/
Автор: Морозов И.В.
Теги: технология обработки без снятия стружки в целом: процессы, инструмент, оборудование и приспособления отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства машиностроение металлургия литейное производство литье металлы и сплавы серия библиотечка литейщика
Год: 1980
Текст
БИБЛИОТЕЧКА ЛИТЕЙЩИКА
ИЗДАНИЕ 3-е
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Под редакцией А. М. ЛИПНИЦКОГО
И. В. МОРОЗОВ
ЛИТЬЕ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Выпуск 8
ЛЕНИНГРАД «МАШИНОСТРОЕНИЕ>
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 1980
ББК 34.61
М79
УДК 621.74.042.2
Рецензент Р. А. Хапунов
Морозов И. В.
М79 Литье под давлением/Под ред. А. М. Липниц-
кого.— 3-е изд., перераб. и доп.— Л.: Машино-
строение, Ленингр. отд-ние, 1980.—75 с., ил,—
(Б-чка литейщика).
25 к.
В книге подробно рассмотрены метод литья под давлением и
области его применения, описано современное оборудование для
литья под давлением, освещены вопросы конструирования, изготов-
ления и применения пресс-форм.
В третьем издании (2-е изд. 1969 г.) изложены особенности
конструкции вспомогательного оборудования и его применения.
Книга предназначена для рабочих-литейщиков. Она может
быть полезна мастерам, технологам, а также учащимся профес-
сионально-технических училищ, специализирующимся в области ли-
тейного производства.
“-итог”*
ББК 34.61
6П4.1
© Издательство «Машиностроение», 1980 г.
Предисловие
Литье под давлением является одним из высокопроизводи-
тельных и экономичных процессов литейного производства. Оно
обеспечивает получение сложных отливок любой конфигурации
с фасонными и круглыми отверстиями и с такой шероховато-
стью поверхности и точностью размеров (форма и размеры
соответствуют готовым деталям), что последующая механическая
обработка практически не требуется и, что особенно важно, со-
кращается расход сплава на отливку.
Технологический процесс изготовления отливок способом
литья под давлением механизирован и частично автоматизиро-
ван. Это позволяет повысить производительность труда, улуч-
шить качество отливок, снизить их себестоимость, обеспечить
необходимые санитарно-гигиенические условия труда рабочих.
Усовершенствование выпускаемых машин и организация произ-
водства вспомогательного оборудования для литья под давле-
нием дает возможность на многих операциях получения отливок
исключить применение ручного труда. Обладая большими пре-
имуществами перед другими способами получения отливок по-
вышенной точности, литье под давлением находит большое при-
менение в различных отраслях промышленности при крупносе-
рийном и массовом производстве отливок.
Цель этой книги — ознакомить рабочих-литейщиков с совре-
менными конструкциями оборудования, серийно выпускаемого
отечественной промышленностью и процессами получения отли-
вок прогрессивным способом — литьем под давлением.
Глава I.
СУЩНОСТЬ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1. РАЗВИТИЕ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Литье под давлением в машиностроении впервые начали при-
менять в 1849 г. для производства мелких деталей из оловянно-
цинковых сплавов. Первая машина, конструкции В. Стуржиса,
имела ручной поршневой привод, с помощью которого в камере
прессования, расположенной внутри тигля с расплавленным ме-
таллом, создавалось давление (рис. 1}. В конце XIX в. начали
применяться более произво-
дительные компрессорные
машины, на которых впер-
вые были отлиты детали из
алюминиевых сплавов.
В России литье под дав-
Рис. 1. Схема поршневой машины
для литья под давлением с горя-
чей камерой прессования:
1—тигель; камера прессования;
3-—поршень; 4—отверстие для поступле-
ния металла в камеру прессования;
5—пресс-форма
лением было впервые при-
менено в 1916 г. на Петро-
градском заводе «Айв аз»,
где были установлены руч-
ные поршневые машины.
Все машины литья под дав-
лением, применявшиеся до
1924 г., были с‘ горячей ка-
мерой прессования, и только
в 1924 г. в Германии, а в
1928 г. в Чехословакии были
созданы машины с верти-
кальной холодной камерой
прессования, что позволило
осуществить получение отли-
вок из медных сплавов.
Промышленное развитие литье по давлением в СССР по-
лучило в 1929 г.; первые машины литья под давлением в СССР
начали выпускаться в 1932 г., а первая серия машин была вы-
пущена в СССР в 1939 г. Это были машины с холодной верти-
кальной камерой прессования, расположенной непосредственно
в пресс-форме (форма), что позволило значительно сократить
габаритные размеры машины.
Машины с горизонтальной холодной камерой прессования
начали выпускаться в 1934 г., и в настоящее время большинство
выпускаемых машин имеют холодную горизонтальную камеру
прессования. Это объясняется простотой и надежностью кон-
струкции камеры, меньшими потерями теплоты жидким метал-
лом и меньшим гидравлическим сопротивлением на пути движе-
ния металла в полость пресс-формы.
Дальнейшее совершенствование машин для литья под дав-
лением направлено на повышение скоростей движения прессую-
щего поршня, увеличение усилия запирания, повышение степени
автоматизации оборудования вплоть до полной автоматизации
крупных машин.
2. СУЩНОСТЬ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Сущность способа литья под давлением заключается в том,
что расплавленный металл заполняет металлическую форму под
давлением. Для осуществления процесса литья под давлением
необходимо наличие машины, металлической пресс-формы и
установки для расплавления сплава.
На рис. 2 показана схема процесса литья под давлением.
Принцип работы машины с вертикальной камерой прессования
Рис. 2. Схема работы машины для литья под давлением с вер-
тикальной камерой прессования
заключается в том, что жидкий сплав мерным ковшом заливают
в камеру прессования 2 с подвижным дном <?, называемым пят-
кой. Прессующий поршень 1 при заполнении камеры находится
в верхнем положении. После заполнения камеры поршень, пере-
мещаясь вниз, оказывает давление на сплав, перемещая пятку
вниз, и открывает отверстие в литниковой втулке 6, через кото-
рую сплав заполняет полость формы, состоящую из двух полу-
форм 4 и 5. После затвердевания сплава прессующий поршень
занимает исходное верхнее положение, пятка поднимается, от-
деляя литник от пресс-остатка 9, а при раскрытии пресс-формы
отливка 8 вместе с литником выталкивается из подвижной полу-
формы толкателями 7.
5
На рис. 3 представлена схема работы машины для литья
под давлением с горизонтальной камерой прессования. Через
отверстие в горизонтально расположенную камеру прессования 2
заливается сплав. При перемещении поршня 1 сплав через лит-
Рис. 3. Схема работы машины для литья под давлением с го-
ризонтальной камерой прессования
никовый канал запрессовывается в полость пресс-формы, со-
стоящую из двух полуформ 3 и 4. После затвердевания отливки
пресс-форма раскрывается, при этом толкатели 6 удаляют из
пресс-формы отливку 5 вместе с литником, а прессующий пор-
шень возвращается в исходное положение.
3. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И РАЗВИТИЕ
ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Литье под давлением, занимая одно из ведущих мест в ли-
тейном производстве, позволяет решить важнейшую задачу про-
изводства — максимально приблизить размеры отливок к разме-
рам готовых деталей. Из многих способов изготовления отливок
повышенной точности наиболее полно Отвечает этому требованию
способ литья под давлением. Этим способом получают отливки
из цинковых, алюминиевых, магниевых _ и латунных сплавов.
Ведутся работы по изготовлению отливок из стали, чугуна.
В настоящее время многие отрасли промышленности приме-
няют способ литья под давлением для получения большой но-
менклатуры отливок разнообразной конфигурации и массы — от
нескольких граммов до 50 кг и более. Производство литья под
давлением в СССР увеличилось в 1967 г. по сравнению с 1958 г.
в пять раз, за последние годы прирост производства составляет
15—18% в год.
Наибольшее развитие способ литья под давлением нашел в
автомобильной промышленности. На машинах для литья под
давлением получают крупные и сложные отливки блоков ци-
линдров, коробок передач, тонкостенных и крупногабаритных
решеток облицовки радиатора, деталей фонарей, ручек, корпу-
сов, шестеренок и других деталей различной сложной конфигу-
рации.
Развитие массового производства в оптико-механической про-
мышленности способствовало широкому внедрению литья под
давлением. Корпуса фото- и киноаппаратов, детали биноклей,
6
микроскопов — вот далеко не полный перечень деталей, изго-
товляемых литьем под давлением в этой важной отрасли про-
мышленности. Увеличение выпуска различных бытовых приборов
и машин значительно расширило область применения литья под
давлением для изготовления деталей пылесосов, стиральных ма-
шин, вентиляторов и холодильников.
В санитарно-технической промышленности из латунных спла-
вов разных марок литьем под давлением изготовляются смеси-
тели для раковин и ванн, водоразборные краны, трубопроводная
арматура и др.
Необходимо отметить, что литье под давлением нередко в
десятки раз снижает общую трудоемкость изготовления деталей
при одновременном снижении массы отливки на 30—50%. По
уровню механизации, производительности, точности отливок и
минимальной продолжительности цикла литье под давлением
превосходит все другие способы получения литья повышенной
точности. Вместе с тем способ литья под давлением имеет боль-
шие перспективы дальнейшего развития.
Основными направлениями развития этого способа литья,
наметившимися за последние годы, являются следующие: вне-
дрение механизации и автоматизации заливки сплава, съема от-
ливок, смазки пресс-форм; усовершенствование существующих
и создание новых машин с увеличенным усилением запирания,
с механизацией и автоматизацией процессов; создание и освое-
ние систем управления процессом с целью стабилизации режи-
мов литья и улучшения качества продукции; создание и приме-
нение новых сплавов; упрощение изготовления и механизация
пресс-форм.
4. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ СПОСОБА
ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
К преимуществам литья под давлением по сравнению с дру-
гими способами при изготовлении отливок повышенной точности
следует отнести:
1) получение отливок с малой шероховатостью поверхности
и высокой точностью размеров, что достигается точной обработ-
кой и тщательной полировкой рабочей полости пресс-форм;
2) возможность получения особо сложных тонкостенных
деталей, которых нельзя отлить в песчаных или металлических
формах;
3) высокая производительность;
4) незначительные припуски на механическую обработку, а
в большинстве случаев их полное отсутствие, что позволяет при-
менять отливки без механической обработки;
5) низкая себестоимость отливок; снижение себестоимости
происходит за счет экономии сплава, сокращения работ по ме-
ханической обработке, исключения расхода формовочных и
стержневых смесей, сокращения расходов на выполнение меро-
приятий по охране труда и технике безопасности, так как при
литье под .давлением достигаются наиболее благоприятные сани-
тарно-гигиенические условия труда.
7
К недостаткам способа литья под давлением относятся;
1) высокая стоимость оснастки и оборудования;
2) ограниченность габаритных размеров и массы отливок;
3) наличие воздушной пористости в массивных частях от-
ливки, снижающей прочность деталей;
4) неэкономичность применения этого способа при мелко-
серийном производстве;
5) затруднение, а иногда и полная невозможность отливки
деталей с внутренними полостями и поднутрениями;
6) ограниченность номенклатуры сплавов.
Глава II.
МАШИНЫ И ПРЕСС-ФОРМЫ
ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
5. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА
ОСНОВНЫХ ТИПОВ МАШИН
ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
В литейных цехах и на участках литья под давлением при-
меняются машины отечественного производства с горячей и хо-
лодной камерами прессования. Наряду с отечественными маши-
нами применяются зарубежные машины фирм «Триульци» (Ита-
лия), «Бюлер» (Швейцария) и др. Особенно широко приме-
няются надежные, с высокими эксплуатационными качествами
машины производства ЧССР: модели ЦЛПО с вертикальной ка-
мерой, ЦЛО с горизонтальной камерой и горячекамерные мо-
дели ЦЛТ.
Машины с горячей камерой прессования характеризуются
тем, что камера прессования их расположена непосредственно в
ванне с расплавленным сплавом. Эти машины используются для
производства отливок из цинковых и оловянно-свинцовых спла-
вов с низкой температурой плавления.
Нашей промышленностью сейчас выпускаются машины для
литья под давлением модели 71305 (рис. 4), отвечающие совре-
менным требованиям производства.
, На станине 1 смонтированы механизм 2 запирания пресс-
форм гидрорычажного типа, гидро- и электрооборудование, ме-
ханизм 3 смазки и обдувки пресс-формы.
Справа к станине примыкает электрическая печь сопротив-
ления, служащая для поддержания определенной температуры
сплава. Машина может работать в наладочном, полуавтомати-
ческом и автоматическом режиме.
В чугунный подогреваемый тигель 7 электрической печи со-
противления заливается расплавленный металл. При верхнем
положении поршня 6 цилиндра 5 расплавленный металл через
отверстия 8 заполняет полость цилиндра 9.
8
ьэ
Зак. 355
Рис. 4. Машина для литья под давлением модели 71305 с горячей камерой прессования
со
При включении машины происходят обдувка и смазка рас-
крытой пресс-формы с помощью механизма 3 смазки, закрытие
пресс-формы, одна половина которой' соединена при помощи
мундштука с обогреваемым металлопроводом 4. Поршень Допу-
скаясь, оказывает давление на металл, который вытесняется
через канал 10 и металлопровод 4 в пресс-форму. После за-
твердевания отливки поршень возвращается в исходное положе-
ние, пресс-форма открывается и из него удаляются отливки.
Далее цикл повторяется.
Техническая характеристика машины для литья под давле-
нием модели 71305 следующая.
Масса заливаемой порции сплава, кг......................... 1,8
Производительность, цикл/ч................................ 450
Усилие, тс:
запирания формы..................................... 63
прессования......................................... 5,3
Габаритные размеры машины (длина X ширина X высота) 4020 X 1760 X 1770
Масса, кг................................................. 4500
Для получения ответственных деталей из цинковых, алюми-
ниевых, магниевых и медных сплавов применяются машины с
холодной камерой прессования. Эти машины характеризуются
тем, что расплавленный в отдельно стоящей печи сплав зали-
вается в камеру прессования вручную или при помощи дози-
рующе-заливочного устройства. Камеры прессования указанных
машин подразделяются на вертикальные и горизонтальные.
Отечественной промышленностью выпускаются машины как
с вертикальной, так и с горизонтальной камерой прессования,
однако машины с горизонтальной камерой прессования обла-
дают рядом преимуществ перед машинами с вертикальной ка-
мерой прессования. Эти преимущества следующие:
1) более короткий путь сплава от камеры прессования до
полости формы, благодаря чему обеспечивается более высокий
выход годного;
2) более высокая степень удаления воздуха из формы, что
повышает качество отливок:
3) отсутствие поворота сплава из камеры прессования в
литник;
4) сокращение рабочего времени цикла благодаря совмеще-
нию операций отделения литникового остатка, выталкивания его
из камеры прессования и раскрытия пресс-формы;
5) удобство в обслуживании и эксплуатации;
6) простота регулирования скорости прессования.
Современные машины для литья под давлением состоят из
следующих основных узлов: устройства для закрывания и от-
крывания пресс-формы, камеры прессования; устройства, соз-
дающего давление на сплав в камере прессования, и аппаратуры
для управления машиной. Большинство машин для литья под
давлением изготовляются с полуавтоматическим и автоматиче-
ским циклами.
Из машин с вертикальной камерой прессования в настоящее
время промышленностью выпускается машина для литья под
давлением модели 71207 (рис. 5). Она предназначена для изго-
товления отливок из сплавов цветных металлов (алюминиевых,
цинковых, медных) в условиях массового производства.
10
X
**
ю
Рис. 5. Машина для литья под давлением модели 71207 с вертикальной холодной камерой прессования
Машина состоит из узлов и агрегатов, смонтированных на
станине. Станина 9 сварной конструкции из профильного и ли-
стового проката имеет встроенный масляный бак 1.
Механизм прессования служит для быстрого впрыска рас-
плавленного металла в форму, выдержки отливки под давле-
нием, среза литника и выталкивания пресс-остатка и состоит из
Таблица 1. Техническая характеристика машин
для литья под давлением с вертикальной камерой
прессования
Параметр Модель машин
511 512 513
Масса заливаемой порции алюминиевого сплава, кг Площадь проекции 0,8 1,8 8,0
•
отливки в плоскости
разъема формы, см2:
наименьшая 100 . 200 400
наибольшая 200 400 900
Производительность, цикл/ч 125 125 75
Диаметр наполни-
тельного стакана, мм:
наименьший 60 80 120
наибольший 85 100 170
Наибольшее допу- стимое расстояние 315 450 800
между установочными плоскостями раскрытой -
пресс-формы, мм
Наибольшее усилие,
тс:
запирания формы " 70,0 120,0 213,0
прессования 15,3 28,5' 56,5
Наибольшее удель- ное давление прессо- вания, кгс/см2 Габаритные размеры 540 570 500
2,1 X 0,9 X 2,6 X 1,5 X 3,3 х 1,8 X
машины (длина X ши- рина X высота), м Х2,4 Х2.15 Х2,6
Масса машины, кг 2200 4800 9800
следующих основных узлов и деталей: цилиндра прессования 7,
цилиндра среза литника и выталкивания пресс-остатка 8 и пли-
ты прессования, на которой смонтированы все узлы и детали
механизма включения, гнездо с камерой прессования.
