераты
рефераты Информация рефераты
рефераты
рефераты

Специальные виды литья. Литье под давлением

Специальные виды литья. Литье под давлением

Московский Государственный Авиационный Технологический Университет

имени К.Э.Циолковского

Кафедра: Технология литейного производства

Литье под регулируемым давлением

Студент группы 1МТСВ-3-8 Мошкин Ю.Б.

Преподаватель Бобрышев Б.Л.

Москва, 1995 год.

К литью под регулируемым давлением относят способы литья, сущность

которых заключается в том, что заполнение полости формы расплавим и

затвердевание отливки происходит под действием избыточного давления воздуха

или газа.

[pic]

Литье под регулируемым давлением создает широкие возможности для

управления заполнением формы расплавим. Если внутрь герметичной камеры а

подавать сжатый воздух или газ под давлением Ризб>Ратм, то за счет разницы

давлений расплав поднимется по металлопроводу 1 и заполнит форму 2 до

уровня, соответствующего H=(pизб-pатм)/r. Такой способ заполнения называют

литьем под низким давлением. Термин "низкое давление" используется потому,

что для подъема расплава и заполнения формы требуемое избыточное давление

менее 0.1 МПа.

[pic]

Если в герметичной камере б установок создавать вакуум, а в камере а

давление поддерживать равное атмосферному, то заполнение формы произойдет

за счет разницы давлений Ратм-Р. Такой способ заполнения называют литьем

вакуумным всасыванием.

Используя схему установки аналогичную данной можно осуществить заполнение

формы иначе. Положим, что в камерах а и б вначале создано одинаковое, но

больше атмосферного давление воздуха или газа Рк>Ратм. Затем подача воздуха

в камеру б прекращается, а в камеру а продолжается; давление в камере а

повышается до Рк+DР. Тогда металл будет подниматься по металлопроводу

вследствие разницы давлений Ра-Рб, т.е. аналогично тому, как и при литье

под низким давлением. Того же результата можно достичь, если понижать

давление в камере б, оставляя постоянным давление в камере а. Такие

процессы называют литьем под низким давлением с противодавлением.

Установки для литья под регулируемым давлением - сложные динамические

системы, позволяющие в широких пределах регулировать скорость заполнения

формы расплавим. Использование таких установок позволяет заполнить формы

тонкостенных 9600 оливок, изменить продолжительность заполнения отдельных

участков формы отливок сложной конфигурации с переменной толщиной стенки с

целью управления процессом теплообмена расплава и формы, добиваясь

рациональной последовательности затвердевания отдельных частей отливки.

Приложение давления на затвердевающий расплав позволяет улучшить условия

питания, усадки отливки, повысить ее качество - механические свойства и

герметичность. В рассматриваемых процессах после заполнения формы давление

действует на расплав, который из тигля через металлопровод поступает в

затвердевающую отливку и питает ее. Благодаря этому усадочная пористость в

таких отливках уменьшается, плотность и механические свойства возрастают.

Литье под регулируемым давлением осуществляется на установках так, что

процесс заполнения формы расплавим - самая трудоемкая и неприятная с точки

зрения охраны труда и техники безопасности операция - выполняется

автоматически. Конструкции установок и машин для этих литейных процессов

обеспечивают также автоматизацию операций сборки и раскрытия форм,

выталкивания отливки и ее удаления из формы. Таким образом, процессы литья

под регулируемым давлением позволяют повысить качество отливок и обеспечить

автоматизацию их производства.

В практике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под

регулируемым давлением: литье под низким давлением, литье под низким

давлением с противодавлением, литье вакуумным всасыванием, литье вакуумным

всасыванием с кристаллизацией под давлением (вакуумно - компрессионное

литье).

Литье под низким давлением

Тигель с расплавим в раздаточной печи (камере) установки герметично

закрывают крышкой в которой установлен металопровод, изготовленный из

жаростойкого материала. Металлопровод погружают в расплав так, что конец

его не достает до конца тигля на 40-60 мм. Форму установленную на крышке,

соединяют с металопроводом литниковой втулки. Полость в отливке может быть

выполнена металлическим, оболочковым или песчаным стержнем.

