Получение изделий литьем металлов

Требования и литейным сплавам для литья под давлением:

1. Достаточная прочность при высоких температурах, чтобы отливка не ломалась при выталкивании.

2. Минимальная усадка.

3. Высокая жидкотекучесть при небольшом перегреве.

4. Небольшой интервал кристаллизации

5. Этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе цинка, алюминия, магния и меди.

Основными факторами, определяющими выбор того или иного способа литья под давлением (в зависимости от скорости впуска) и сплава является конфигурация отливки и требования к качеству.

1. При литье под давлением получают высокое качество отливок. Достижимая точность: 9-11 квалитет по размерам, получаемым в одной части литейной формы и 11-12 квалитет по размерам, получаемым в двух частях формы. Точность зависит от точности изготовления формы, обычно форму изготовляют на 1-2 квалитета точнее детали. Выше указана экономически достижимая в производстве точность.

2. Шероховатость поверхности отливки зависит от шероховатости поверхности рабочей поверхности формы, продолжительности ее эксплуатации и материала отливки. Обычно рабочую поверхность формы полируют (при этом достигают параметр R_a=0,16 мкм). При литье до 500 отливок получают шероховатость поверхности R_a=1,25-0,63 мкм - для отливок из цинковых сплавов. R_a =2,5-1,25 мкм - для отливок из алюминиевых сплавов и R_a =2,5- R_z мкм - для медных сплавов, а при изготовлении 10000 отливок соответственно получают R_a =2,5-1,25 мкм, R_a =2.5 - R_z =20 мкм, Rz = 160-80 мкм.

3. При питье под давлением механические свойства неравномерны по толщине отливки и отличаются в лучшую сторону по сравнению с этими свойствами отливок полученных другим способом. При быстром охлаждении у отливок образуется литейная корочка с мелкозернистой структурой, толщина которой не более 1-1-1,5мм. Поэтому тонкостенные отливки имеют мелкозернистую структуру, повышенную прочность (на 20-30%).

4. Важным показателем качества является пористость, вскрываемая при механической обработке и являющаяся причиной брака. Так как пористость всегда имеет место при литье сложных тонкостенных деталей, то необходимо применять конструктивные меры для предупреждения вскрытия пор. В этом случае для уменьшения влияния воздушной пористости на качество необходимо устранять механическую обработку отливок, предусматривать отливку отверстий. А при необходимости механообработки назначать припуск не более 0,5 мм.

Особенностью конструкции отливок при литье под давлением является наличие приливов для выталкивателей. Приливы для выталкивателей создают в тонкостенных отливках со стороны подвижной части формы для предупреждения деформации и прокола отливок выталкивателями.

6. Технологические требования к конструкции отливок

(технологичность).

Одними из основных параметров, определяющих технологические требования к конструкции отливок, являются литейные свойства сплавов.

Эти свойства определяют следующее основные требования:

1. равностенность;

2. радиусы закругления;

3. плавные переходы:

4. уклоны (или конусность);

5. отверстия;

6. армирование.

Установим действительную необходимость соблюдения этих требований. Равностенность - требование заключается в назначении одинаковой толщины стенок на всем протяжении и в различных основных плоскостях (рис.12).

Это обеспечивает равномерность и одновременность усадки и отсутствие усадочных раковин, которые обычно в этом случае выводят в приливы-прибыли или в литниково-питающую систему. Одновременно с равностененностью необходимо стремиться к тонкостенности для устранения крупнозернистой структуры, увеличения прочности. В тонкостенных отливках для создания необходимой жесткости предусматривают ребра жесткости (рис.12).

Рис. 12. Влияние толщины стенки на качество отливки;

а) неравностенная отливка,

б) равностенная отливка.

Толщина ребер жесткости внешних d_р=(0.8-0.9)d, внутренних d_р=(0,6-0,7)d , где (d - средняя толщина стенки детали. Толщина стенок зависит от способа литья площади сплошной поверхности и сплава, что представлено в следующей таблице.

Таблица 2. Зависимость толщины стенок от способа литья.

Способ литья и сплав	Средняя толщина стенки в мм при площади отливки до 400 см2
По выплавляемым моделям	1.5...3
Под давлением: цинковых сплавов	1...2
Под давлением: алюминиевых и медных сплавов	1...3
Под давлением: латунь	1...3.5
В кокиль	4...5
В оболочковые формы	2...3
По ЖСС	4...5

Радиусы закругления назначают для предупреждения образования усадочных трещин, возникающих вследствие неравномерности кристаллизации (рис.13).

Рис.13. Влияние радиуса сопряжения стенок на качество отливок.

Кроме внутренних сопрягают также и внешние острые кромки для предупреждения образования трещин в формах. Острые кромки допускают только на плоскостях разъема. Величина рекомендуемых внутренних и внешних радиусов сопряжения отливок зависит от способа литья:

Таблица 3. Зависимость радиусов скругления от способа литья.