Механизм запирания гидрорычажного типа % состоит из ци-
линдра 2, рычажной системы 4 и двух плит, неподвижной 3 и
12
подвижной 6, перемещающейся по четырем колонкам. Механизм
запирания снабжен гидравлическим выталкивателем отливки 5.
Гидроагрегат прессования, аккумуляторная установка и
станция управления устанавливаются вблизи машины на отдель-
ных фундаментах.
Машина может работать в наладочном и полуавтоматиче-
ском режимах.
Управление машиной при работе в наладочном режиме осу-
ществляется с пульта, расположенного в электрошкафу, а упра-
вление при работе в полуавтоматическом режиме — с пульта
управления, расположенного на плите прессования.
, Заливка сплава в пресс-камеру производится мерным ков-
1 шом из тигельной печи или автоматическим дозирующим устрой-
ством. Залитый в пресс-камеру сплав механизмом прессования
впрыскивается в форму, а затем допрессовывается с заданным
удельным давлением. Два реле времени автоматически контро-
лируют время кристаллизации: первое — кристаллизацию пресс-
остатка в камере прессования; второе — кристаллизацию отливки
в форме.
Имеющаяся на машине система водяного охлаждения позво-
ляет регулировать интенсивность охлаждения пресс-камеры,
формы и рабочей жидкости.
Учитывая, что во многих литейных цехах работают машины
моделей 511, 512 и 513, выпускавшиеся ранее промышленностью,
в табл. 1 приведена краткая техническая характеристика, этих
машин, на рис. 6 — конструкция модели 512. Она состоит из
двух основных узлов, смонтированных на фундаментной чугун-
ной плите 28, — узла закрывания и открывания пресс-формы и
узла прессующего устройства. Эти узлы соединены между собой
тремя связями 26, которые воспринимают усилие, развивающееся
в плоскости разъема пресс-формы, и одновременно являются на-
правляющими для поршня 2 закрытия формы, несущего на
своем переднем конце формодержатель 11 с привернутым к
нему постаментом 25, к которому крепится подвижная полови-
, на формы.
Нормальное положение поршня — крайнее левое; раскрытие
формы осуществляется благодаря постоянному давлению рабо-
чей жидкости, подводимой через штуцер 9 в пространство ци-
линдра внутреннего поршня 8.
В корпусе основного цилиндра 3 неподвижно закреплен вну-
тренний поршень 8. Закрывание пресс-формы осуществляется
при движении поршня вправо под давлением рабочей жидкости,
поступающей через штуцер 4 в пространство между формодер-
жателем и внутренним поршнем. Снизу корпуса цилиндра за-
креплен мультипликатор 1, который служит для повышения дав-
ления в рабочей полости цилиндра и обеспечения надежного
прижима полуформ.
На корпусе цилиндра укреплен наполнительный (сутивной)
баллон 6. При движении поршня вправо пресс-форма закрыва-
ется и рабочая жидкость поступает в цилиндр через обратный
клапан 5, Отработанная жидкость вновь поступает в баллон, из-
быток жидкости — в сливную сеть (в бак насоса).
Для подачи рабочей жидкости к перемещающимся во время
работы штуцерам (штуцер 9 и распределительная коробка 10
13
Рис. 6. Машина для
литья под давлением
модели 512 с вертикаль-
ной камерой прессова-
ния
Для питания выталкивателей), предусмотрено телескопическое
устройство 7.
Очистка рабочей жидкости, поступающей из сливной сети
для дальнейшего обращения, производится фильтром 27. На дру-
гом конце фундаментной плиты привернута стойка 23, на кото-
рой установлена направляющая 20. К последней привернут прес-
совый цилиндр 14, внутри которого перемещается прессовый
поршень 15. Внутренний поршень 13 заделан своим верхним
концом неподвижно в пресс-цииндре. Кольцевая полость пресс-
поршня всегда находится под давлением, и поэтому пресс-пор-
шень в нерабочем состоянии всегда занимает верхнее крайнее
положение.
v К корпусу пресс-цилиндра подводится рабочая жидкость,
которая питает нижнюю и верхнюю полости прессующего ци-
линдра. В случае подачи давления в нижнюю полость пресс-
поршня развивается минимальное усилие прессования; при по-
даче давления в большую кольцевую площадь пресс-поршня раз-
вивается среднее усилие прессования. В случае одновременной
подачи давления по обоим подводам усилие суммируется. Таким
образом, можно получить три ступени давления прессового
поршня.
* К нижней части прессующего поршня прикреплен сменный
прессующий пуансон 16, с помощью которого производится за-
прессовка жидкого металла в форму.
В направляющей 20 вмонтирована гильза 17 с наполнитель-
ным стаканом 18 для жидкого металла и литниковая втулка
(мундштук) 29.
Нижнюю часть наполнительного стакана занимает подвиж-
ная пятка 19, которая образует дно камеры прессования. Перед
заливкой сплава в наполнительной стакан верхняя плоскость
пятки перекрывает отверстие литниковой втулки. Это необходи-
мо для того, чтобы металл не попал в форму самотеком до' на-
чала прессования. Пятка скреплена со штангой 21, которая, в
свою очередь, соединена с поршнем 22 гидроцилиндра 24; упра-
вление работой осуществляется клапаном 12. При движении
прессового поршня вниз и начале запрессовки сплава пятка
опустится и откроет отверстие литниковой втулки, тем самым
освободив путь сплаву в форму.
После запрессовки металла в форму прессующий поршень
идет вверх и пятка под действием поршня 22 поднимается вверх,
срезая литниковый остаток и выбрасывая его из наполнитель-
ного стакана.
Пуск машины в работу (включение давления) осуществля-
ется открытием главного запорного вентиля при помощи махо-
вичка 31; управление механизмами производится ручным клапа-
ном управления 30.
Гидравлическим приводом машины модели 512 является на-
сосная установка с аккумулятором (рис. 7). Она состоит из сле-
дующих основных узлов: насоса 6, переключателя насоса 10
и бака 11.
Корпус насоса разъемный и состоит из корпуса и крышки,
скрепленных при помощи шпилек. Внутри корпуса насоса на ро-
ликоподшипниках смонтирован коленчатый вал с тремя шату-
нами.
15
1
На конце коленчатого вала насажен на шпонке шкив 7,
получающий вращение от электродвигателя 4 при помощи кли-
ноременной передачй 12, которая защищена кожухом 5 с сеткой.
Шатуны шарнирно соединены с ползунами и связаны с на-
гнетательными плунжерами. Вращательное движение коленча-
того вала преобразуется в возвратно-поступательное движение
плунжеров, которые через сальниковые уплотнения входят в кла-
панную коробку. Клапана плунжеров объединены общим кана-
лом, в который засасывается жидкость из бака насоса. Каждый
всасывающий клапан снабжен контрольным краником 13, слу-
жащим для проверки правильности работы клапана. При от-
Рис. 7. Насосная установка машины модели 512
крывании краника и при нормальной работе клапана из отвер-
стия должна бить струя рабочей жидкости.
Все выхлопные (нагнетательные) клапана также объединены
одним общим каналом, из которого жидкость под давлением
120 кгс/см2 по трубе 8 направляется в переключатель насоса 10
и далее по месту потребления. Переключатель насоса, Отрегу-
лированный на давление 120 кгс/см2, управляет работой на-
соса; по достижении в сети необходимого давления насос пере-
ключается на холостой ход, а при понижении давления в сети
насос автоматически включается на работу в сеть.
Насос, электродвигатель и переключатель смонтированы на
баке 11, служащем резервуаром для рабочей жидкости. В бдке.
имеются нижнее отверстие с всасывающей трубкой 9, сливное
16
отверстие с пробкой 2 и верхнее приемное отверстие Зу через
которое возвращается отработанная жидкость. Для заливки
жидкости в бак насоса имеется крышка /, прикрывающая ка-
меры с фильтрующей сеткой. В бак заливается рабочая жид-
кость (масляная антикоррозионная эмульсия) вместимостью
около 400 л.
Аккумулятор (рис. 8), служащий для стабилизации давления
в гидросистеме машины при «ударе» прессующего поршня, со-
стоит из двух баллонов 4, заделанных в цоколе Зу привернутом
Рис. 8. Аккумулятор к машине модели 512
к общей плите 1. Нижние горловины баллонов при помощи
труб 2 присоединены к вентилю 5 аккумулятора. В верхней части
вентиля вмонтирован запорный клапан, управляемый махович-
ком 6. В нижней части имеется предохранительный клапан, на
который воздействует система рычагов 7 при помощи груза 8.
При понижении давления в сети ниже установленного пре-
дела (около 80 кгс/см2) или при разрыве трубопровода предо-
хранительный клапан закрывается, тем самым предохраняет бал-
лоны аккумулятора от полной разрядки. Вначале баллоны за-
ряжаются азотом до давления 60 кгс/см2 для образования га-
зовой подушки, затем в них насосом накачивается антикоррози-
онная масляная эмульсия до давления 120 кгс/см2.
Машины для литья под давлением моделей 511 и 513 отли-
чаются от машины модели 512 в основном габаритами
мых деталей.
отливае-
17
Машины для литья под давлением с холодной горизон-
тальной камерой прессования имеют наибольшее применение, что
объясняется простотой и надежностью конструкции камеры
прессования и более высокой производительностью, чем машины
с вертикальной камерой, так как поршень выталкивает пресс-
остаток в период раскрытия пресс-формы без дополнительных
затрат времени.
Таблица 2. Техническая характеристика отечественных
машин для литья под давлением с холодной
горизонтальной камерой прессования
Параметр Модель машин
515М 516М 517М
Наибольшая масса
отливок, кг: •
из медных и цин- ковых сплавов 5,5 8,0 22
из алюминиевых и магниевых спла- вов 1,6 5,9 -10
Наибольшая пло-
щадь отливки в пло- скости разъема пресс- формы, см2:
из медных и цинко- вых сплавов 200 880 1000
из алюминиевых и магниевых сплавов 400 1960 1500
Производительность, цикл/ч 150 80 32
Наибольшее усилие,
тс:
запирания формы 150 400 630
прессования 13 34 45
Диаметры камеры прессования, мм 40-65 50-100 55—110
Габаритные размеры 4,35 X 1,85 X 5,54 X 1,8 X 6,1 X 1,3 х
машины (длина X ши- рина X высота), м X 1,85- Х2 X 2,0
Масса машины, т 5,1 13 25
В литейных цехах применяются машины как ранее выпу-
скавшиеся нашей промышленностью, так и выпускаемые в на-
стоящее время. К первым следует отнести машины моделей
515/М, 516М, 517М. Техническая характеристика их приведена
в табл. 2. Наиболее типичным представителем указанного пе-
речня моделей машин является модель 515М. На рис. 9 пока-
зано устройство этой машины. Она состоит из двух горизон-
тальных гидравлических блоков: первый открывает и закрывает
1$
пресс-форму и удерживает ее в замкнутом состоянии при за-
прессовке металла (механизм сближения полуформ); второй блок
предназначен для запрессовки металла в полость формы и уда-
ления пресс-остатка (литникового остатка) из камеры прессова-
ния. Все узлы машины крепятся к сварной станине 18 коробча-
того сечения, внутри которой установлен бак 22 с рабочей
жидкостью.
Механизм сближения этих половин открывает и закрывает
пресс-форму, удерживает ее в закрытом положении во время
запрессовки металла, выталкивает отливку из формы при по-
мощи плиты выталкивателей 6.
Половины формы крепятся к подвижной 7 и неподвижной 8
^плитам машины. Подвижная плита перемещается по четырем
направляющим колоннам 21. Движение подвижной плите сооб-
щается гидравлическим цилиндром 1 через систему рычагов 5.
Гидравлический цилиндр и две оси рычагов закреплены на
плите звеньев 3, которая может передвигаться вдоль оси ма-
шины при помощи зубчатого колеса 24 и рейки 25. Перемеще-
ние плиты вдоль оси машины обеспечивает возможность уста-
новки на машину пресс-форм различной толщины. После уста-
новки плиты звеньев 3 в необходимое положение она фиксируется
в осевом направлении при помощи гаек 2 и 4.
Рабочий цилиндр 14 с поршнем 15 служит для запрессовки
металла в форму и для удаления пресс-остатка. В неподвижной
плите 8 закреплен рабочий цилиндр 9 (прессующий стакан), в
который входит наконечник плунжера 20. Плунжер соединен
стержнем 10 со штоком 13 гидравлического прессующего порш-
ня 15. Прессовый механизм закреплен на неподвижной плите 12
и сцентрирован натяжной муфтой 19. Конструкцией машины
предусмотрена возможность смещения по вертикали камеры прес-
сования и гидравлического цилиндра при помощи винтового дом-
крата и телескопической стойки 17. Это позволяет подводить
сплав к нижней части отливки в форме, что исключает возмож-
ность самопроизвольного затекания сплава в форму. Скорость
перемещения прессующего плунжера ступенчатая, т. е. в начале
хода прессования масло попадает в гидравлический цилиндр
через отверстие малого сечения, а после прохождения поршнем
некоторого пути открывается отверстие большего сечения, и дви-
жение поршня происходит на максимальной скорости. Медленное
движение поршня в начале прессования исключает выброс ме-
талла через заливочное окно.
Гидравлический привод осуществляет следующие операции:
1) перемещает передвижную плиту (закрытие и раскрытие
пресс-формы и выталкивание отливки);
2) перемещает плунжер прессующего механизма (запрессов-
ка металла в пресс-форму и удаление из нее пресс-остатка, воз-
вращение плунжера в исходное положение).
Питание гидравлического привода маслом происходит от на-
сосной установки, приводимой во вращение электродвигаталем.
Насосная установка состоит из двух спаренных центробежных
насосов 26, находящихся на валу электродвигателя 27. Насосы
работают последовательно, малый насос (малой производитель-
ности и высокого давления — 65 кгс/см2) нагнетает рабочую
жидкость в аккумуляторы 28. Когда давление в баллонах
19
25 24 23 22 21 20 19 13
Рис. 9. Машина для литья под давлением модели 515М с холодной горизонтальной камерой прессования
аккумулятора достигает 65 кгс/см2, малый насос автоматически
выключается и включается большой насос (большой производи-
тельности и низкого давёлния—17 кгс/см2). В начале прессова-
ния большой насос подает рабочую жидкость в цилиндры 1 и 14
через дроссель 16 прессующего поршня. Возрастание силы со-
противления при запрессовке сплава в форму автоматически вы-
ключает большой насос и включает малый. Работа малого на-
соса обеспечивает установку рычажного механизма 5 в «мерт-
Таблица 3. Техническая характеристика некоторых
современных машин литья под давлением
с горизонтальной камерой прессования
Параметр Модель машин
71106 71107 71108 71109
Масса заливаемой 1,25 2,1 3,6 6,0
порции алюминиевого сплава*, кг Производительность, 250 200 160 125
цикл/ч Толщина пресс- формы, мм: наименьшая 190 220 260 320
наибольшая 420 л 500 600 710
Наибольшее усилие, тс: запирания формы 100 160 250 400
прессования 13,2 20 30 45
Установленная мощ- 11,5 14,4 14,4 30,0
ность электродвига- телей, кВт Габаритные размеры 4,4 X 5,3 X 5,85 X 6,9 X
машины (длина X ши- Х1.6Х X 1,6 х X 1,85 X Х2.1Х
рина X высота), м X 1,4 X 1,7 X 1,9 X 1,7 17 400
Масса машины, кг 4 600 8 500 11 000
вое» положение, окончание цикла запрессовки металла, выталки-
вание литникового остатка, выведение из мертвого положения
звеньевого механизма.
Для обеспечения высокого темпа работы предусмотрена воз-
можность водяного охлаждения формы, прессующего плунжера
через штуцер 11, неподвижной плиты и масла гидросистемы. Ин-
тенсивность охлаждения регулируется за счет изменения коли-
чества подаваемой воды.
Электрооборудование машины состоит из электродвигателя
(мощностью 14 кВт, напряжением 220/380 В и частотой враще-
ния 980 об/мин) и аппаратуры для переключения и управления.
Машина имеет два режима работы — пооперационный и по-
луавтоматический. Пооперационный режим предусматривает
включение отдельных операций независимо друг -от друга.
21
to
Рис. 10. Машина для литья под давлением модели 71106:
/ — гидравлический цилиндр механизма запирания; 2— система рычагов механизма запирания; 3—плита выталкивателей;
4—подвижная плита; 5—направляющие колонны; 6—неподвижная плита; 7—камера прессования; 8 — цилиндр прессую-
щего механизма; 9—аккумуляторная установка; 10—станина; 11— масляны*й бак; 12—насосная установка с электродви-
гателем
Полуавтоматический режим обеспечивает автоматическую после-
довательность части операций — выдержку времени прессования,
раскрытие формы и возврат плунжера.
Кнопки управления машиной размещены на пульте управ-
ления 23. Команда на прессование может подаваться нажимом
соответствующей кнопки на пульте управления или нажимом на
ножную педаль командоконтроллера. Аппаратура управления
двигателем привода насосов, режимом работы, временем вы-
держки, регулятором давления прессования металла расположе-
на на панели управления.