Воздух или инертный газ под давлением до 0.1МПа через систему

регулирования поступает по трубопроводу внутрь камеры установки и

атмосферным давлением расплав поступает в форму снизу через металопровод,

литник и коллектор со скоростью, регулируемой давлением в камере установки.

По окончании заполнения формы и затвердевания отливки автоматически

открывается клапан, соединяющий камеру установки с атмосферой. Давление

воздуха в камере снижается до атмосферного и незатвердевший расплав из

металопровода сливается в тигель. После этого форма раскрывается, отливка

извлекается и цикл повторяется.

Основными преимуществами процесса литья под низким давлением являются:

автоматизация трудоемкой операции заливки формы; возможность регулирования

скорости потока расплава в полости формы изменением давления в камере

установки; улучшение питания отливки; снижение расхода металла на

литниковую систему.

Основные недостатки невысокая стойкость части металлопровода, погруженной

в расплав, что затрудняет использование способа литья для сплавов с высокой

температурой плавления; сложность системы регулирования скорости потока

расплава в форме, вызванная динамическими процессами, происходящими в

установке при заполнении ее камеры воздухом, нестабильностью утечек воздуха

через уплотнения, понижением уровня расплава в установке по мере

изготовления отливок; возможность ухудшения качества сплава при длительной

выдержке в тигле установки; сложность эксплуатации и наладки установок.

Преимущества и недостатки способа определяют рациональную область его

применения и перспективы использования. Литье под низким давлением наиболее

широко применяют для изготовления сложных фасонных и особенно тонкостенных

отливок из алюминиевых и магниевых сплавов, простых отливок из медных

сплавов и сталей в серийном и массовом производстве.

Особенности формирования отливки при литье под низким давлением.

Заполнение форм расплавим при этом способе литья может осуществлятся со

скоростями потока, которые можно регулировать в широком диапазоне. Для

получения качественных отливок предпочтительно заполнять форму сплошным

потоком, при скоростях, обеспечивающих качественное заполнение формы и

исключающих захват воздуха расплавим, образование в отливках газовых

раковин, попадание в них окисных пленок и неметалических включений. Однако

уменьшение скорости потока, необходимое для сохранения его сплошности может

вызвать преждевременное охлаждение и затвердевание расплава, т.е. до

полного заполнения формы. Поэтому, как и в других литейных процессах, важно

согласовывать гидравлические и тепловые режимы заполнения формы рассплавом.

В зависимости от сочетания конструктивных и пневматических параметров

установки движение расплава в металлопроводе и литейной форме при

заполнении может происходить как при возрастающей скорости потока, так и

при колебательном ее изменении. Колебательный характер изменения скорости

отрицательно влияет на качество отливок, поэтому конструкция установки и

режим работы ее пневмосистемы, а также конструкция вентиляционной системы

формы должны способствовать гашению колебаний скорости.

Основными конструктивными параметрами установки являются: объем рабочего

пространства камеры, площадь поперечного сечения отверстия металлопровода,

площадь зеркала расплава в тигле.

Увеличение объема рабочего пространства камеры установки увеличивает

скорость потока, способствует гашению колебаний, но полностью их не

исключает.

Уменьшение площади сечения отверстия металлопровода в установках с

объемом рабочего пространства менее 0.07 м3 приводит к резкому гашению

колебаний и увеличению скорости течения расплава, в установках с объемом

рабочего пространства более 0.4 м3 увеличение площади сечения отверстия

металлопровода не влияет на характер движения потока и скорость расплава на

входе в форму.

Увеличение площади зеркала расплава в тигле при условии постоянства массы

расплава в нем способствует спокойному заполнению. Поэтому установки с

тиглем ванного типа, в которых зеркало расплава достаточно велико, более

предпочтительны, так как обеспечивают устойчивый режим работы.

Увеличение гидравлического сопротивления на входе расплава в

металлопровод приводит к снижению ускорения расплава в начале заполнения и

гасит возникающие колебания.