Способ литья	внутренний радиус	внешний радиус
В песчаные оболочковые формы	5	3
В кокиль	3	2
По выплавляемым моделям	1	0.5
Под давлением	0.8	0.3

Плавные переходы. Переходы от толстых сечений к тонким для предупреждения образования трещин в граничных зонах при охлаждении отливки должны быть выполнены постепенно (рис.14).

Рис. 14 Плавные переходы от толстых к тонким сечениям отливки

Величину участка сопряжения определяет соотношение толщин стенок.

Уклоны (конусность) необходимы на поверхностях, расположенных плоскости разъема формы, для обеспечения удаления модели (отливки) из формы. Уклоны на внутренние поверхности больше уклонов на наружные поверхности (рис.15).

Рис. 15. Уклоны на наружные и внутренние поверхности.

Величина уклона также зависит от способа литья.

Таблица4. Зависимость уклонов от способа литья

Способ литья	Уклоны
	наружные	внутренние
В песчаные формы, в кокиль	2...3о	2...3 о
В оболочковые формы	3...5 о	-
По выплавляемым моделям	30 о	30 о
Под давлением	15 о	30 о

Отверстия отливают всегда с целью предупреждения вскрытия усадочных раковин и пористости в сплошной отливке, уменьшения объема последующей обработки, уменьшения массы. Минимальная величина диаметра и максимальная длина отверстия зависят от способа литья и сплава.

Таблица 5. Зависимость параметров отверстий от способа литья.

Способ литья и сплав	Минимальный диаметр, мм	Отношение глубины отверстия к диаметру		Шаг резьбы	Диаметр резьбы, мм
		несквозного	сквозного		наружный	внутренний
Под давлением сплава:
цинкового	0.8	6	12	0.5	6	10
магниевого	2	5	10	1	6	20
алюминиевого	2	3	5	1	12	20
медного	3	3	4	1.5	12	-
В разовые формы при толщине стенки:
1...3	2
40...50	15

Расстояние от отверстия до края литой детали должно быть более (рис.16) 1.2 d, где d - диаметр отверстия.

Рис. 16. Расстояние до края детали.

Армирование - это процесс заливки в полости отливки металлических деталей, улучшающих свойства отливки. Заливаемые металлические детали называют арматурой в должны иметь сравнимые величины усадки при охлаждении. Армирование наиболее широко применяют при литье под давлением для уменьшения объема последующей сборки, для создания специальных физических свойств (заливка медных трубок циркуляции охлаждающей жидкости, заливка бронзовых втулок в корпус ин цинкового сплава уменьшает трение) или для исключения усадочных раковин. (рис.17)

Рис 17. Армирование при литье при давлении:

а - для уменьшения трудоемкости сборки;

б- для уменьшения трения в корпусе из ЦАМ4;

в- для устранения раковин;

Вопросы для самоконтроля

1. Texнoлoгичecкиe вoзмoжнocти ocнoвныx cпocoбoв литья мeтaллoв.Meтaллы и cплaвы, гaбapиты, мacca, тип пpoизвoдcтвa, пoкaзaтeли кaчecтвa oтливoк.

2. Литeяныe cвoйcтвa мeтaллoв и cплaвoв и влияниe иx нa кaчecтвo oтливки. Boзмoжнo ли упpaвлять кaчecтвoм oтливки, и ecли дa, тo кaк?

3. Ocoбeннocти и тexнoлoгичecкиe вoзмoжнocти литья пo выплaвляeмым мoдeлям, иcпoльзуeмыe cплaвы, тexнoлoгичecкиe тpeбoвaния к кoнcтpукции oтливки, мoжнo ли apмиpoвaть oтливки?

4. Ocoбeнeнocти и тexнoлoгичecкиe вoзмoжнocти литья в кoкиль, иcпoльзуeмые cплaвы, тexнoлигичeкcкиe тpeбoвaния к кoнcтpукциям oтливoк. Kaчecтвo oтливoк.

5. Цeнтpoбeжнoe литьe : ocoбeннocти и тexнoлoгичecкиe вoзиoжнocти.

6. Литьe пoд дaвлeниeи : ocoбeннocти, cпocoбы, тpeбoвaния к мeтaллaм и cплaвaм, пoкaзaтeли кaчecтвa, тexнoлoгичecкиe тpeбoвaния к кoнcтpукции oтливoк.

7. Oбщaя xapaктepиcтикa тexнoлoгичecкиt вoзмoжнocтeй литья в oбoлoчкoвыe фopмы.

8. Oбщaя xapaктepиcтикa тexнoлoгичecкиx вoзмoжнocтeй жидкoй тaмпoвки.