> Принципиальные схемы машин 516М и 517М аналогичны
схеме машины 515М и отличаются от последней большими га-
баритами, размерами отливаемых деталей и конструкцией от-
дельных узлов.
В настоящее время отечественной промышленностью выпу-
скается большая гамма машин с горизонтальной холодной каме-
рой прессования. В табл. 3 приведена, техническая характери-
стика современных машин для литья под давлением с горизон-
тальной камерой прессования.
На рис. 10 показано устройство машины 71106. Эта машина
предназначена для изготовления отливок из сплавов цветных
металлов (цинковых, алюминиевых, медных) в условиях серий-
ного и массового производства. Она состоит из отдельных агре-
гатов, смонтированных снаружи и внутри станины. Механизм
запирания гидрорычажного типа и механизм прессования соеди-
нены между собой четырьмя колоннами.
Гидро- и электрооборудование, а также ограждение разме-
щены на основных узлах машины. На отдельных фундаментах
смонтированы агрегат впрыска, аккумуляторная установка и
электрошкаф.
Машина работает следующим образом: мерным ковшом про-
изводится заливка сплава в камеру прессования. После нажатия
кнопки «Впрыск» происходят медленное перекрытие окна за-
ливки камеры прессования, быстрый впрыск сплава в форму и
выдержка отливки в форме под давлением (кристаллизация).
Затем срабатывает реле времени, и форма раскрывается. В кон-
це хода подвижной плиты механизма запирания происходит вы-
талкивание отливки механическими толкателями; после этого
цикл повторяется.
Машина может работать в наладочном и полуавтоматиче-
ском режимах.
6. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАШИН ДЛЯ ЛИТЬЯ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Машина для литья под давлением состоит в основном из
двух гидравлических прессов, один из которых предназначен
для запирания пресс-формы, второй — для запрессовки металла.
Механизм запирания форм создает надежное запирание по-
луформ, необходимый ход открытия пресс-формы и возможность
регулировки хода открытия для установки пресс-форм, различ-
ных по толщине. Конструкция механизма запирания должна
обеспечивать свобдный доступ к пресс-форме и развивать
23
достаточное усилие для раскрытия половин пресс-формы и вытал-
кивания из нее отливок.
Из большого числа механизмов запирания пресс-форм в ма-
шинах с холодной камерой прессования применяются в основном
четыре типа: гидравлические, гидрорычажные с горизонтальным
или вертикальным расположением рычагов, гидроклиновые, ком-
Рис. 11. Схемы механизмов запирания: а — гидравлический;
б — гидрорычажный; в — гидроклиновой
бинированные. Наибольшее распространение получили гидроры-
чажные механизмы.
Гидравлический механизм запирания форм (рис. И, а) при-
меняется в машинах для литья под давлением с усилием за-
пирания (до 200 тс) в основном в машинах с вертикальной
камерой прессования (модели 511, 512 и др.).
Механизм обеспечивает отсутствие перекосов подвижной
плиты 1 и простоту установки пресс-форм различной толщины,
но требует большого расхода рабочей жидкости и частой замены
24
уплотняющих манжет, чтобы избежать утечки жидкости. Запи-
рающее усилие создается гидравлическим цилиндром 2 большого
диаметра.
Гидрорычажный механизм (рис. 11,6) применяется практи-
чески во всех современных отечественных машинах для литья
под давлением (модели 71106; 71107; 515М и др.). Запирающее
усилие создается гидравлическим цилиндром 1 и системой рыча-
гов 2. При движении поршня вправо рычаги 2 устанавливаются
в распор (в мертвое положение). Такое положение рычагов
звеньевого механизма гарантирует плотное запирание пресс-форм
в момент запрессовки металла.
Механизм обеспечивает быстроходность движения плиты 3
при закрытии пресс-формы с необходимым замедлением при
смыкании ее половин; меньший массовый расход рабочей жидко-
сти по сравнению с гидравлическим механизмом.
Для достижения размерной точности отливок по линии разъ-
ема форм необходимо осуществлять постоянный контроль, чтобы
на разъем формы не попадали частицы сплава. Неплотное за-
крытие пресс-формы может быть также из-за износа осей и по-
явления люфтов, перегрева плит. Для устранения указанных не-
достатков рычажный механизм необходимо регулировать переме-
щением плиты 5 при помощи зубчатой рейки и шестерни (мо-
дель 515М) или электропривода подналадки (модель 71108).
Регулировка установки пресс-форм различной толщины осуще-
ствляется перемещением плиты 5 совместно с гидроцилиндром
или при помощи винта 4 раздвигают подвижные плиты.
Гидроклиновые механизмы (рис. 11, в) применяются на ма-
шинах большой мощности и гарантируют надежное запирание
пресс-форм.
Рабочая жидкость, передвигая поршни двух гидроцилинд-
ров 4, перемещает вправо плиту 6, штанги 5 и соединяет поло-
вины пресс-форм. При - подаче рабочей жидкости в гидроци-
линдры 2 клинья 3 входят между штангами, имеющими на кон-
цах самоустанавливающиеся сферические опоры, и опорной пли-
той 1. Регулировка установки пресс-форм различной толщины
осуществляется подбором постаментов и с помощью штанг 5.
Комбинированные механизмы находят применение в совре-
менных машинах и представляют собой различные сочетания
гидравлических, рычажных и клиновых механизмов (т. е. гидро-
клинорычажные).
Механизм прессования обеспечивает заполнение пресс-форм
жидким сплавом под большим давлением и с высокой скоростью.
Пресс-формы заполняются за доли секунды при скорости впуска
металла от 0,5 до 120 м/с. Причем заполнение пресс-формы
происходит, как правило, в три стадии: начальное — медленное
перемещение прессующего поршня, затем его быстрое перемеще-
ние, что соответствует заполнению металлом объема камеры
прессования и пресс-формы, и конечная стадия — так называе-
мая стадия подпрессовки, которая необходима для ликвидации
усадочной пористости и улучшения качества поверхности от-
ливки.
Устройство механизмов прессования машин с вертикальной
и горизонтальной камерами прессования рассматривалось в раз-
деле устройства машин для питья под давлением (рис. 6 и 9).
3 Зак. 355 25
7. СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
л
Несмотря на то, что литье под давлением относится к числу
наиболее механизированных процессов литейного производства,
проблемы дальнейшей < механизации и особенно ее высшей сту-
пени— автоматизации — имеют в настоящее время одно из ак-
туальных значений.
При литье под давлением с применением современных ма-
шин, работающих в полуавтоматическом режиме, механизации и
автоматизации подлежат в основном околомашинные операции,
к которым следует отнести обдувку и смазку пресс-форм, подачу
порции жидкого сплава от плавильно-раздаточной печи в камеру
Таблица 4. Техническая характеристика
манипуляторов для смазки пресс-форм
Параметр Модель манипуляторов
ЛМС 63 ЛМС 80 ЛМС 100 ЛМС 125
Ход блока форсунок, мм Регулировка . исходного положения блока форсунок, мм: 630 800 1000 1250
по горизонтали 280 280 460 460
по вертикали 200 200 270 270
Количество форсунок 5 7 10 10
Скорость движения под- вижного блока (наибольшая), мм/с 500 500 500 500
Масса (без электрообору- дования и агрегата подачи смазочного состава), кг 240 260 290 320
прессования, извлечение отливок и транспортирование их от ма-
шины в обрубочно-очистное отделение, обрубку в специальных
штампах и очистку отливок.
Основной целью механизации и автоматизации смазки пресс-
форм является не только устранение ручного труда, но прежде
всего повышение производительности труда; улучшение техноло-
гических параметров процесса, связанного с удалением газооб-
разных продуктов сгорания смазки из полости пресс-формы; по-
лучение более равномерного и тонкого слоя смазки, что в зна-
чительной мере способствует повышению качества отливок. Так,
при ручной смазке толщина слоя колеблется от 5 до 30 мкм, а
при автоматической — от 0,5 до 15 мкм, продолжительность вре-
мени смазки сокращается в два раза и производительность ма-
шин возрастает на 10—15%.
В цехах для литья под давлением применяются различные
способы смазки пресс-форм, но наиболее распространенным яв-
26
ляется ручной способ нанесения непосредственно оператором ма-
шины при помощи пульверизаторов-смазкораспылителей.
Для автоматической смазки пресс-форм промышленностью
осваивается серийное производство манипуляторов типа ЛМС.
В табл. 4 приведена техническая
характеристика указанных мани-
пуляторов; на рис. 12 показана
схема их устройства.
Манипуляторы монтируются
на неподвижной (для машин с
горизонтальной камерой прессо-
вания) или подвижной (для ма-
шин с вертикальной камерой прес-
сования) плите машин для литья
под давлением.
Основные узлы манипулятора:
агрегат подачи смазочного соста-
ва, форсунки, стойка, механизм
перемещения, панель, рамка об-
дувная, редуктор и электрообору-
дование.
Агрегат подачи смазочного со-
става смонтирован на отдельно
стоящей раме с резервуаром для
смазочного мачериала, узлом под-
готовки воздуха, пневмопанелью
и мешалкой для механического
перемешивания смазочного веще-
ства.
Стойка служит для размеще-
ния подвижного блока форсу-
нок, привода, коммуникаций и
средств установочной регули-
ровки.
При помощи механизма пере-
мещения происходят ввод пане-
ли, несущей блок форсунок, в
разъем пресс-формы и подача
смазочного состава и сжатого воз-
духа. Подводы к панели выпол-
нены через направляющие скалки.
Панель предназначена для по-
дачи к форсункам и к обдувной
д)амке сжатого воздуха и смазоч-
ного состава. Крепится к штоку
пневмоцилиндра и несет на себе
обдувную рамку и форсунки.
В корпусе панели имеются про-
Рис. 12. Схема манипуля-
тора для автоматической
смазки пресс-форм:
—форсунки; 2— панель; 3 — ци-
линдр; 4—пиноль; 5—механизм
перемещения пиноли; 6 — стойка;
7 — механизм подъема; 8 — плита
машины
дольные каналы для подачи воздуха и смазки в форсунку.
Электрооборудование расположено на основных узлах мани-
пулятора, а также в отдельно стоящем электрошкафу с пультом
управления.
Манипуляторы могут работать в автоматическом режиме и
режиме наладки.
3*
27
Для механизации и автоматизации процесса заливки мерной
дозы металла в камеру прессования используются специальные
заливочно-дозирующие установки. Подача металла дозирующими
Таблица 5. Техническая характеристика пневматических
дозаторов
Параметр Модель дозатора
Д63М Д250 Д630М
Вместимость ванны по алюминиевому сплаву, кг: *
рабочая 75 250 530
общая Масса дозы, кг: 90 300 700
наименьшая 0,3 1 5
наибольшая 2 20 50
Время выдачи дозы, с 2-6 3-10 2,5—20
Точность дозирова- ния, % Наибольшая темпе- ратура алюминиевого сплава, °C Угол наклона печи, град —|—5 ±5 zfc5
800 900 900
25 25 25
Время разогрева ванны, ч Рабочее давление воздуха в ванне, кгс/см2 6 6 8
0,35 0,35 0,35
Давление сжатого воздуха, кгс/см2 Средний объемный расход сжатого воз- духа на дозу, м3/ч 2-3 2-3 2—3
0,3 0,6 1,0
Мощность нагрева- теля, кВт Габаритные размеры 10 20 40
1,9 X 1,63 х 1,9 X 1,9 X 2,4 X 2,4 X
дозатора (длина X ши- рина X высота), м X 1,7 X 1,9 X 2,4 •
Масса дозатора с футеровкой, кг 1800 1635 4285
установками позволяет повысить производительность труда,
улучшить условия труда рабочих, повысить качество заливае-
мого сплава, стабилизировать технологический режим и качество
отливок. Существует большое количество конструкций заливоч-
но-дозирующих устройств, однако наиболее надежно работаю-
щими конструкциями, получившими в последние годы примене-
28
ние в литейных цехах, являются дозирующие устройства, выдаю-
щие порцию сплава под давлением сжатого воздуха (пневматиче-
ские дозаторы) или механическим зачерпыванием сплава ковшом
с последующей заливкой его в камеру прессования (механиче-
ские дозаторы). Нашей промышленностью серийно выпускаются
дозаторы для цинковых, алюминиевых и магниевых сплавов мо-
делей Д63М, Д250 и Д630М (табл. 5).
Дозаторы (рис. 13) предназначены для автоматизации про-
цесса заливки сплава на машинах для литья под давлением с
холодной камерой прессования.
Рис. 13. Дозатор модели Д63М
Основными узлами дозатора являются: корпус печи, крышка
с уровнемерами, сливная труба, механизм наклона, пневмо- и
электрооборудование.
Корпус печи представляет собой герметичный сварной ко-
жух /, внутри которого находится футерованная ванна 2 с элек-
трическими обогревателями 5. Для заполнения печи сплавом,
очистки ванны и слива остатков металла служит боковой люк 3,
герметично закрываемый крышкой 4. Сквозь крышку 6 проходят
два уровнемера и две термопары. На крышке расположены ма-
нометр, ручной кран и предохранительный клапан. Чугунная
сливная труба 9 крепится к кожуху печи и состоит из трех ча-
стей, на которые надеты низковольтные нагреватели, закрытые
теплоизоляцией. Труба помещена в металлический кожух. Перед
29
сливным отверстием установлен датчик 7, связанный автомати-
чески с системами создания напора и задания времени.
Для транспортирования жидкого сплава от сливного отвер-
ствия в литниковую систему служит лоток 8.
Механизм наклона представляет собой гидравлический дом-
крат, который крепится к сварной раме. Наклон печи необходим
для слива остатков металла.
Пневмо- и электрооборудование служит для автоматического
управления дозатором. Аппаратура расположена в пневмо- и
электрошкафах и на щите управления.
Дозатор работает по принципу вытеснения сжатым воздухом
порции сплава и может работать в автоматическом режиме или
встраиваться в автоматическую линию.
Рис. 14. Общий вид механического дозатора-мани-
пулятора типа ЛМЗ
Заводами литейного оборудования организовано серийное
производство гаммы механических дозаторов-манипуляторов типа
ЛМЗ для заливки сплава в камеру прессования.
Манипулятор (рис. 14) состоит из следующих основных
узлов: мерного ковша /, механизма переноса 5, рычага 2, элек-
трооборудования, электрошкафа, гидропанели.
Гидравлическая система манипулятора подключается к гид-
росистеме машины для литья под давлением.
Работа манипулятора осуществляется следующим образом:
ковш со сплавом в исходном положении находится над разда-
точной печью; по команде, поступающей с машины, рычаг по-
ворачивает ковш к заливочному окну прессового цилиндра и вы-
ливает сплав в камеру прессования. В этом положении ковш
выдерживается в течение времени, необходимого для слива
остатков металла, после чего подается команда на прессование
и обратный ход ковша и рычага. В конце хода скорость переме-
щения замедляется, и ковш опускается в сплав. Датчик уровня
определяет глубину погружения ковша в металл независимо
30
От изменения уровня металла в печи по мере ее опорож-
нения.
По команде, поступающей с реле времени, на замедленной
скорости ковш поднимается из печи. При этом излишки металла
сливаются обратно в печь, ковш останавливается над ней до
поступления команды с машины на следующий цикл переме-
щения.
В табл. 6 приведена техническая характеристика дозаторов-
манипуляторов типа ЛМЗ.
Извлечение отливок из пресс-формы в большинстве случаев
осуществляется автоматическим механизмом выталкивания, пре-
Рис. 15. Извлечение отливки автоматическим съемником:
/ — рычаг с цанговым зажимом; 2—кривошип; 3, 4—половины пресс-формы;
5 — электродвигатель; 6 — цанга
дусмотренным в машине, и толкателями пресс-формы. Вертикаль-
ный разъем пресс-формы позволяет применять ленточные или
вибрирующие конвейеры и склизы для передачи удаленных из
пресс-форм отливок в тару.
При невозможности обеспечения автоматического удаления
отливок из пресс-формы оператор-литейщик извлекает отливку
из пресс-формы клещами и укладывает в тару.
Для удаления тяжелых, крупных отливок применяются
съемники специальных конструкций, устанавливаемые непосред-
ственно на мишине или представляющие собой автономное уни-
версальное устройство в виде манипулятора (работа), работаю-
щие в одном цикле с машиной. Один из таких съемников
31
Таблица 6. Техническая характеристика манипуляторов
типа ЛМЗ
Параметр Модель манипулятора
ЛМЗ 1,25 ЛМЗ 2,5 ЛМЗ 5 ЛМЗ 10 ЛМЗ 20
Номинальная доза, кг 1,25 2,5 5,0 10,0 20,0
Наибольшая доза, кг 2,5 3,1 6,2 12,5 25,0
Производи- тельность, зали- вок/ч 250 250 200 170 120
Номинальная точность дозиро- вания, % Габаритные размеры (дли- на X шири- на X высота), мм 2 2 2 1,5 1,5
935 X 427 X X 585 1100Х485Х X 420
Масса, кг 120 300 320 350 380
показан на рис. 15. Он устанавливается на неподвижной плите
машины и состоит из трех рычагов-шарниров. При раскрытии
пресс-формы рычаг 1 входит между половин пресс-формы, его
передняя цанга захватывает за пресс-остаток отливку и рычаг
с отливкой выводится из разъема пресс-формы. Перед освобо-
ждением отливки цанга поворачивается на 90°, и отливка укла-
дывается на конвейер или в тару.