Важное значение для обеспечения постоянства заданной скорости от заливке

к заливке, т.е. по мере понижения уровня расплава в тигле, имеет система

управления подачей воздуха в камеру установки. Системы регулирования по

величине давления целесообразно использовать только в установках ванного

типа. При этом точность регулирования должна быть в пределах 0.01-0.05МПа;

это обеспечивает поддержание скорости заливки с погрешностью 10-15%. Для

установок ванного типа используют дроссельные системы регулирования.

Конструкция полости формы и конструкция ее вентиляционной системы также

оказывают влияние на характер движения расплава в полости формы. При

заполнении форм сложных отливок с ребрами, бобышками создаются условия для

захвата воздуха потоком расплава. Гидравлическое сопротивление полости

формы оказывает существенное влияние на характер движения потока.

Конструкция вентиляционной системывлияет на характер движения

потокарасплава в полости формы и металлопроводе. Уменьшение площади

вентиляционных каналов приводит к возрастанию противодавления воздуха в

полости формы, способствует гашению колебаний и снижает скорость потока

расплава.

Тепловые условия формирования отливки создают возможность направленного

затвердевания отливки и питания ее усадки. Части формы, расположенные на

верхней плите рабочей камеры установки нагреваются до температуры большей,

чем верхняя часть формы. Кроме того, через нижние сечения полости формы,

расположенные ближе к металлопроводу, проходит большее количество расплава,

чем через сечения, расположенные в верхней части, что существенно

увеличивает разницу температур в нижней и верхней частях отливки. Поэтому

массивные части отливки, требующие питания, располагают внизу формы,

соединяют их массивными литниками с металлопроводом; вверху же формы

располагают части отливки, не требующие питания.

Статическое давление на расплав по окончании заполнения формы улучшает

контакт затвердевающей корочки и поверхности формы, вследствие чего

увеличивается скорость затвердевания отливки. Вместе с тем давление воздуха

на расплав в тигле способствует постоянной подпитке усаживающейся отливки,

в результате чего уменьшается усадочная пористость, возрастает плотность и

повышаются механические свойства отливки.

Избыточное давление в потоке расплава при заполнении формы больше, чем

при гравитационной заливке, и гидравлический удар, который может возникнуть

при окончании заполнения формы, приводит к прониканию расплава в поры

песчаного стержня, появлению механического пригара на отливках.

При литье под низким давлением стремятся заполнить форму расплавим с

возможно меньшим перегревом, достаточным для хорошего заполнения формы. С

уменьшением толщины стенки отливки и увеличением ее размеров температуру

заливки принимают большей. Литниковые системы конструируют с учетом

литейных свойств сплава и конструкции отливки. Для отливок простой

конфигурации литниковая система может состоять из одного литника,

непосредственно примыкающего к массивной части, для более сложных

тонкостенных отливок - из литника, литниковых ходов, коллектора и

питателей.

Литье с противодавлением

Развитие литья под низким давлением является литье с противодавлением.

Установка для литья с противодавлением состоит из двух камер. В камере,

устройство которой подобно герметической камере установки литья под низким

давлением, располагается тигель с расплавим. В камере находится форма,

обычно металлическая. Камеры разделны герметичной крышкой, через нее

проходит металлопровод, соединяющий тигель и форму. Эти камеры прочно

соединены друг с другом зажимами.

Давление воздуха, под которым происходит заполнение формы расплавим,

будет будет соответственно равно разнице давлений в нижней Ра и верхней Рб

камерах установки: DР=Ра-Рб. Скорость подъема расплава в металлопроводе и

полости формы так же, как и при литье под низким давлением, будет зависеть

от всей совокупности рассмотренных выше конструктивных и пневматических

характеристик системы, определяющих скорость нарастания разницы давлений

DР, во время работы установки.

Литье с противодавлением позволяет уменьшить выделение газов из расплава,

улучшить питание отливок и вследствие этого повысить их герметичность, а

также 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 свойств. Это объясняется тем, что

продолжительность кристаллизации тонкостенных отливок мала и отливка

затвердевает прежде, чем давление в верхней камере установки достигнет

необходимой величины.

