Литье вакуумным всасыванием. Технология. Применение

Принцип состо­ит в том, что расплав заполняет форму под действием разреже­ния, создаваемого в ее полости, и далее при затвердевании ме­талла образуется отливка. Скорость заполнения формы расплавом можно регулировать, изменяя разность между атмосферным дав­лением и давлением в полости формы.

Кроме общих преимуществ, характерных для способов литья под регулируемым давлением, литье вакуумным всасыванием имеет ряд своих достоинств, а именно:

• увеличенная заполняемость полости формы жидким метал­лом, что позволяет получать особо тонкостенные отливки (тол­щина стенки до 1 мм, а иногда и меньше);

• отсутствие необходимости герметизации печи с жидким ме­таллом, что упрощает конструкцию установок и их обслуживание.

Однако последнее обстоятельство ухудшает условия длитель­ного хранения расплавов, склонных к повышенному окислению.

Особенности формирования отливки. Форма может заполняться расплавом с требуемой скоростью, плавно без разбрызгивание 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. Одновременно под действием давления воздуха на зеркало расплава последний постоянно

питает затвердевающую отливку, в результате чего она может быть получена плотной, без усадочных дефектов. Однако для получения плотных отливок без усадочных явлений необходима определенная согласованность интенсивности затвердевания и питанияотливки.

Обычно при литье вакуумным всасыванием расплав засасывается в тонкостенный металлический водоохлаждаемый кристаллизатор, результатом чего является затвердевание отливки с высокой скоростью. Это способствует устранению ликвации в отливке

из сплавов, склонных к ликвационным явлениям, способом вакуумного всасывания можно получать пустотелые отливки типа втулок без стержней. В этом случае после всасывания расплава в кристаллизатор и намораживания на внутренних стенках кристаллизатора корочки твердого расплава заданной толщины вакуум отключается и незатвердевший расплав сливается обратнов тигель. Таким способом получают плотные заготовки втулок без газовых и усадочных раковин и пористости. Однако внутренняя поверхность втулок бывает волнистой из-за неравномерного затвердевания. Это приводит к необходимости увеличения

припуска на обработку резанием внутренней поверхности втулки, уменьшения припуска можно отливать такие заготовки с применением стержня, устанавливаемого внутри кристаллизатора

Литьем вакуумным всасыванием получают отливки из легких цветных, медных сплавов, чугуна и стали. Наиболее часто его используют для литья заготовок втулок, вкладышей, подшипников скольжения из дефицитных и дорогостоящих медных сплавов.

Используют два варианта установки для литья вакуумным всасы­ванием.

Рис. 4.9. Схема установки для литья

вакуумным всасыванием: 1 — прижим камеры II; 2 — вакуумпро­вод; 3 — тигельная печь сопротивления; *' — крышка нижней камеры; 5 — метал­лопровод; б — форма; 7 — литниковая система; /, // — камеры

Установки первого типа (рис. 4.9) имеют две камеры: нижнюю /и верхнюю П. Нижняя камера /представляет собой раз­даточную печь с электриче­ским или газовым обогревом, в которой располагается ти­гель 3 с расплавом. Верхняя ка­мера //расположена на крыш­ке 4 нижней камеры. В крышке 4 размещен металлопровод 5.

Форму 6 устанавливают и закрепляют в камере // так, чтобы литник 7 соединялся с металлопроводом 5. Верхняя ка­мера //герметически соединя­ется цилиндром прижима / с крышкой 4. Полость верхней камеры //через вакуумпровод 2 соединена с ресивером, в ко­тором насосом создается раз­режение, регулируемое систе­мой управления.

В начале цикла клапан уп­равления открывается, в ка­мере // создается разрежение, и расплав за счет разности дав­лений в камерах / (атмосферное) и // (менее атмосферного) по металлопроводу 5 поднимается заполняя полость формы. После затвердевания отливки клапан системы управления соединяет полость камеры //с атмосферой, давление в верхней и нижней камерах становится одинаковым, а остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода 5 в тигель 3. Камера // снимается, форма 6 с отливкой извлекается и цикл может повторяться.

Как и при литье под низким давлением, скорости движения сплава в металлопроводе и полости формы определяются сочетанием большого числа конструктивных и пневматических парамеров системы.

Установки второго типа используют только для литья слитков и заготовок простой конфигурации в водоохлаждаемые кристаллизаторы. Носок металлического водоохлаждаемого кристаллизатора погружается в расплав, находящийся в тигле раздаточной печи. Рабочая полость кристаллизатора, образу­ющая отливку, соединяется вакуумпроводом с вакуумным реси­вером. Разрежение в системе создается вакуумным насосом 6 и регулируется натекателем 5. Поворотом распределительного кра­на рабочая полость кристаллизатора соединяется с вакуумным ресивером, в полости кристаллизатора создается разрежение, и расплав всасывается внутрь кристаллизатора, поднимаясь на высоту Н, пропорциональную разрежению h_рт и обратно пропор­циональную его плотности р:

Н= h_рт* где h_рт — плотность ртути.

После затвердевания отливки носок кристаллизатора извлека­ют из ванны расплава, поворотом крана 4 рабочую полость соеди­няют с атмосферой и отливка выпадает из кристаллизатора в при­емный короб.