8. КОНСТРУКЦИЯ ПРЕСС-ФОРМ И ДЕТАЛЕЙ
Пресс-формы для литья под давлением являются сложной и
точной оснасткой. Они изготовляются из стали и состоят из ряда
плит и определенно расположенных относительно друг друга
вкладышей, неподвижных и подвижных стержней, выталкивате-
лей, механизма извлечения стержней, устройства для охлажде-
ния и т. д. Собранная пресс-форма представляет собой чаще
всего прямоугольный параллелепипед и реже цилиндр и состоит
из неподвижной и подвижной половин, в которых смонтированы
все остальные детали.
На рис. 16 показана пресс-форма, устанавливаемая на ма-
шине с горизонтальной камерой прессования.
Плита 24 неподвижной части пресс-формы крепится к непо-
движному прессующему блоку машины. Подвижная часть при
помощи плиты 17 крепится к постаменту, состоящему из плиты 7
и стоек 13, который установлен на подвижном запирающем блоке
машины.
Сплав поступает в пресс-форму через литниковую втулку 4,
установленную в плитах 23 и 24, и рассекателем 5 направляется
32
в полость формы (со стержнем 15), оформленной во вклады-
шах 1 и 16. Указанные вкладыши установлены в плиты 19 и 23,
называемые обоймами, и удерживаются подкладными плитами 17
и 24. В плите 23 установлены направляющие колонки 20, а. в
плите 19 — направляющие втулки 18, служащие для установки
в определенном положении относительно друг друга подвижной
и неподвижной половин пресс-формы. К плите 23 винтами 22
прикреплен отбойный щиток 21, предохраняющий от разбрызги-
вания металла при работе. В этой же плите сделаны каналы для
охлаждения формы, а также каналы для выхода воздуха и га-
зов из полости формы при ее заполнении сплавом.
Для образования отверстия в отливке во вкладыше 1 уста-
новлена вставка 2 со стержнем 3. Плиты подвижной части пресс-
формы соединены болтами 14 с постаментом.
А
Рис. 16. Пресс-форма, применяемая на машине с горизон-
тальной камерой прессования
При раскрытии формы после остывания отливки плиты 10 и
11, скрепленные болтами 8, останавливаются неподвижными
упорами, а подвижная плита 19 с отливкой продолжает дви-
гаться, пока выталкиватели 6, установленные в плите 11, уда-
ляют отливку из пресс-формы. Возврат выталкивателей в исход-
ное положение осуществляется контрвыталкивателями 12 с упо-
рами 9.
Стремление сократить затраты на материалы и трудоемкость
на изготовление отливок заставляет нас постоянно совершенство-
вать конструкцию пресс-форм, изыскивать наилучшие способы их
изготовления, так как от конструкции и качества изготовления
зависят успешность освоения отливок, надежность и безотказ-
ность эксплуатации пресс-форм, производительность труда.
Конструкции пресс-форм для литья под давлением весьма
разнообразны и зависят от типа машины, конфигурации, вели-
чины и материала отливки, характера производства и т. д.
В зависимости от указанных факторов пресс-формы класси-
фицируются:
по заливаемому сплаву — пресс-формы для получения отли-
вок из магниевых, алюминиевых, цинковых и латунных сплавов
и сплавов черных металлов;
по типу производства — пресс-формы для мелкосерийного и
массового производства, одногнездные и многогнездные;
по расположению камеры прессования — пресс-формы для
машин с вертикальной и горизонтальной камерами прессования;
по степени механизации выталкивания отливки и извлече-
ния подвижных стержней — пресс-формы ручные, полуавтомати-
ческие, автоматические;
особые виды пресс-форм — пресс-формы для получения ар-
мированных отливок, крупногабаритных отливок, отливок осо-
бой точности.
Основные детали и механизмы пресс-форм. Несмотря на
большое разнообразие конструктивного исполнения пресс-форм,
основные детали входят в состав любой из них. В зависимости
от назначения детали пресс-форм подразделяются на три основ-
ные группы: формообразующие, конструктивные и детали меха-
низмов пресс-форм.
Поверхности деталей формы, соприкасающиеся при заливке
с жидким сплавом, относятся к первой группе и называются ра-
бочими поверхностями, а детали, непосредственно предназначен-
ные для оформления отливки, называются формообразующими
или рабочими деталями. К ним относятся вкладыши; неподвиж-
ные и подвижные стержни, образующие в отливке отверстия и
полости; литниковые втулки и рассекатели, оформляющие вход-
ной литник; вставки; выталкиватели и т. п.
Ко второй группе относятся конструктивные детали для рас-
крывания и закрывания формы, обеспечения точного взаимного
расположения и направления всех ее рабочих деталей, крепления
формы к машине. Эта группа деталей несет на себе рабочие
детали.
К конструктивной группе деталей также относятся плиты,
обоймы, плиты выталкивателей, промежуточные, крепежные, на-
правляющие колонки и втулки, наклонные пальцы, ползунки, по-
стаменты, вспомогательные детали и крепеж.
Третью группу составляют детали механизмов формы, пред-
назначенные для приведения в движение стержней, выталкива-
телей, отъемных частей.
Ниже приводится описание конструктивного исполнения и
назначения отдельных деталей пресс-форм для литья под дав-
лением.
Вкладыши и вставки. Основными деталями пресс-формы
являются вкладыши, так как в них оформляются наружные по-
верхности отливки и от правильности выбора материала вклады-
шей, технологии их обработки зависят длительность работы
пресс-формы и качество отливок.
Габаритные размеры вкладышей определяются конструктив-
но в зависимости от размеров отливок с таким расчетом, чтобы
расстояние от рабочей полости до края вкладыша составляло
15—20 мм; высота вкладыша зависит от глубины оформляющей
полости отливки. При выборе размеров вкладышей необходимо
34
Рис. 17. Способы крепления вкла-
дышей: а — крепление прижимной
плитой; б — крепление винтами:
/—обойма; 2—вкладыш; 3—прижимная
плита; 4—винт
стремиться к равномерности толщины стенок и сечения вклады-
шёй. Местные утолщения ухудшают термическую обработку, при-
водят к микротрещинам при закалке и короблению, что сни-
жает стойкость пресс-форм.
Способов крепления вкладышей имеется много, но практи-
чески применяются в основном два способа.
При первом способе (рис. 17, а) вкладыш запрессовывается
в отверстие обоймы со стороны обратной плоскости разъема и
удерживается опорными буртиками, высота которых назначается
в зависимости от усилий,
возникающих при удалении
отливки, и составляет от
6 до 12 мм.
При втором способе
(рис. 18, б) вставка запрес-
совывается со стороны пло-
скости разъема в коробча-
тое или цилиндрическое
гнездо и крепится с обрат-
ной стороны болтами или
винтами. Выбор того или
иного способа крепления
вкладышей зависит от кон-
струкции детали и формы.
Практически чаще приме-
няется первый способ креп-
ления вставок, как наиболее
надежный.
Полость для отливки со
всеми выступами или уг-
лублениями не всегда воз-
можно и целесообразно вы-
полнять в целом куске ме-
талла вкладыша. Если по-
лость имеет сложные выемки
или выступы большой длины
и сложной конфигурации, то для возможности их выполнения
с заданной точностью размеров и низкой шероховатостью поверх-
ности применяют вставные части. Применение вставных частей
диктуется не только тем, что значительно облегчается обработка
полости для отливки, но также условиями вентиляции формы и
возможности замены быстроизнашиваемых частей форм.
На рис. 18 изображены отливка и пресс-форма для получе-
ния этой отливки. Для возможности обработки полостей двух
зубцов и двух полукруглых ушков в форме применены вставки 3
и 4, что позволило значительно облегчить обработку полости и
дало возможность удалить воздух из глубоких мест полости
формы.
Целесообразность применения вставок в каждом отдельном
случае должна решаться в зависимости от сложности и трудо-
емкости обработки формы. Наружные (нерабочие) размеры всех
оформляющих частей вкладышей и вставок и габаритные поса-
дочные размеры вкладышей, включая их высоту, а также вы-
соту буртика, выполняют по 3-му классу точности. Остальные
35
размеры йклйдышей выполняют по 7-му классу точности. Поверх-
ности, оформляющие отливку, должны быть с параметрами ше-
роховатости Ra = 0,63 4- 0,32 мкм.
Стержни. Для оформления внутренних контуров отливки
(полостей, отверстий), не получаемых вкладышами, применяются
стержни. Стержни, перпендикулярные к плоскости разъема
пресс-формы и не препятствующие удалению отливки из формы,
устанавливаются в форме, как правило, неподвижно. Извлечение
подвижных стержней осуществляется при раскрытии пресс-
формы. Для того чтобы легче было удалять отливки, стержни
изготовляют конусными, причем стержни неподвижной части
пресс-формы имеют большую конусность, чем стержни подвиж-
ной части. Величина конусов зависит от вида сплава, из кото-
рого изготовляется отливка, а также от толщины стенки от-
ливки. Установка и крепление неподвижных стержней показаны
на рис. 19. Наибольшее распространение получили стержни с
Рис. 18. Пресс-форма (а); отливка (б);
/ — плита; 2—обойма, 3 и 4—вставки; 5—прижимная плита;
6 и 7—выталкиватели
буртиком, опирающиеся на подкладную плиту. При отсутствии
подкладной плиты для опоры стержня применяют шайбу или
штангу, закрепляемую винтами.
Подвижные стержни применяются для оформления полостей
и отверстий в отливке, расположенных параллельно или под уг-
лом к полости разъема пресс-формы. Длина направляющей ча-
сти подвижных стержней несколько увеличена, чтобы избежать
перекосов и заливов сплава.
Например, стержень / (рис. 20), выполняющий углубление
в отливке 2, изготовлен за одно целее с направляющей частью и
расположен в плите 3 по разъему формы. При раскрытии формы
наклонный штырь 5, закрепленный в плите 4, заставляет стер-
жень 1 выходить из отливки.
Литниковые втулки и рассекатели. Для соединения полости
формы с камерой прессования машины применяются литниковые
36
Рис. 19. Установка неподвижных
стержней:
/—•прижимная плита; 2—замок; З—шай-
ба; -/—-прижимная гайка
вТулЦ, канал которых является продолжением камеры прессо
вания। (рис. 21). Необходимость применения литниковых втулок
объясняется тем, что при прохождении жидкого сплава под
болынйм давлением происходит местный нагрев пресс-формы, и
тонкие опорные плиты подвергаются быстрому износу и короб-
лению. Применение литниковых втулок позволяет предохранить
пресс-форму от быстрого износа. Для Свободного извлечения
литника при раскрытии пресс-формы на машине с вертикальной
камерой прессования по-
лость его в литниковой втул-
ке выполняется с уклоном
1,5—3° к плоскости разъ-
ема и хорошо полируется.
Устанавливается литниковая
втулка в неподвижную пли-
ту формы.
Для пресс-форм, при-
меняемых на машинах с
вертикальной камерой прес-
сования, литниковые втул-
ки ^дмеры прессования не-
обходимо конструктивно со-
прягать с литниковыми втул-
ками формы. Пример такой
конструкции показан на
рис. 22.
Во втулках для машин
с горизонтальными камера-
ми прессования диаметр от-
верстия (канал) выполняют
равным диаметру отверстия
камеры прессования (рис.
23). Толщина стенок втулок
должна быть не менее 6 мм
в самом тонком сечении.
Сплав, поступая в фор-
му под большим давлением
перпендикулярно к плоско-
сти разъема формы, изме-
няет свое направление на
90°, так как отливка распо-
лагается в плоскости разъ-
ема.
Чтобы предохранить вкладыш от быстрого износа в месте
поступления жидкого сплава, нужно изменить направление струи
и уменьшить трубулизацию потока сплава при переходе от круг-
лого сечения литника к плоским сечениям питателей. Для этого
во вкладыши формы устанавливают сменную деталь-рассекатель.
Он предназначен для удаления литника из неподвижной части
формы, для чего у рассекателя выступающая цилиндрическая
часть выполнена высотой 2—3 мм или канавка — шириной 1,5—
2 мм и глубной 1 мм.
Литник при своей усадке обжимает цилиндрическую часть
рассекателя или канавку и задерживается на нем при раскрытии
37
на нем при раскрытии формы. На рис. 24 показаны наиболее
часто применяемые типы рассекателей.
Для снятия литника с рассекателя 1 устанавливается не-
сколько толкателей 2 вблизи литника или один толкатель, про-
ходящий через трубчатый рассекатель. Последний устанавлива-
ется в плите или вкладыше; посадочные размеры выполняются
по 3-му классу точности.
При внутренней литниковой системе рассекатель может од-
новременно являться неподвижным стержнем, оформляющим
отверстие в отливке.
Выталкиватели. Выше упоминалось, что пресс-формы для
литья под давлением проектируются и изготовляются так, чтобы
при раскрытии ее отливка оставалась в подвижной половине.
Рис. 20. Подвижной стержень, при-
водимый в движение наклонным
стержнем
Рис. 21. Литниковая
втулка для пресс-
фбрм, устанавливае-
мых на машины с вер-
тикальной камерой
прессования
Удаление отливки производится или системой выталкивателей,
или плитой съема. Наиболее распространен способ выталкивания
отливки из подвижной половины формы системой выталкива-
телей.
Выталкиватели (рис. 25) изготовляются обычно в виде
стальных штифтов круглого сечения. Отверстия в плитах и вкла-
дышах, через которые проходят выталкиватели, необходимо уве-
личивать на 0,1—0,2 мм для образования зазора, уменьшаю-
щего трение. Размещаются выталкиватели в форме в местах
наибольшего обжатия отливки в количестве, обеспечивающем
съем отливки без ее повреждения. При отливке деталей, имею-
щих ребра или приливы, выталкиватели обычно устанавливаются
на этих частях отливки.
В тех случаях, когда на отливке не должно быть следов
от выталкивателей и когда необходимо обеспечить съем с рав-
номерным распределением усилий по всей поверхности касания
отливки с вкладышем, применяется съем плитой. Этот способ
может быть применен для пресс-форм без боковых подвижных
стержней (рис. 26).
38
Рис. 22. Конструкции литниковых втулок для пресс-
форм, применяемых на машинах с вертикальной ка-
мерой прессования: а — конструкция с одной втулкой;
б — конструкция с двумя втулками
/ — литниковая втулка; —вкладыши; 4 — рассекатель
I
I
Рис. 23. Конструкции литниковых втулок для
пресс-форм, применяемых на машинах с горизон-
тальной камерой прессования: а — литник, вы-
полненный по втулке; б — литник, выполненный
во втулке и вкладыше
1 — литниковая втулка; 2, 3— вкладыши; 4—рассекатель
Рис. 24. Конструкция рассекателей: а — трубчатый; б — ко-
нусный; в — с канавкой
39
Наружные контуры отливки выполнены во вкладыш мат-
рицы 5, установленной в плите 2 и закрытой подкладней пли-
той 1. Внутренняя полость отливки оформлена стержнем/#, про-
ходящим через вкладыш 5 и закрепленным с помощью (буртика
в плите 7; стержень прижимается плитой 9, прикрепленной вин-
тами к
плите 7. В плитах установлены по четыре направляющие
Рнс. 25. Выталкиватели: а — при диаметре бо-
лее 5 мм; б — при диаметре менее 5 мм
втулки 12 и 14. Направляющие колонки 10, 11 и 13, смонтиро-
ванные в плите 7, связывают и обеспечивают взаимное напра-
вление всех плит.
После запрессовки жидкого сплава форма раскрывается и
отливка вместе с подвижной половиной формы движется до тех
Рис. 26. Конструкция пресс-формы со съемом отливки плитой
пор, пока плита пуансона 4 и связанная с ней плита съемника 6
не остановятся упорами машины. Все остальные плиты продол-
жают двигаться до остановки формодержателя. За время дви-
жения фирмы после остановки плиты пуансона все стержни ока-
жутся утопленными в плите и освободят отливку.
Детали пресс-форм конструктивной группы. Основными де-
талями конструктивной группы являются плиты — обойдоы нкла-
40
дыше , вдоль которых происходит разъем формы, а иногда они
являю ся формообразующими деталями и в них выполняются
оформ яющие полости отливки. Обычное назначение плит — уста-
новка них формообразующих вкладышей, вставок, стержней,
литник вых втулок, рассекателей, направляющих колонок и т. п.
Кроме лит-обойм к деталям конструктивной группы относятся
плиты одкладные, прижимные, стойки, формодержатели, пол-
зуны, направляющие колонки и втулки, упоры, обратные тол-
катели й т. д.