Литье вакуумным всасыванием

Сущность процесса литья вакуумным всасыванием состоит в том, что расплав

под действием разряжения, создаваемого в полости формы, заполняет ее и

затвердевает, образуя отливку. Изменением разности между атмосферным

давлением и давлением в полости формы можно регулировать скорость

заполнения формы расплавим, управляя этим процессом. Вакуумирование полости

форм при заливке позволяет заполнить формы тонкостенных отливок с толщиной

стенки 1-1.5 мм, исключить попадание воздуха в расплав, повысить точность,

и механические свойства отливок.

В производстве используют установки двух основных разновидностей.

Установки первого типа имеют две камеры: нижнюю и верхнюю. Нижняя камера

представляет собой раздаточную печь с электрическим или газовым обогревом,

в которой располагается тигель с расплавим. Верхняя камера расположена на

крышке нижней камеры, в крышке установлен металлопровод. Форму

устанавливают и закрепляют в камере так, чтобы литник соединялся прижимами

с крышкой. Полость верхней камеры через вакуум-привод соединена с

ресивером, в котором насосом создается разряжение, регулируемое системой

управления. В начальный момент клапан управления открывается, в верхней

камере создается разряжение, и расплав вследствие разницы давлений в

камерах по металлопроводу поднимается и заполняет полость формы. После

затвердевания отливки клапан системы управления соединяет полость верхней

камеры с атмосферой, давление в обеих камерах становится одинаковым, а

остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода в тигель.

Верхняя камера снимается, форма с отливкой извлекается и цикл может

повторятся.

Установки такого типа используют обычно для улучшения заполнения форм

тонкостенных сложных фасонных отливок из алюминиевых и магниевых сплавов с

толщиной стенки 2-2.5мм, а иногда и до 1-1.5мм.

Установки второго типа используют для отливки втулок, слитков и заготовок

простой конфигурации в водоохлаждаемых системах кристаллизаторы. Носок

металлического водоохлаждаемого кристаллизатора погружается в рассплав,

находящийся в тигле раздаточной печи. Рабочая полость кристаллизатора,

оразующая отливку, соединяется вакуумом-проводом с вакуумным ресивером.

Разряжение в системе создается вакуумом-насосом и регулируется натекателем.

Поворотом распределительного крана рабочая полость кристаллизатора

соединяется в вакуумным ресивером. В полости кристаллизатора создается

разрежение, и расплав всасывается внутрь кристаллизатора, поднимаясь на

высоту, пропорциональную разрежению hрт и обратно пропорционально ее

плотности. После затвердевания отливки носок кристаллизатора извлекают из

ванны расплава, поворотом крана, рабочую полость соединяют с атмосферой и

отливка выпадает из кристаллизатора в приемный короб.

Особенности формирования отливки. Форма может заполнятся расплавим с

тебуемой скоростью, плавно, без разбрызгивания, сплошным фронтом; расплав,

заполнивший форму, затвердевает в условиях вакуума; газы, содержащиеся в

расплаве, могут из него выделяться, благодаря чему создаются условия для

получения отливок без газовых раковин и пористости. Для получения плотных

отливок без усадочных дефектов необходимо согласовывать интенсивности

затвердевания и питания отливки.

Обычно при литье вакуумным всасыванием слитков, втулок, расплав

засасывают в тонкостенный металлический водоохлаждаемый катализатор,

благодаря чему отливка отливка затвердевает с высокой скоростью.

Таким способом можно получать тонкостенные отливки типа втулок без

стержней. В этом случае после всасывания расплава в кристаллизатор и

намораживания на внутренних стенках кристализатора корочки твердого металла

заданной толщины вакуум отключается и незатвердевший расплав сливается

обратно в тигель. Таким образом получают плотные заготовки втулок без

газовых и усадочных раковин и пористости. Способ позволяет получать отливки

из легких цветных и медных сплавов, чугуна и стали. Наиболее часто этот

способ исползуетсядля литья заготовок втулок, вкладышей, подшипников

скольжения из дорогостоящих медных сталей. При этом наиболее ярко

проявляются основные преимущества данного способа: спокойное заполнение

формы расплавим с регулируемой скоростью, сокращение расхода металла в

следствии устранения литников и прибылей, автоматизация процесса заполнения

формы.

рефераты Рекомендуем рефератырефераты

     
Рефераты @2011