Литтям під тиском отримують відливки у металевих формах (прес-формах), при цьому заливку металу у форму і формування відливки здійснюють під тиском.
Відливки отримують на машини для лиття під тиском з холодною або гарячою камерою пресування. У машинах з холодною камерою пресування камери пресування розташовуються горизонтально, або вертикально.
На машинах з горизонтальною холодною камерою пресування (рис. 5.1) розплавлений метал заливають у камеру пресування 4 (рис. 5.1 а). Потім метал плунжером 5, під тиском 40–100 МПа, подається у порожнину прес-форми (ріс.5.1 б), що складається з нерухомої 3 і рухомий 1 напівформ. Внутрішню порожнину у відливці отримують стрижнем 2. Після затвердіння відливки прес-форма розкривається, стрижень 2 витягується (рис. 5.1 в) і відливка 7 виштовхувачами 6 видаляється з робочої порожнини прес-форми.
Рисунок 5.1 – Технологічні операції виготовлення відливок на машинах з горизонтальною холодною камерою пресування
Перед заливанням прес-форму нагрівають до 120–320 °C. Після видалення відливки робочу поверхню прес-форми обдувають повітрям і змащують спеціальними матеріалами для попередження приварювання відливки. Повітря і гази видаляються через канали, розташовані у площині роз'єму прес-форми або вакуумуванням робочої порожнини перед заливанням металу. Такі машини застосовують для виготовлення відливок з мідних, алюмінієвих, магнієвих та цинкових сплавів масою до 45 кг.
На машинах з гарячою камерою пресування (рис. 5.2) камера пресування 2 розташована у тиглі 1 з розплавленим металом, який обігрівається. При верхньому положенні плунжера 3 метал через отвір 4 заповнює камеру пресування. При русі плунжера униз отвір перекривається, сплав під тиском 10–30 МПа заповнює порожнину прес-форми 5. Після затвердіння відливки плунжер повертається у вихідне положення, залишки розплавленого металу зливаються у камеру пресування, а відливка видаляється з прес-форми виштовхувачами 6.
Рисунок 5.2 – Схема виготовлення відливки на машинах з гарячою камерою пресування
Отримують відливки з цинкових та магнієвих сплавів масою від декількох грамів до 25 кг.
При литті під тиском температура заливання сплаву призначається на 10–20 °C вище температури плавлення.
Лиття під тиском використовують у масовому та великосерійному виробництвах відливок з мінімальною товщиною стінок 0,8 мм, з високою точністю розмірів і малої шорсткістю поверхні, за рахунок ретельного полірування робочої порожнини прес-форми, без механічної обробки або з мінімальними припусками, з високою продуктивністю процесу.
Недоліки: висока вартість прес-форми та устаткування, обмеженість габаритних розмірів і маси відливок, наявність повітряної пористості у масивних частинах відливки.
Виготовлення відливок електрошлаковим литтям. Сутність процесу електрошлакового лиття полягає у переплаві витраченого електрода у водоохолоджувальній металевій формі (кристалізаторі).
При цьому операції розплавлення металу, його заливання і витримка відливки у формі поєднані за місцем і часом.
Схема виготовлення відливок електрошлаковим литтям представлена на рис. 5.3.
Рисунок 5.3 – Схема виготовлення відливок електрошлаковим литтям
В якості витраченого електрода використовується прокат. У кристалізатор 6 заливають розплавлений шлак 4 (фторид кальцію або суміш на його основі), що має високий електроопір. При пропущенні струму через електрод 7 і затравку 1 виділяється значна кількість теплоти, і шлакова ванна нагрівається до 1700 °C, відбувається розплавлення електрода. Краплі розплавленого металу проходять через розплавлений шлак і утворюють під ним металеву ванну 3. Вона у водоохолоджувальній формі твердне послідовно, утворюючи щільну без усадкових дефектів відливку 2. Внутрішня порожнина утворюється металевою вставкою 5.
Розплавлений шлак сприяє видаленню кисню, зниженню вмісту сірки і неметалевих включень, тому отримують відливки з високими механічними та експлуатаційними властивостями.
Виготовляються відливки відповідального призначення масою до 300 тонн: корпуси клапанів й засувок атомних та теплових електростанцій, колінчасті вали суднових двигунів, корпуси ємностей надвисокого тиску, ротори турбогенераторів.
Виготовлення відливок безперервним литтям. При безперервному литті (рис. 5.4) розплавлений метал з металоприймача 1 через графітову насадку 2 надходить у водоохолоджуваний кристалізатор 3 і твердне у вигляді відливки 4, яка витягується спеціальним пристроєм 5. Довгі відливки розрізають на заготовки необхідної довжини.
Рисунок 5.4 – Схема безперервного лиття і різновиди одержуваних відливок
Використовують при отриманні відливок з чавуну, мідних, алюмінієвих сплавів. Відливки не мають неметалічних включень, усадкових раковин і пористості завдяки створенню спрямованого затвердіння відливок.
Особливості виготовлення відливок з різних сплавів.
Чавун. Переважну кількість відливок з сірого чавуну виготовляють у піщаних формах. Відливки отримують, як правило, без застосування прибутків.
При виготовленні відливок з сірого чавуну у кокілях, у зв'язку з підвищеною швидкістю охолодження при затвердінні, починає виділятися цементит – поява відбілювання. Для попередження відбілювання на робочу поверхню кокіля наносять малотеплопровідні покриття. Кокілі перед роботою нагрівають, а чавун піддають модифікації. Для усунення відбілювання відливки піддають відпалу.
Відливки типу тіл обертання (труби, гільзи, втулки) отримують відцентровим литтям.
Відливки з високоміцного чавуну переважно виготовляють у піщаних формах, у оболонкових формах, литтям у кокіль, відцентровим литтям. Досить висока усадка чавуну викликає необхідність створення умов спрямованого затвердіння відливок для попередження утворення усадкових дефектів у масивних частинах відливки шляхом встановлення прибутків та використання холодильників.
Розплавлений чавун у порожнину форми підводять через ливникову систему, яка звужується і, як правило, через прибуток.
Особливістю отримання відливок з ковкого чавуну є те, що вихідний матеріал – білий чавун має знижену рідкотекучість, що вимагає підвищеної температури заливання при виготовленні тонкостінних відливок. Для скорочення тривалості відпалу чавун модифікують алюмінієм, бором, вісмутом. Відливки виготовляють у піщаних формах, а також у оболонкових формах і кокілях.
Порядок виконання роботи
1. Вивчити теоретичні відомості.
2. Розробити процес виготовлення відливки спеціальним методом лиття, запропонованим викладачем.
Зміст звіту
1. Найменування роботи, мета й устаткування.
2. Основні положення теоретичних відомостей.
3. Описання спеціального методу лиття.
Контрольні питання
1. Технологія лиття під тиском.
2. Схема виготовлення відливки на машинах з гарячою камерою пресування.
3. Схема виготовлення відливок електрошлаковим литтям.
4. Схема безперервного лиття.
Література: [1, 4, 7, 8].
Практична робота № 6
Тема. Технологічність конструкцій литих деталей
Мета роботи: вивчити технологічність конструкцій литих деталей
Устаткування: ливарний комплект, вимірювальні прилади.