Размеры отверстий под вкладыши, вставки, литниковые
втулки и высоту плит выполняют по 3-му классу точности, по-
верхности посадочных мест и плоскости разъема — с параметра-
ми шероховатости Ra = 1,25 4-0,63 мкм. Опорой вкладышей и
стержней служат подкладные плиты, габаритные размеры кото-
Рис. 27. Узел направляющей колонки со втулкой:
1 и 6 — прижимные плиты; 2 — втулка; 3, 4— обоймы; 5—напра
вляющая колонка
рых соответствуют габаритным размерам плит-обойм. Толщина
плит обычно составляет 30—50 мм.
Для установки выталкивателей применяют комплект плит
выталкивателей, состоящий из передней плиты, в которую уста-
навливаются выталкиватели, и задней прижимной плиты, яв-
ляющейся опорой для выталкивателей. Толщина передних плит
30—50 мм, задних 20—25 мм. Плоскости плит во избежание
перекоса выталкивателей подвергают шлифовке.
Постоянное и точное взаимоположение подвижной и непо-
движной частей формы в процессе работы обеспечивается на-
правляющими колонками и втулками. Отверстия под направляю-
щие колонки выполняются в подвижной плите-обойме.
Высота колонок должна быть такой, чтобы она превышала
на 10—15 мм высоту стержней, выступающих над плоскостью
разъема формы. Для крупных, а также особо точных форм при-
меняются направляющие колонки со втулками. Посадочные от-
верстия под направляющие колонки и втулки следует выполнять
одинакового диаметра, что позволит производить совместную об-
работку отверстий в плитах. Диаметр направляющей колонки по
ходовой части принимается равным 16, 18, 20, 22 и 25 мм, диа-
метр посадочной части увеличивается на 6—8 мм.
На рис. 27 изображен узел установки направляющей колон-
ии СО втулкой. Направляющая часть колонок выполняется по
ходовой посадке 3-го класса точности. Количество колоно , уста-
навливаемых в форму, должно быть не. менее двух, ча всего
их бывает четыре.
Большое значение в повышении производительност пресс-
форм имеет их механизация, особенно в массовом производстве.
Механизмы пресс-форм предназначены для. осуществления воз-
вратно-поступательного движения подвижных стержней и вытал-
кивателей. Существует очень много конструкций механизмов при-
водов стержней и выталкивателей, действующих от движения
формодержателя машины для литья под давлением автоматиче-
ски, полуавтоматически и
вручную.
К группе автомати-
ческих механизмов отно-
сится наибольшее коли-
чество . существующих
приводов стержней, так
как только они способны
обеспечить наибольшую
производительность. .
На рис. 28 показана
пресс-форма для отлив-
ки разрезной - втулки,
внутренняя полость кото-
рой оформляется боко-
выми подвижными стерж-
нями 1 и 2, связанными
с ползунами 3 и 4 при
помощи болтов 5. С по-
мощью кулисы 6 при
разъеме формы ползуны
3 и 4 перемещаются по
пилонам 7, что позволяет
вывести боковые стержни
Рис. 28. Пресс-форма с механизмом из отливки. Такие ме-
для извлечения бокового стержня ханизмы применяются
при необходимости из-
влечения стержней большой длины и большого диаметра.
На рис. 29 представлена пресс-форма с автоматическим уда-
лением стержня при помощи запрессованного наклонного пальца.
Наклонный палец 1 — по форме круглый штырь, запрессованный
одним концом в плиту 2 под углом 20° к направлению раскры-
тия формы. Ползунок стержня 3 имеет наклонное, расточенное
также под углом 20° отверстие и перемещается в направляющих,
прорезанных в плите 4. При раскрытии пресс-формы ползунок
своим косым отверстием скользит по косому пальцу, благодаря
чему получает движение по направляющим и выводит стержень
из отливки. При закрытии формы происходит обратное движе-
ние ползунка, и стержень устанавливается в свое первоначаль-
ное положение.
Привод с наклонным пальцем применяется для движения
стержней, расположенных в плоскости разъема формы или в
пуансоне параллельно плоскости разъема, а также для стерж-
ней, сположенных в пуансоне с отклонением от плоскости
разъем до 15°.
Из лечение подвижных стержней из отливок может произво-
диться ручную (рис. 30). После раскрытия пресс-формы при
Рис. 29. Пресс-форма со стержнем, удаляемым при
помощи наклонного пальца
Рис. 30. Пресс-форма с ручным удалением
стержней
повороте рычага 7 зубчатый валик 11 поворачивается в подвиж-
ной обойме 8 и перемещает ползун 10 со стержнем 9, извлекая
его из полости отливки. При повороте рычага 4 зубчатый ва-
лик 3 приводит в движение рейку 5, закрепленную в плитах 1
43
и Z При движений плит установленные в йих выталкиватели 6
удаляют отливку из полости пресс-формы. /
Ручной способ удаления стержней применяют главным об-
разом в мелкосерийном производстве и при изготовлении отли-
вок с арматурой.
9. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВОДООХЛАЖДЕНИЯ ПРЕСС-ФОРМ
И ОТВОДА ВОЗДУХА
л
В процессе работы на пресс-формах, не имеющих охлажде-
ния, наблюдаются частые случаи остановок из-за перегрева
пресс-форм, что снижает производительность труда, увеличивает
брак и может повлечь выход пресс-формы из строя. Анализ
производительности труда на ряде заводов, отливающих одно-
типные детали из латуни, показал, что производительность труда
при работе на пресс-формах с охлаждением на 30—50% выше,
чем без охлаждения.
Для предохранения рабочих деталей пресс-формы от чрез-
мерного нагрева и поддержания определенной температуры в
пресс-форме устраиваются каналы для циркуляции проточной
воды, поступающей из водопроводной сети (рис. 31).
Каналы для охлаждения деталей пресс-форм обычно устраи-
ваются путем сверления отверстий диаметром 8—12 мм, распо-
лагаемых на расстоянии 15—20 мм от оформляющей поверхно-
сти. При невозможности сверления применяется метод выфрезе-
ровывания канала и встраивания медной трубки, что особенно
часто встречается при устройстве охлаждения вкладышей. Кроме
водяного охлаждения применяется обдувка сжатым воздухом
поверхностей разъема пресс-формы после каждой заливки при
ее раскрытии.
Основной причиной образования газовых раковин в отлив-
ках при литье под давлением является трудность удаления воз-
духа и газов из оформляющей полости при заливке металла.
Для удаления воздуха и газов из пресс-формы литниковая
система оформляется таким образом, чтобы при заливке сплава
воздух постепенно вытеснялся по разъему формы.
Кроме того, для удаления воздуха устраиваются специаль-
ные резервуары-промывники, вентиляционные каналы по разъему
пресс-формы шириной 5—20 мм и глубиной 0,1—0,2 мм. Из глу-
боких мест пресс-форм воздух удаляется при помощи вставок
с вентиляционными каналами, а также устройством каналов в
подвижных и неподвижных стержнях, выталкивателях.
10. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПРЕСС-ФОРМ
Пресс-формы для литья под давлением в процессе работы
испытывают термические и механические нагрузки. При кон-
струировании пресс-форм должны учитывать, что отдельные де-
тали испытывают знакопеременные нагрузки, другие детали под-
вергаются воздействию высоких температур от расплавленного
сплава (формообразующие детали), третьи воспринимают дина-
мические напряжения.
При выборе материала для различных деталей пресс-формы
необходимо, чтобы сталь обладала следующими свойствами:
44
Рис. 31. Устройство систем водяного охлаждения пресс-формы:
а — методом сверления; б — при помощи медной трубки
/—отливка, 2 — стержни, 3 —вкладыши, 4—плита обоймы, 5—плита
верхняя; 6—заглушка; 7—штуцер; 5—медная трубка
45
Таблица 7. Марки стали, применяемые для деталей
пресс-форм
Наименование деталей пресс-форм Заливае- мый сплав Марка материала и ГОСТ * Твер- дость после термо- обра- ботки HRC
Формообра- зующие плиты, вкла- дыши, вставки Цинко- вый Алюми- ниевый Медный 5ХНМ 5ХГМ ЗХ2В8Ф 4Х4М2ВФС ► ГОСТ 5950-73 42-46 62-68 42-46 47-52
Стержни, выталкива- тели Цинко- вый Алюми- ниевый Медный У10, ГОСТ 1 5ХНМ,2ХГМ ЗХ2В8Ф 4Х5В2ФС 4Х4М2ВФС 4 35-74 ГОСТ 5950—73 48-52 62—68 40—45 44—48 47-52
Втулки лит- никовые Цинко- вый Алюми- ниевый Медный Х12 ЗХ2В8Ф 4Х8В2 ГОСТ 5950-73 48-52 44—48 42-46
Рассека- тели Цинко- вый Алюми- ниевый Медный У9А, ГОСТ 1435—75 ЗХ2В8Ф i ГОСТ 5950-73 ЗХ2В8Ф ) ► 42—46
Обоймы для вклады- шей, втулки к ползунам, втулки стерж- ней Плиты для пакетов, ва- лики зубча- тые, упоры, скобы Втулки к колонкам, клинья, замки, толкатели об- ратные, пол- зуны Колонки направляющие — 40Х, ГОСТ 4543—75 35—45, ГОСТ 1050—74 У8—У10, ГОСТ 1435—74 У8А, ГОСТ 1435—74 30-34 30-34 50-55 50-55
46
^высокой ударной вязкостью в интервале температур 400-
сопротивлением разъеданию расплавленным металлом;
минимальным коэффициентом расширения при нагреве;
высокими пределами прочности и усталости;
способностью сохранять первоначальный объем, иметь малую
величину деформации в процессе термической обработки, воспри-
нимать упрочняющие и защитные покрытия.
В табл. 7 приведены материалы для деталей форм, реко-
мендуемые на основании многолетнего опыта эксплуатации
пресс-форм.
Сталь 4Х4М2ВФС разработана в последние годы в целях
увеличения стойкости пресс-форм и прошла испытания на ряде
заводов. Стойкость вкладышей, изготовленных из этой стали,
при получении латунных отливок увеличилась в 1,9 раза по
сравнению со сталью ЗХ2В8Ф при ее меньшей стоимости.
11. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРЕСС-ФОРМ И ДЕТАЛЕЙ
Проектирование и изготовление пресс-форм для литья под
давлением — трудоемкий и длительный процесс. Достаточно ска-
зать, что на проектирование каждой формы затрачиваются сотни
часов, а на изготовление ее в зависимости от сложности — сотни
и тысячи часов. Так, например, на проектирование преСс-формы
для отливки блока цилиндров автомобиля «Волга» затрачено
около 1500 чел/ч, а на изготовление ее — около 15 000 чел/ч.
Для уменьшения трудоемкости проектирования и изготовле-
ния пресс-форм, удешевления их общей стоимости необходимо
их стандартизировать (максимальная возможность применения
ограниченного числа конструкций пресс-форм, для которых име-
ются заранее изготовленные и скомплектованные детали и узлы).
Стандартизация пресс-форм или отдельных ее элементов создает
следующие преимущества:
1) значительно сокращаются срок и затраты на проектиро-
вание пресс-форм, так как стандартизированные детали форм
изготовляются по имеющимся чертежам;
2) при большой потребности в формах становится возмож-
ным серийный способ изготовления стандартизированных де-
талей;
3) трудоемкость изготовления стандартизированных деталей
может быть уменьшена за счет внедрения специального режу-
щего инструмента и приспособлений;
4) появляется возможность использования снятых с произ-
водства старых форм путем оснащения их новыми деталями;
5) становится рентабельной отливка деталей, требующихся
в небольших количествах.
Возможна и стандартизация большинства деталей пресс-
формы: из деталей формообразующей группы стандартизируют
стержни круглого сечения, выталкиватели, рассекатели, литни-
ковые втулки, вкладыши матриц и пуансонов; из конструктив-
ной группы — плиты, направляющие колонки, втулки и т. п.; из
деталей и узлов механизмов — приводы стержней и выталкива-
телей, штыри механизма наклонного клина и т. п. Заранее изго-
товляют детали и узлы полностью или в виде заготовок
которые доделывают для каждой формы по необходимым для
нее размерам.
За последнее время на ряде заводов появились конструкции
пресс-форм (рис. 32), предназначенные для многократного ис-
пользования их для отливки различных деталей. Сменные встав-
ки после отливки вынимаются из формы, и на их место встав-
ляется новый комплект вставок для отливки другой детали.
Рис. 32. Пресс-форма с быстрой сме-
ной вкладышей
Операции замены вста-
вок можно осуществлять
непосредственно на ма-
шине.
Вкладыши матрицы
14 и пуансона 10 кре-
пятся в опорных плитах
13 и 11 с помощью бол-
тов 12. Замена вклады-
ша пуансона 10 произ-
водится следующим об-
разом: при закрытой фор-
ме отпускаются болты
/2, заслонка 6 посы-
лается вверх с тем, что-
бы перекрыть отверстия
под упорами толкателей
2, 4 и 7. Крайнее поло-
жение заслонки 6 фикси-
руется стопором 5 и ог-
раничивается винтом 9.
Затем форма открывает-
, ся и толкатели 2, упи-
раясь в заслонку 6, вы-
талкивают вкладыш пу-
ансона из подвижной по-
луформы. Для установки
нового пуансона заслон-
ка 6 приводится в перво-
начальное положение и
освобождает отверстия
под толкатели 3. Контр-
толкатели 1 отводят
плиты выталкивателей
в крайнее левое положение, перемещение которых происходит
по направляющим 8.
Применение стандартизированных форм и деталей позво-
ляет сократить цикл проектирования и изготовления форм, сде-
лать рентабельным изготовление отливок мелких серий.
12. ИЗГОТОВЛЕНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ
И ХРАНЕНИЕ ПРЕСС-ФОРМ
Наибольшую сложность при изготовлении формы для литья
под давлением представляют изготовление полости отливки в
плитах или вкладышах, точное спаривание матрицы и пуансону
48
йй направляющих колонках, выдерживание необходимых зазоров
при установке выталкивателей, подвижных и неподвижных
стержней и вставок, так как при изготовлении их устанавли-
ваются жесткие допуски на размеры и предъявляются высокие
требования к шероховатости поверхности.
Прочность и стойкость формы, в особенности при литье алю-
миниевых и медных сплавов, в значительной степени зависят от
режима термической обработки. Поэтому при изготовлении фор-
мообразующих деталей следует точно выдерживать не только
размеры и шероховатость поверхностей, но и температурные ре-
жимы термической обработки деталей. Изготовление остальных
деталей формы требует соблюдения технологии и поэтому не
представляет особых трудностей.
Для увеличения стойкости форм целесообразно применять
цианирование стержней, которое придает поверхности металла
повышенную поверхностную твердость при сохранении низкой
твердости и высокой вязкости по среднему сечению. Другим спо-
собом повышения стойкости форм является хромирование, кото-
рое применимо только для фасонных полостей вкладышей. Хро-
мировать стержни не рекомендуется. Для предохранения рабочих
полостей форм от приварки сплава (особенно алюминиевого)
следует применять воронение вкладышей, вставок и формообра-
зующих частей плит.
При изготовлении форм все размеры полостей следует- вы-
полнять «в минус» с тем, чтобы при доводке можно было их
увеличить до нужных размеров, а все размеры стержней выпол-
нять «в плюс», чтобы последующей обработкой уменьшить их до
требуемых размеров. Доводка размеров, как правило, произво-
дится до термической обработки и лишь самая незначительная
доводка может быть допущена по закаленной поверхности (шли-
фовка, полировка).
В хорошо изготовленной форме все подвижные детали долж-
ны перемещаться свободно, однако следует помнить, что чрез-
мерно большие зазоры между деталями формы недопустимы,
так как в них будет затекать сплав, что портит форму и от-
ливки.
Резьбовая часть болтов и винтов должна быть смазана мас-
лом с графитом, так как при отсутствии графита в смазке вы-
вертывание болтов из горячей формы затрудено из-за выгорания
масла и появления на резьбе окалины.
Изготовленная форма должна быть укомплектована быстро-
изнашивающимися запасными частями.
Для получения качественных отливок нужно, чтобы формы,
и в особенности их полости, всегда были в хорошем состоянии,
для чего требуются правильная организация эксплуатации, хра-
нения, технического контроля за эксплуатацией форм, а также
правильная организация их ремонта и бережное отношение к
формам. Следует всегда помнить, что в форме нет ничего лиш-
него, все детали имеют определенное назначение и поломка хотя
бы одной из них влечет за собой брак отливок, снижение про-
изводительности, аварии формы или машины, а иногда приводит
к несчастным случаям. Термически обработанные стержни и вы-
талкиватели необходимо тщательно оберегать, так как достаточ-
но слабого удара, чтобы их сломать. При перерывах в работе
форму следует держать закрытой, это предохранит ее от слу-
чайных повреждений и замедлит ее охлаждение. Перед началом
работы форму необходимо подогреть; не следует заливать рас-
плавленный металл в холодную форму, это создает резкий теп-
ловой удар и вызывает преждевременное растрескивание рабо-
чей поверхности. Водяное охлаждение следует включать до пол-
ного нагрева формы, так как охлаждение горячей формы может
привести к появлению глубоких трещин, доходящих до рабочей
полости формы.
Хранение форм должно быть организовано на сухом, отап-
ливаемом складе в‘закрытом и смазанном состоянии. Каждая
Таблица 8. Влияние износа формы на шероховатость
поверхности отливок
Сплав Сплав
Количе ство Ударов (заливок) цинко- вый алюми- ниевый и маг- ниевый мед- ный Количе- ство ударов (заливок) цинко- вый алюми- ниевый и маг- ниевый мед- ный
Класс шероховатости (ГОСТ 2789-73) Класс шероховатости (ГОСТ 2789-73)
200 7-8 7-8 6—7 10 000 6-7 СП 1 ст> 1-2
500 7-8 7-8 5-6 20 000 5-6 4-5
1 000 7-8 6-7 4-5 40 000 4—5 2-3 —
2 000 7-8 6-7 3-4 100 000 3-4 —
5000 7-8 6-7 2-3
форма должна иметь свои паспорт и номер, соответственно ко-
торому номеруются стеллажи и полки, отведенные для хранения
форм.
После окончания выполнения заказа на отливки форма от-
правляется на участок профилактического ремонта, где форма
осматривается и сработанные детали заменяются. Отремонтиро-
ванную форму смазывают и отправляют на склад.
Хорошо спроектированная, тщательно изготовленная пресс-
форма из соответствующих материалов, прошедших необходи-
мую термическую обработку, при правильной эксплуатации и бе-
режном хранении может дать большое количество отливок.
В среднем можно считать, что стойкость формы при работе на
алюминиевых и магниевых сплавах определяется 50—80 тыс.,
для медных сплавов — 6—10 тыс., а для цинковых сплавов—до
300 тыс. и более заливок.
Полированная или шлифованная полость формы обеспечи-
вает 6—7-й класс шероховатости поверхности отливок. По мере
износа формы шерохватость поверхности отливок повышается,
что видно из данных, приведенных в табл. 8.
Пресс-формы, в которых отливаются крупногабаритные де-
тали толстого сечения на машинах высокой мощности, быстрее
50
покрываются сеткой трещин по рабочей поверхности и выхо-
дят из строя, чем формы для отливки мелких тонкостенных
деталей.
Вопрос о пригодности формы связан с требованиями, предъ-
являемыми к точности размеров и шероховатости поверхности
отливок. Пределы допустимых дефектов на отливках вследствие
растрескивания и коробления пресс-формы определяются техни-
ческими условиями. Для увеличения срока службы формы не-
обходимо периодически производить профилактическую зачистку
полости формы с последующей полировкой и шлифовкой плоско-
сти разъема.
Глава III.
СПЛАВЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
_ 13. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СПЛАВАМ
Наибольшее распространение при литье под давлением по-
лучили сплавы на основе цинка, алюминия, магния и меди.
Сплавы на основе свинца и олова нашли применение в основном
в полиграфической промышленности, в машиностроении эти
сплавы применяются для получения деталей счетных машин и
слабонагруженных деталей подшипников.
Применение черных металлов (сталь, чугун) при литье под
давлением не нашло еще достаточного применения в промыш-
ленности. Сплавы, применяемые для литья под давлением, ввиду
специфических особенностей процесса должны обладать следую-
щими свойствами:
1) достаточной жидкотекучестью при невысокой температуре
перегрева (15—20°C выше температуры плавления); высокая
температура перегрева улучшает заполняемооть форм, но уско-
ряет их износ; жидкотекучесть сплава не имеет решающего зна-
чения при литье на машинах с холодной камерой прессования,
допускающих заливку сплава в кашеобразном состоянии (осо-
бенно алюминиевого сплава), однако при литье деталей крупных
габаритов и сложной конфигурации, а также тонкостенных жид-
котекучесть сплава приобретает важное значение;
2) достаточной прочностью и пластичностью, чтобы противо-
стоять действию механических усилий, возникающих в процессе
затвердевания отливки, удаления ее из формы и извлечения
стержней;
3) монолитностью отливок (отдельные струи сплава, обра-
зующиеся при заполнении формы, должны сливаться);
4) минимальной усадкой в сочетании с большой пластич-
ностью и прочностью при повышенных температурах, чтобы про-
тивостоять напряжениям, возникающим при затруднительной
усадке;
51
5) оптимальными экономическими показателями: низкой
стоимостью, недефицитностью исходных металлов, возможностью
использования отходов.
14. ЦИНКОВЫЕ СПЛАВЫ
Наилучшими литейными свойствами при литье под давле-
нием обладают цинковые сплавы.
Отливки из цинковых сплавов находят широкое применение
в отдельных отраслях машиностроения, например в приборо-
строении, электропромышленности, автомобильной промышленно-
сти и т. п. ч
Цинковые сплавы имеют ряд ценных свойств, благодаря ко-
торым они находят широкое применение. Они не реагируют с
материалом формы и тигля, не налипают на поверхность формы,
Таблица 9. Цинковые сплавы для литья
под давлением
Марка сплава Химический состав, % (остальное — цинк) Предел прочности, КГС/СМ2’ Относительное удлинение, % Твердость по Бринелю, НВ
Медь Алюминий Магний Содержание примесей
ЦА4 0,7 3,5—5,0 До 0,1 0,2 22 2 100
ЦАО-1 4,0—5,5 0,1-0,2 » 0,1 0,2 27 2 80
ЦАМ1 0,5 3,0—4,0 0,Об- од 0,26 32-38 1,5 20-120
ЦАМ4-3 2,5-3,5 3,9—4,3- 0,02— 0,08 0,26 26-30 1,5-3,5 85-90
ЦАМ4-1 0,75- 1,25 3,5—4,3 0,03- 0,08 0,26 20 0,5 65
ЦАМ5-10 9,5- 10,5 4,5-5,5 0,75— 1,25 0,26 31 1,0-1,5 101—108
Примечание. Примесями нец, олово. являются железо, кадмий, сви-
обладают большой жидкотекучестью, что дает возможность от-
ливать сложные и тонкостенные детали. Кроме того, многие
цинковые сплавы обладают более высокими механическими и ан-
тифрикционными свойствами, чем алюминиевые сплавы.
На отливки из цинковых сплавов хорошо наносятся защит-
ные, декоративные и упрочняющие покрытия без предваритель-
ной отделки; они хорошо полируются и воспринимают все виды
гальванических покрытий (никелирование, хромирование, сереб-
рение), их также легко покрывать лаком и эмалью. Для исправ-
ления пороков в отливках применяется пайка.
52
Химический состав и механические свойства цинковых спла-
вов, наиболее часто применяемых при литье под давлением, при-
ведены в табл. 9.
15. АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Широкое распространение в машиностроении получили так-
же алюминиевые сплавы.
Малая плотность, высокая механическая прочность, устойчи-
вость против коррозии, хорошая обрабатываемость и ряд других
свойств послужили причиной применения алюминиевых сплавов
под давлением для получения ответственных деталей. Чистый
алюминий, как правило, при литье под давлением не применя-
ется, так как отливка его связана с рядом трудностей.
В промышленности наибольшее применение нашли алюми-
ниевые сплавы, которые согласно ГОСТ 2685—75 подразделяют-
ся на пять групп в зависимости от химического состава.
Для литья под давлением применяются сплавы на основе
алюминий — магний: марок АЛ 13, АЛ22, АЛ27, АЛ27—1 и
АЛ28; алюминий — кремний: марок АЛ2, АЛ4, АЛ9 и др.; алю-
миний— кремний — медь: марок АЛЗ, АЛЗв, АЛ5, АЛ14в и др.;
алюминий — прочие компоненты: марок АЛ 11 (более подробно
см. «Библиотечка литейщика», вып. 10).
Алюминиевые сплавы на основе алюминий — магний отли-
чаются высокой стойкостью против коррозии, обладают высокими
механическими свойствами, не прилипают к форме, незначительно
растворяют железо.
Сплавы на основе алюминий — кремний обладают высокой
жидкотекучестью, поэтому они пригодны для отливки тонкостен-
ных деталей. Вместе с тем эти сплавы интенсивно обогащаются
железом, находясь в расплавленном состоянии в чугунных тиге-
лях печей, и имеют склонность прилипать к форме.
Сплавы на основе алюминий — кремний — медь имеют хоро-
шие литейные качества, н онаряду с этим они имеют склонность
к растворению железа.
Сплав марки АЛ 11 (алюминий — кремний — цинк) приме-
няется для отливки деталей, имеющих резьбу, накатку, а также
для тонкостенных отливок.
Технология литья под давлением алюминиевых сплавов
ввиду некоторых их особенностей значительно сложнее, чем тех-
нология литья цинковых сплавов. Известно, что большинство
алюминиевых сплавов интенсивно растворяют железо, присут-
ствие которого ухудшает свойства сплавов. Содержание железа
до 1,5% практически не ухудшает качества отливок, а для неко-
торых сплавов является даже полезным (например, сплавы си-
стемы алюминий — кремний), потому что быстрая кристаллиза-
ция при литье под давлением в значительной мере ослабляет
вредное влияние железа на механические и технологические свой-
ства сплава.
16. МАГНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
Для литья под давлением применяются сплавы магния с
алюминием, цинком и марганцем.
53
Не уступая алюминиевым сплавам по механическим свой
ствам, магниевые сплавы обладают рядом отрицательных
свойств: небольшое относительное удлинение, невысокая проч-
ность в горячем состоянии, пониженные литейные свойства и,
наконец, большое сродство к кислороду, обусловливающее опас-
ность возгорания расплава, что значительно усложняет техноло-
гию литья магниевых сплавов.
Из числа установленных по ГОСТ 2856—68 четырнадцати
марок магниевых литейных сплавов (см. «Библиотечка литейщи-
ка», вып. 10) большая часть может применяться при изготовле-
нии мелких и средних деталей простой и средней сложности.
Так, сплав Мл5 — для отливки деталей двигателей, автомобилей,
самолетов и др. Сплав Мл9 применяется для нагруженных де-
талей двигателей, различных корпусных деталей.
В Йелях предохранения сплава от контакта с атмосферой
применяют разные флюсы (см. «Библиотечка литейщика»,
вып. 10).
17. МЕДНЫЕ СПЛАВЫ
Из медных сплавов при литье под давлением наибольшее
распространение получили латуни. Латунь представляет собой
сплав меди с цинком. В целях улучшения механических, физи-
ческих и химических свойств в сплав латуни вводят в определен-
ных количествах алюминий, кремний, марганец, свинец; соответ-
ственно этому различают латуни алюминиевые, кремниевые, мар-
ганцевые, свинцовые.
Литье под давлением латуней по технологии аналогично
литью алюминиевых сплавов, но относительно высокая темпера-
тура плавления вызывает быстрый износ пресс-форм, застав-
ляет производить заливку при наиболее низких температурах.
В литье под давлением основное применение получили ла-
туни свинцовые и кремниевые. Кремний повышает механические
свойства сплава, придает ему хорошую жидкотекучесть, что по-
зволяет отливать из кремниевой латуни детали сложной конфи-
гурации со станками толщиной до 0,8 мм. Свинец не оказывает
заметного влияния на механические свойства, но улучшает обра-
батываемость латуни и придает сплаву хорошие антифрикцион-
ные свойства.
Основное применение латуней — изготовление подшипников,
подпятников, втулок, паро- и водопроводной арматуры.
Широко применяемая в практике литья под давлением ла-
тунь ЛС59-1-ЛД имеет, температуру плавления 885 °C, а
ЛК80-ЗЛ 890 °C.
Вредные примеси в сплаве — олово, сурьма, висмут. Олово
и сурьма снижают пластичность сплава в горячем состоянии.
Поэтому содержание олова ограничивают до 0,2%, а в тонко-
стенных отливах — до 0,1%, содержание сурьмы — не более
0,05%. Вредной примесью является и железо.
При содержании алюминия до 0,1% жидкотекучесть латуни
остается постоянной, а затем падает, что связано с образованием
окислов.
Кремнистая латунь ЛК80-ЗЛ обладает высокой жидкотеку-
честью, поэтому из нее можно получать тонкостенные отливки.
54
Эта латуйь, в отличие от латуни ЛС59-1ЛД, почти йе дает на-
гара на пресс-форме. В процессе работы с целью ликвидации
хрупкости, связанной с окислением цинка, полезно в латунь
марки ЛС59-1ЛД добавлять 1% цинка.
Правильный выбор сплава во многом определяет получение
качественной детали. Медные сплавы по сравнению с другими
сплавами обладают целым рядом преимуществ: высокой меха-
Таблица 10. Химический состав
и механические свойства
медных сплавов для литья
под давлением
Марка латуни Химический состав, % (остальное цинк) Предел прочно- сти при растяже- нии, кгс/см5 Относи- тельное удлине- ние, %
Медь Крем- ний Сви- нец Содер- жание приме- сей не менее
ЛС59-1ЛД ЛК803Л 58-61 78-81 3,0—4,5 0,8-2,0 2,0 2,8 20 30 6 15
нической прочностью, герметичностью, высоким сопротивлением
воздействию атмосферных условий и агрессивных сред.
В табл. 10 приведены химический состав и механические
свойства медных сплавов, применяемых для литья под давле-
нием.
18. ПЕЧИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
СПЛАВОВ
Особенностью литья под давлением является то, что жид-
кий сплав заливается в пресс-форму через незначительные ин-
тервалы времени небольшими порциями. По этому признаку все
плавильные агрегаты, применяемые в цехах и на участках литья
под давлением, разделяются на две группы. К первой группе
относятся плавильные печи, применяемые для приготовления
сплавов; ко второй — подогревательно-раздаточные печи. Как
первые, так и вторые печи, применяются на машиностроитель-
ных заводах.
Централизованная плавка снижает расходы на плавку, об-
легчает соблюдение температурного режима и выдержку более
точного химического состава, помогает уменьшить габаритные
размеры раздаточных печей.
55
Плавильные печи, как правило, устанавливаются в отдель-
ном помещении, прилегающем к участку литья под давлением.
При выборе плавильных печей необходимо учитывать произво-
дительность литейного цеха, соображения по удешевлению плав-
ки, энергетические возможности производства, а также специфи-
ческие особенности приготовления сплавов для литья под давле-
нием. Следует помнить, что при производстве отливок из разных
сплавов необходимо применять отдельные печи для каждого
типа сплава; в случае небольшого количества машин на участке
литья под давлением и необходимости выпускать литье из раз-
личных сплавов (латунных, алюминиевых и цинковых) следует
устанавливать у каждой машины плавильно-раздаточные индук-
ционные печи малой емкости.
Все печи, применяемые для плавки цветных сплавов, по виду
применяемого обогрева можно разделить на следующие типы:
1) печи, работающие на твердом топливе; к ним относятся
коксовые горны с графитовыми или металлическими /тиглями;
2) пламенные отражательные печи (различных конструкций),
работающие на жидком или газообразном топливе;
3) электрические печи; сюда относятся дуговые печи типа
ДМ, печи сопротивления типа CAT, САН, индукционные печи
и др.
Тигельные печи на твердом топливе (горны) просты по
устройству, позволяют легко переходить от одного сплава к дру-
гому, но в настоящее время они применяются редко, ввиду низ-
кой производительности, тяжелых условий их обслуживания,
большого массового расхода топлива, повышенного угара ме-
талла.
Наибольшее распространение для плавки медных сплавов
получили дуговые печи. Плавление шихты в них происходит за
счет теплоты, излучаемой электрической дугой между двумя
горизонтальными электродами.
Для приготовления алюминиевых сплавов в больших коли-
чествах применяются электрические печи сопротивления типа
САН /сопротивления алюминиевые наклоняющиеся) емкостью
300—3000 кг. Достоинствами этих печей являются большая ем-
кость, длительная работа без ремонта и высокое качество спла-
вов ввиду малого содержания в них железа и газов. Для плавки
алюминиевых сплавов применяются также стационарные печи
сопротивления емкостью 150—500 кг.
В качестве подогревательно-раздаточных печей, а большей
частью в качестве плавильно-раздаточных печей для медных
сплавов широкое применение нашли электрические индукционные
печи со стальным сердечником промышленной частоты.
Для алюминиевых сплавов в качестве подогревательно-раз-
даточных печей наибольшее применение получили электрические
тигельные печи сопротивления поворотные и передвижные, ем-
кость их достигает 500 кг.
Плавка магниевых сплавов может осуществляться в тигель-
ных печах с нефтяным или газовым обогревом, электрических
печах сопротивления и индукционных печах (подробно о пла-
вильных печах, плавке и шихтовке см. «Библиотечка литейщи-
ка», вып. 10).
56
Глава IV.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
19. КОНСТРУИРОВАНИЕ ОТЛИВОК ДЛЯ ЛИТЬЯ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Технологический процесс изготовления отливок литьем под
давлением складывается из элементов, которые могут меняться
в широких пределах.
Большое влияние на качество отливок оказывают такие
технологические параметры, как величина удельного давления,
скорость потока жидкого металла в форме, конструкция литни-
ковой системы, расположение и размеры питателей.
Основные технологические параметры определяются до на-
чала проектирования формы. Они обусловлены наличием машин
для литья под давлением, техническая характеристика которых
определяет возможность изготовления той или иной отливки.
Параметрами машин являются: площадь проекции отливки, ве-
личина давления на сплав, емкость камеры прессования, усилие
запирания формы. Остальные технологические параметры, не
зависящие от типа машины, устанавливаются при проектирова-
нии формы. К этим параметрам относятся: конструкция отливки
и литниковой системы, место подвода сплава к отливке и раз-
меры питателей. Все эти элементы тесно связаны друг с другом
и составляют основу технологии литья под давлением.
Одним из условий получения качественного литья является
правильная конструкция отливок.
Успешное освоение литья под давлением часто зависит не
от сложности отливаемой детали, а от соответствия ее конструк-
ции требованиям технологического процесса. При конструирова-
нии деталей, предназначенных для литья под давлением, должны
соблюдаться такие основные требования, как равностенность и
тонкостенность, отсутствие поднутрений и большого скопления
сплава в отдельных частях отливки, наличие литейных уклонов
на внутренних и наружных стенках, плавные переходы при со-
пряжении стенок. Конструкцию отливки должны создавать кон-
структор по проектированию форм и конструктор основного из-
делия.
Применением рациональной конструкции отливки достига-
ется высокая производительность, уменьшается механическая об-
работка, повышается точность отливки и достигается большая
экономия металла.
На рис. 33, а приведена крышка электродвигателя, ранее от-
ливавшаяся в металлическую форму — кокиль. Толщина стенок
(8 мм) выбрана из условий заполнения кокиля; в целях умень-
шения массы отливки в центральном отверстии выполнена выем-
ка. Нельзя получить такую деталь способом литья под давле-
нием, так как удаление стержня диаметром 16 мм при наличии
поднутрения в отверстии невозможно.
Устранение выемки дает возможность отливать деталь под
давлением, но скопление металла в местах примыкания стенки
57
толщиной 8 мм к бобышке и фланцу будет приводить к браку
отливок по усадочной рыхлости. Кроме того, неоправданная
толщина стенки приведет к увеличенному расходу сплава, пресс-
форма будет непроизводительной и недолговечной из-за разгара.
Изменение конструкции крышки, как показано на рис. 33, б,
резко снижает массу отливки за счет уменьшения толщины
стенки до 4 мм, диаметра бобышки и толщины фланца и удо-
влетворяет требованиям литья под давлением при полном сохра-
нении требований к этой детали. Получение литых отверстий
диаметрами 10 и 16 мм снимает механическую обработку. Ко-
робчатая конструкция фланца с перемычками под отверстия диа-
метром 10 мм сохраняет его жесткость и ликвидирует возмож-
ность поводки.
Рис. 33. Изменение конструкции крышки при пере-
воде ее на литье под давлением: а — конструк-
ция детали при литье в кокиль; б— конструкция де-
тали при литье под давлением
Введение ребер улучшает условия заливки, увеличивает
прочность детали и позволяет уменьшить толщину стенок крыш-
ки с 8 до 4 мм.
При литье под давлением иногда целесообразно объединить
несколько деталей в одну, а иногда, наоборот, одну деталь раз-
делить на несколько деталей. Примером такой конструктивной
переработки является отливка корпуса газовой горелки, показан-
ной на рис. 34, а. Ранее эта деталь отливалась в металлическую
форму — кокиль. Получение такой отливки в кокиль или в песча-
ной форме со стержнем для внутренней полости не представляет
затруднений. Удаление же в этом случае стальных стержней при
литье под давлением практически осуществить невозможно. Раз-
деление этого корпуса на две детали, как показано на рис. 34, б,
позволило производить его отливку под давлением: диффузор 1
и корпус 2 отливаются раздельно с последующим соединением
запрессовкой.
При разработке чертежа детали, предназначенной для литья
под давлением, всегда следует выполнять плавные переходы при
сопряжении стенок и ребер, лежащих в различных плоскостях.
Минимальный радиус закругления для углов в отливках из алю-
миниевых сплавов должен быть не менее 0,5 мм, из магниевых
и медных — не менее 1,0 мм. Величина радиуса перехода прини-
мается равной 0,3—0,4 мм от суммы толщин сопрягаемых стенок.
При литье под давлением отливки, как правило, не подвер-
гаются механической обработке. На долю последней остаются
такие малотрудоемкие операции, как снятие конусности в отвер-
стиях и с плоскостей при необходимости высокой точности, свер-
ление мелких отверстий, нарезание резьб, зачистка заусенцев и
в некоторых случаях отделка опорных плоскостей.
В тех местах отливки, где требуется более высокая чистота
поверхности и точные размеры, чем можно получить в литье,
нужно предусматривать механическую обработку и вводить до-
полнительный слой металла — припуск на механическую обра-
ботку в пределах от 0,3 до 1 мм на сторону.
Рис. 34. Изменение конструкции корпуса
газовой горелки при переводе на литье
под давлением: а — при литье в кокиль
с песчаным стержнем; б — при литье
под давлением
При разработке чертежа отливки необходимо учитывать, что
оформляющие наружные и внутренние контуры отливки должны
иметь литейные уклоны в целях более легкого извлечения от-
ливки из формы и стержней из отливки (табл. 11).
Литые отверстия в отливках выполняются достаточно точ-
но. Минимальный диаметр отверстий, получаемых в отливке, до-
пускается для цинковых сплавов 1,5 мм при длине 6—10 мм,
алюминиевых и магниевых — 2,5 мм при длине 3—4 мм, мед-
ных— 5 мм при длине до 10 мм. В отливках из медных сплавов
можно получать литьем отверстия диаметром 2,5 мм при глубине
не более 2,5 диаметров. При этом литейный уклон подвижных
стержней должен быть не менее 2°, а неподвижных — 4°.
Большая скорость поступления сплава в форму при литье
под давлением в сочетании с высоким удельным давлением и
значительной масой формы, обладающей высокой теплопровод-
ностью, дает возможность получать сложные тонкостенные и
больших габаритов отливки с мелкозернистой структурой
(табл. 12), что практически исключает процессы литья в песча-
ные или металлические формы.
При определении размеров полости отливки в форме необ-
ходимо учитывать усадку сплава. Размеры полости отливки в
форме выполняются больше соответствующих размеров отливки
69
Таблица 11. Величины уклонов наружных и внутренних
поверхностей отливок
Сплавы Толщина стенок отливки, мм Конусность частей формы, оформляющих контуры отливки
наружные внутренние
Цинковые До 2 0° 15' 0° 30'
Св. 2 0° 10' 1°
Алюминиевые и маг- До 2 0° 30' 0° 30'
ниевые Св. 2 0° 20' о° 30'—1°
Медные До 2 0° 20' 0° 30'
Св. 2 0° 15' 1°-1°30'
Таблица 12. Минимально допустимая толщина
стенок отлиивок
Поверхности отливок, см2 Допустимая толщина стенок отливок для различных сплавов, мм
цинко- вого магние- вого алюми- ниевого медного
Менее 25 0,8 1,3 1,0 1,5
До 150—250 1,0-1,5 1,5-2,5 1,2-2,5 2,0-3,0
Св. 250 2,0 3,0 2,5 3,5
Таблица 13. Величина усадки при литье под давлением
Сплавы Толщина стенки отливки, мм
1-3 Более 3
затруд- ненная свободная затруд- ненная свободная
Цинковые 0,4-0,5 0,5-0,7 0,5-0,6 0,6-0,8
Алюминиевые 0,5-0,7 0,6-0,75 0,6-0,75 0,7-0,85
Магниевые 0,6—0,75 0,7-0,8 0,7-0,80 0,8-0,90
Медные 0,6-0,9 0,7-1,0 0,7—1,0 0,9-1,1
60
на величину литейной усадки. При литье под давлением отливки
получаются в металлических формах и выступающие полости в
форме препятствуют свободной усадке сплава, уменьшая ее ве-
личину. Чем больше стержни и выступающие части и чем тоньше
стенки отливки, тем меньше величина литейной усадки. Свобод-
ная литейная усадка сплавов колеблется в пределах: алюминие-
вых 1,0—1,3%, медных 1,6—1,8%, цинковых 1,15—1,25%. Приве-
денные данные относятся к сплавам, которые охлаждаются при
свободной усадке; при литье под давлением усадка имеет не-
сколько меньшие значения.
При расчете размеров формы литейную усадку для наруж-
ных размеров следует принимать равной 50—80% от свободной
усадки. Для внутренних размеров отливок величина усадки при-
нимается равной не более 50% от свободной усадки. Значения
литейной усадки при литье под давлением приведены в табл. 13.
Усадку на размеры отливок следует исчислять с учетом
допусков на размеры отливки, припусков на обработку, влияния
точности закрытия формы по разъему и точности установки и
фиксации подвижных частей формы, а также с учетом увеличе-
ния размеров полости отливки в форме вследствие расширения
материала формы от нагрева. Для особо точных мест отливки
усаДка принимается наименьшей для наружных и наибольшей
для внутренних размеров, а затем по мере освоения отливки
размеры ее доводятся до требуемой величины.
20. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
В гл. II указывалось,* что находящиеся в эксплуатации
на промышленных предприятиях СССР машины для питья под
давлением по их основным признакам подразделяются на ма-
шины с горизонтальной и вертикальной камерами прессования.
Все основные параметры машин, такие, как усилие прессования,
емкость камер прессования, размеры плит, площади проекций
отливки и т. д., увеличваются с возрастанием номера модели
машины.
При определении возможности изготовления той или иной
отливки на машине необходимо прежде всего определить распо-
ложение отливки с литниковой системой в форме. Масса отлив-
ки зависит от площади проекции: чем выше плотность сплава,
тем меньшей для данной машины допускается величина площади
проекции.
Одним из основных параметров, характеризующих машину
и оказывающих большое влияние на получение отливок высокого
качества, является давление, зависящее от площади поперечного
сечения прессующего поршня.
В современных машинах литья под давлением можно в зна-
чительных пределах регулировать давление на сплав путем сме-
ны стаканов камеры сжатия и прессующего поршня.
Регулирование давления посредством изменения рабочего
давления в сети может привести к расстройству работы всей
гидравлической системы машины, и поэтому этим способом поль-
зоваться не рекомендуется. Необходимо уделять особое внимание
61
поддержанию установленного по паспорту машины давления ра-
бочей жидкости в сети.
Повышение давления на сплав во время его запрессовки в
форму путем смены стаканов камеры сжатия и прессующего
поршня благоприятно влияет на устранение брака отливок по
недоливам, заворотам, нечеткому оформлению тонких сечений,
чистоте поверхности.
Для большинства алюминиевых сплавов повышение давления
до определенного предела сопровождается увеличением предела
прочности при растяжении и относительного удлинения. Эту
особенность алюминиевых сплавов следует иметь в виду при
литье деталей под давлением, к которым предъявляются повы-
шенные требования по механическим свойствам. Медные и маг-
ниевые сплавы требуют повышенных давлений, цинковые — по-
ниженных.
Масса необходимой для заливки порции сплава, равная
сумме масс отливки, литниковой системы и пресс-остатка, долж-
на быть не менее 0,8—0,9 от массы порции, указанной в‘ паспор-
те машин.
Скорость прессования, т. е. скорость движения прессующего
поршня, влияет на скорость заполнения сплавом формы. Чем
выше скорость прессования, тем быстрее и с наименьшей поте-
рей теплоты сплав заполнит форму и тем лучше оформятся в
отливке наиболее тонкие и удаленные от литника сечения. Одна-
ко при чрезмерно высоких скоростях прессования воздух, за-
ключенный в полости формы, не успевает выйти в атмосферу
и остается в отливках, вследствие чего они имеют повышенную
пористость.
Скорость прессования должна быть умеренной и соответство-
вать температуре сплава и характеру отливаемой детали. Чем
проще конфигурация отливки, чем толще сечение ее стенок и чем
толще питатель, тем меньше должна быть скорость прессования;
повышенные скорости прессования применимы только для полу-
чения тонкостенных деталей. Повышение скорости прессования
благоприятно сказывается на пределе прочности при растяжении
и относительном удлинении. Так, при повышении скорости прес-
сования от 0,3 до 1 м/с при литье алюминиевых сплавов предел
прочности и относительное удлинение повышаются на 8—10%.
Весьма существенными при литье под давлением являются
тепловые факторы — температура заливаемого сплава и темпе-
ратура пресс-формы.
Температура заливаемого сплава во всех случаях должна
быть минимальной, но достаточной для четкого заполнения
формы. По данным д-ра техн, наук Б. Б. Гуляева, высокий пере-
грев сплава при работе на машинах с холодной камерой прес-
сования бесполезен; сплав из печи следует забирать с перегревом
на 10—20 °C выше температуры кристаллизации.
Излишнее повышение температуры сплава при заливке при-
водит к усилению химического воздействия некоторых сплавов
на материал плавильной ванны печи, быстрому разрушению фор-
мы, выбрызгиванию металла из формы и из-под пятки поршня,
увеличению пористости в отливках, увеличению брака по тре-
щинам, ужиминам и др. Чрезмерно низкая температура сплава
62
несколько снижает механические свойства отливок и ускоряет
износ стержней, подвергающихся удару полужидкого сплава.
Запрессовка сплава обычно производится при наиболее низ-
ких допустимых температурах сплава; это повышает качество
отливок благодаря тому, что поток вязкого сплава меньше за-
хватывает воздуха. Жидкотекучесть сплава не имеет существен-
ного значения при литье под давлением, так как сплав запол-
няет форму не самотеком, а- принудительно под давлением.
Сплав необходимо предварительно перегреть, тщательно про-
рафинировать и затем, удалив шлак, дать ему спокойно остыть
до требуемой температуры заливки.
Цинковые сплавы, особенно не содержащие олова, весьма
чувствительны к перегреву, вызывающему массовое появление в
отливках трещин. Обычная температура заливки цинковых спла-
вов 420—450 °C. Магниевые сплавы из-за их повышенной склон-
ности к окислению на открытом воздухе следует применять с
минимальной температурой — порядка 600—650 °C.
При пониженных температурах технология литья алюминие-
вых сплавов значительно упрощается и улучшаются свойства
отливок. Температура заливки ялюминиевых сплавов на маши-
нах с холодной камерой прессования равна 660—700 °C. Литье
латуни марки ЛС59-1ЛД производится при температуре сплава
910—940 °C, а для марки ЛК80-ЗЛ— 920—960 °C, при этом чем
тоньше стенка и сложнее отливка, тем выше должна быть тем-
пература заливаемого сплава.
Исследования, проведенные по определению стойкости
стержней в зависимости от температуры сплава, показали, что
повышение температуры заливки латуни с 920 до 1000 °C ведет
к снижению стойкости стержней в 5—6 раз, увеличению налипа-
ния латуни на стержни и пористости отливок.
Температура формы в основном зависит от температуры за*
ливаемого сплава, темпа работы, от соотношения массы пресс-
формы и массы порции сплава, заливаемого в нее. Исследова-
ниями установлено, что существует оптимальная температура
формы, при которой получаются отливки с наиболее высокими
механическими свойствами. Перед началом работы форму не-
обходимо подогреть до требуемой температуры от постороннего
источника теплоты. Источником обогрева могут служить пере-
носные газовые горелки, пальяные лампы или электрообогревате-
ли. Подогрев формы рекомендуется производить до температуры
120—150 °C при литье цинковых сплавов, до 180—290 °C для за-
ливки алюминиевых и магниевых сплавов и до 300—350 °C для
медных сплавов.
В процессе работы температура пресс-формы должна быть
в среднем равна 1/3 температуры заливаемого сплава; при от-
ливке деталей с малой толщиной стенки температура формы не-
сколько выше. Температура формы поддерживается постоянной
и на требуемом уровне, так как низкая температура формы
ухудшает условия удаления воздуха из формы, неблагоприятно
сказывается на шероховатости поверхности отливки, вызывая
покрытие отливки рисунком «мороз». Повышенная температура
формы замедляет остывание отливки, снижает темп работы,
ухудшает механические свойства отливок.
Для охлаждения формы и облегчения удаления отливок важ-
ное значение имеет смазывание рабочих, поверхностей формы.
Смазка, кроме того, препятствует прилипанию заливаемого
сплава к форме, создает восстановительную атмосферу в поло-
сти формы, ослабляет трение между поступающим в форму
жидким сплавом и ее поверхностью, создает теплоизолирующий
слой между сплавом и стенками формы. На смазываемых поверх-
ностях формы она образует устойчивую пленку, не выделяющую
вредных веществ и химически не реагирующую со сплавом. Свой-
ства смазки должны сохраняться и при температуре 300—750 °C.
Некоторые смазки приводятся ниже.
Сплавы Применяемые смазки
Цинковые..........................Моторное масло
Магниевые и алюминиевые...........Парафин 30%; церезин 30%;
вазелин 14%; графит 26%
Медные............................Смесь графита с маслом инду-
стриальным
21. ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ
В технологии литья под давлением важным элементом яв-
ляется литниковая система — совокупность каналов и резервуа-
ров, по которым сплав поступает из камеры прессования в по-
лость формы. В зависимости от типа машины и способа подвода
2
Рис. 35. Схема бокового подвода метал-
ла к отливке на машине с вертикаль-
ной камерой прессования
сплава к отливке литниковые системы имеют множество разно-
видностей и состоят из разного числа элементов.
По способу подвода металла к отливке при работе на ма-
шинах с вертикальной и горизонтальной камерами прессования
различаются два основных типа литниковых систем. К первому
типу относится литниковая система, когда фасонная полость в
форме смещена по отношению к оси входного литника.
Такая литниковая система приведена на рис. 35. Она состоит
из литникового остатка /, входного литника 2, поворотного лит-
ника <?, продолжением его является питатель 4.
Боковую, или внешнюю литниковую, систему применяют в
многогнездных формах, она расширяет возможность выбора
мест подвода металла в местах, удобных для заполнения формы,
облегчает отделение литника от отливки и делает более удобной
зачистку остатков питателя. Недостатком боковой литниковой
системы является то, что при этой системе увеличиваются габа-
64
ритные размеры и сама Система из-за большой длины имеет
большую массу, чем другие типы литниковых систем.
Ко второму типу относится литниковая система, ось вход-
ного литника которой совпадает с осью фасонной полости фор-
мы. Такой способ подвода металла к отливке называется пря-
мым или внутренним. Прямой метод подвода металла (рис. 36)
применяется для деталей, имеющих центральное отверстие, по-
зволяющее установить рассекатель и подвести входной литник к
торцу отливки. Рассекатель здесь одновременно является и
стержнем для получения отверстия. Прямой метод подвода ме-
талла применяется также для деталей, у которых отверстие от-
сутствует, но внутри детали имеется плоскость, достаточная для
размещения входного литника.
У прямой литниковой системы,
как правило, отсутствует по-
воротный литник, а иногда
и питатель.
Непременным и очень важ-
ным элементом литниковой си-
стемы при получении литья на
мащинах с вертикальной и го-
ризонтальной камерами прессо-
вания является литниковый
остаток, который первым вос-
принимает на себя давление
прессующего поршня и пере-
дает его через другие элемен-
ты литниковой системы на
сплав, заполняющий фасон-
ную полость формы. Высота
. литникового остатка в целях
экономии металла должна быть
наименьшей. Для получения
наименьшего литникового остат-
ка и доброкачественной отлив-
ки необходимо правильно вы-
бирать порцию заливаемого в
1
Рис. 36. Схема внутренней
литниковой системы:
1 — отливка; 2 — выталкиватель труб-
чатый; 3 и 5—-вкладыши; 4—рас-
секатель; 6—-литниковая втулка
камеру металла.
Друг'им элементом литникорой системы при литье на маши-
нах с вертикальной камерой прессования является входной лит-
ник, который представляет собой усеченный конус; меньшее осно-
вание его примыкает к литниковому остатку, а большее — к вы-
ходам на плоскость разъема формы. Конус литника обычно бы-
вает равным 1,5—3°.
Входной литник в зависимости от конструкции формы обра-
зуется несколькими деталями — двумя литниковыми втулками
или литниковой втулкой и коническим каналом, выполненным
непосредственно в матрице.
Поворотный литник является промежуточным элементом лит-
никовой системы и соединяет входной литник с питателем. Стре-
мясь подвести сплав к фасонной полости по максимальному
периметру отливки, площадь сечения и длину поворотного
литника делают несколько увеличенной, и он принимает вид
коллектора. Делается это во избежание местных сужений,
тормозящих поток металла. Переход от входного к поворотному
литнику должен быть закруглен переходными радиусами.
Питатели — самая ответственная часть литниковой системы,
так как от них зависят характер потока металла и его скорость.
Длина питателя, т. е. расстояние от поворотного литника до от-
ливки, должна быть не более 5—7 мм. Толщина питателей при
литье на машинах с вертикальной и горизонтальной камерами
прессования колеблется для алюминиевых сплавов в пределах от
0,8 до 1,5 мм (в случае тонкостенных отливок до 3 мм) и от 40
до 90% толщины стенки отливки для толстостенных и крупных
отливок. При литье небольших деталей из латуни толщина пи-
тателя задается в пределах от 1 до 2 мм, для магниевых и цин-
ковых сплавов — на 10—30% больше, чем при литье алюминие-
вых сплавов.
В машинах с горизонтальной камерой прессования литни-
ковая система имеет некоторые отличия от литниковой системы
машины с вертикальной камерой. Эти отличия объясняются осо-
бенностью конструкции камеры прессования. Канал литниковой
втулки формы и камера прессования машины совпадают по диа-
метру и направлению, образуя одну общую полость, в которую
заливается сплав, где движется прессующий поршень и образу-
ется важный элемент литниковой системы — литниковый оста-
ток. Следовательно, канал, в котором на машинах с вертикальной
камерой прессования образуется входной литник, в машинах с
горизонтальной камерой преобразуется в камеру прессования, и
поэтому входной литник отсутствует.
При прямом подводе сплава к отливке литниковый остаток
непосредственно переходит в питатели. При боковом подводе
металла к отливке поворотный литник с питателями служит
продолжением литникового остатка.
Все сказанное выше о поворотных литниках и питателях
остается в силе и для машин с горизонтальной камерой прессо-
вания.
Следует всегда строго придерживаться правила, выработан-
ного практикой: элементы литниковой системы делать минималь-
ными с учетом доводки их при опробовании и наладке пресс-
формы.
22. ОБРУБКА И ЗАЧИСТКА ОТЛИВОК
Обрубка и зачистка отливок заключается в удалении лит-
ника, мелких заусенцев, облоя и заливов в отверстиях. Удаление
литников при тонком питателе производится вручную, при тол-
стом — на обрезных штампах.
* Конструкция обрезных штампов может быть самой разнооб-
разной, но наибольшее применение нашли обрезные штампы,
у которых отливка проваливается через матрицу вниз. Штампы
изготовляются с таким расчетом, чтобы можно было одновре-
менно обрезать наружный и внутренний облой. Для быстрой
укладки отливок в штамп применяются различные приспособ-
ления.
Для обрубных работ штампы устанавливаются на криво-
шипные, эксцентриковые и гидравлические прессы. Предпочтение
следует отдавать гидравлическим прессам, у которых скорость
66
Таблица 14. Причины брака при литье под давлением
и меры его устранения
Вид брака отливок Причины образования Методы устранения или предупреждения /
Задиры на по- верхности отли- вок % Пороки поверхности Недостаточные ли- тейные уклоны форм Забоины на по- верхности формы и стержней Прилипание сплава к форме Повысить конус- ность формы и стержней Устранить забо- ины в форме и на стержнях Снизить темпера- туру формы и за- ливки сплава; повы- сить содержание железа в алюми- ниевых сплавах (в пределах допу- стимого по химиче- скому составу), уве- личить слой смазки в местах привари- вания
Узорчатая по- верхность «мо- роз» Низкая темпера- тура формы и сплава Малое впускное сечение питателя Повысить темпе- ратуру заливки сплава; подогреть форму Увеличить впуск- ное сечение пита- теля
Пятнистая по- верхность Избыток смазки; повышенное содер- жание графита в смазке Сменить смазку или уменьшить ее слой; обдувать форму после смазки сжатым воздухом
Выступы и уг- лубления Неправильно от- регулированы вы- талкиватели Трещины разгара поверхности формы Отрегулировать положение вытал- кивателей или заме- нить их Исправить поверх- ность формы; не до- пускать разогрев формы запрессовкой горячего сплава
67
П родолжение табл. 14
Вид брака отливок Причины образования Методы устранения или предупреждения
Неслитины, нечеткое выпол- нение контуров отливки Недостаточное дав- ление прессования Малая скорость впуска Низкая темпера- тура формы и сплава Неправильный под- вод сплава Недостаточная вентиляция формы Повысить давле- ние прессования Увеличить ско- рость прессования или уменьшить впускное сечение питателя Повысить темпе- ратуру формы и сплава Подвести . пита- тель так, чтобы не было разделения потока сплава на отдельные струи Увеличить сечение вентиляционных каналов
Усадочные дефектые
Раковины и пористость Несоответствие конструкции отливки требованиям про- цесса (большие мест- ные утолщения) Недостаточное пи- тание утолщенных мест Высокая темпе- ратура заливки Обеспечить равно- степенность отливки Подвести к месту дефекта утолщен- ный питатель Снизить темпе- ратуру заливки
Трещины Резкие переходы от тонких сечений к толстым Низкая темпера- тура формы и стерж- ней Повышенное со- держание вредных примесей в сплаве Обеспечить плав- ные переходы соп- рягаемых сечений отливки Подогреть форму или увеличить темп работы Контролировать содержание приме- сей в сплаве
68
П родолжение табл. 14
Вид брака отливок Причины образования Методы устранения или предупреждения
Раковины Газовые дефекты Высокая скорость Уменьшить ско-
и пористость прессования рость прессования
Недостаточная вен- тиляция формы Неправильный под- вод сплава в форму Избыток смазки или увеличить впу- скное сечение пита- теля Увеличить сече- ние вентиляцион- ных каналов Изменить место подвода сплава так, чтобы воздух посте- пенно вытеснялся из полости формы Наносить мини- мально необходи- мый слой смазки
опускания плунжера может регулироваться, что позволяет про-
изводить обрезку отливок сложной конфигурации.
В ряде случаев вместо зачистки облоя в штампе более вы-
годно применять механическую обработку, например для удале-
ния заливов в отверстиях путем рассверливания.
В мелких латунных и цинковых отливках притуплять ост-
рые кромки и зачищать заусенцы целесообразие не в обрезных
штампах, а методом зачистки в галтовочных барабанах, которые
находят широкое применение не только для латунных и цинко-
вых отливок, но и для отливок из легких’ сплавов. Обычно от-
ливки загружают в барабан с таким расчетом, чтобы их объем
был равен 70% от объема барабана. Затем загружают крупный
кварцевый песок. Барабан вращается 30—50 мин с частотой вра-
щения 15—40 об/мин. В результате этого верхний слой вместе
с облоем и заусенцами на деталях снимается, острые углы скруг-
ляются. В некоторых случаях механически отработанные отлив-
' ки галтуют в барабане с древесными опилками (более подроб-
ные сведения по очистке и обрубке при литье см. «Библиотечка
литейщика», вып. 12).
23. БРАК В ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
И ЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Основными технологическими факторами, определяющими
получение качественных отливок при литье под давлением, яв-
ляются: правильно выбранный химический состав сплава для
данной группы отливок; отщательный контроль за приготовле-
нием сплава; правильное конструктивное построение отливки;
69
правильное построение формы (расположение, отливки, устрой-
ство линии разъема, литниковой системы, обеспечивающие пре-
жде всего хорошую заполняемость и вентиляцию формы); со-
блюдение режимов по давлениям и скоростям прессования.
К наиболее часто встречающимся видам брака (табл. 14)
при литье под давлением относятся:
1) трещины, неслитины и спай;
2) газовая и усадочная пористость;
3) узорчатая поверхность отливок («мороз»);
4) включения: окислы алюминия, шлака и т. д.;
5) несоответствие геометрии.
Глава V.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА, ТРУДА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
24. ПРИМЕРНАЯ ПЛАНИРОВКА ЦЕХА
Цех (участок) для литья под давлением, как правило, со-
стоит из шихтового, плавильного, литейного, обрубочно-зачист-
ного отделений. Для ремонта форм и оборудования предусма-
тривается ремонтное отделение. Изготовление и капитальный
ремонт форм осуществляются инструментальным цехом завода.
При небольших масштабах производства некоторые производ-
ственные участки объединяются вместе, например шихтовое от-
деление с плавильным.
Машины размещаются таким образом, чтобы доступ к каж-
дой из них был свободен со всех сторон и обеспечивал возмож-
ность ремонта без остановки других машин. Рабочие места для
заливки и управления располагаются со стороны прохода. Рас-
стояние от печи до машины должно быть около 1 м, расстояние
между осями машин — 4—5 м в зависимости от их размеров.
При установке машин в два ряда и более расстояние между
рядами должно быть 3,5—4 м; это расстояние используется для
прохода и проезда транспорта. От стен они должны устанавли-
ваться на расстоянии не менее 1 м.
Насосы и аккумуляторы при небольшом количестве машин
(три-четыре машины) устанавливаются непосредственно у ма-
шин, при большем количестве — целесообразно организовать цен-
трализованное насосно-компрессорное отделение.
Для установки форм на машину необходимо предусмотреть
подъемно-транспортное оборудования. Наиболее полно удовле-
творяет требования по обслуживанию цеха (участка) для литья
под давлением кран-балка с электротельфером грузоподъемно-
стью 1—3 т. От печей и камер прессования ма!пин устраивается
вытяжная вентиляция со спуском воздухопроводов в подземные
каналы, чтобы не загромождать помещение воздуховодами. Ма-
70
Рис. 37. Планировка цеха литья под давлением:
1— машина для литья под давлением модели 71W7; 2 — индукционная плавильная печь; 3 — кран подвесной
4 электропогрузчик; 5—барабан галтовочный; 6— электропечь термическая шахтная для отжига латунных отливок
7—кран подвесной; 8—станок заточной; 9 — станки шлифовальные; 10—пресс кривошипный
шины для литья под давлением нужно ограждать, так как часто
при заливке формы возможны брызги сплава по разъему. Огра-
ждения устраиваются в виде передвижных щитов.
На рис. 37 представлена планировка цеха литья под давле-
нием по производству латунных отливок санитарно-технической
арматуры. Цех оборудован машинами для литья под давлением
модели 71107. В качестве плавильных агрегатов используются
индукционные электрические печи для плавки латуни марки
ИЛО'-ОД емкостью 300 кг. В цехе имеются склад шихтовых
материалов, отделение по ремонту форм с набором соответ-
ствующего оборудования (на рисунке не показаны), обрубочно-
очистное отделение. Для подачи шихтовых материалов к печам,
установки форм на машины и ремонта оборудования предусмот-
рена подвесная кран-балка с электротельфером грузоподъем-
ностью 2 т.
Достаточно высокое здание (10,8 м) создает хорошее есте-
ственное освещение рабочего места. Складирование отлитых де-
талей и литниковых остатков производится в металлические ем-
кости, установленные у каждого рабочего места.
26. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Правильная и рациональная организация рабочих мест и
труда в конечном счете приводит к повышению производитель-
ности труда, увеличению выпуска литья. Рациональная организа-
ция труда немыслима без четкой организации производства и
налаженной взаимной связи между отдельными производствен-
ными подразделениями. Одним из основных условий рациональ-
ной организации труда на производстве является уплотнение
основного рабочего времени и сокращение вспомогательного.
С этой целью, еёли работа по литью под давлением произво-
дится в две смены, подготавливаются к рабочим сменам заранее,
в свободную смену. На машине к приходу рабочего-литейщика
должна быть установлена исправная пресс-форма, в раздаточной
печи сплав необходимо нагреть до нужной температуры, а ма-
шину — отрегулировать и подготовить к работе. Литейщик дол-
жен все положенное ему рабочее время затрачивать только на
работу на машине, т. е. на литье. Затраты времени на переста-
новки форм, устранение в них дефектов и т. п. должны быть
минимальными и случайными.
Полностью себя оправдал принятый на некоторых заводах
порядок, по которому все замеченные литейщиком недостатки
в работе формы, машины и печи заносятся в особый журнал.
Специальная бригада наладчиков в свободную смену устраняет
указанные в журнале неисправности. При высокой производи-
тельности литейных машин каждый час простоя — это недостача
большого количества отливок, поэтому при решении вопроса
о наилучшей организации производства особое внимание должно
быть обращено и на борьбу с простоями. Для этого, особенно
в производстве с установившейся номенклатурой, необходимо
иметь в наличии достаточное количество запасных деталей к
формам (литниковые втулки, рассекатели, выталкиватели, мелкие
стержни и др.). Машина также должна быть обеспечена запас-
72
ними, наиболее подверженными износу и поломкам частями
(поршни, стаканы, манжеты, прокладки и т. п.).
Все запасные части должны быть изготовлены в пределах
допусков, гарантирующих полную взаимозаменяемость. Для
форм, работающих большое количество времени, подвергавшихся
неоднократному ремонту и имеющих отступления от чертежа, за-
пасные части целесообразно иготовлять с припуском на подгонку
по месту. Большое значение для борьбы с простоями имеют так-
же формы-дублеры. Они нужны для отливок, изготовляемых дли-
тельное время и большими партиями. Наличие форм-дублеров
повышает производственную маневренность, позволяя в некото-
рых случаях одновременно отливать на двух и более формах
одну и ту же деталь и таким образом максимально сократить
сроки выполнения заданий по данным деталям.
Необходимо соблюдать определенный режим по уходу за
рабочим местом и его организации, так как грязь на производ-
стве является источником огромных потерь. Незащищенные от
грязи и брызг сплава направляющие штанги машин быстро из-
нашиваются; пыль и грязь, попадая в рабочую жидкость гид-
равлических машин, засоряют клапаны и вызывают длительные
их простои; электромотор насоса чувствителен к пыли, так как
она ухудшает изоляцию и портит обмотку мотора.
При обслуживании машин для литья под давлением на ра-
бочем месте оператора-литейщика должны находиться следую-
щие приспособления и инструменты.
1. Мерный ковш для заливки металла в камеру прессования.
Емкость ковша должна быть рассчитана на массу сплава, от-
ливок и пресс-остатка.
2. Шлакоочиститель для очистки зеркала сплава в печи.
3. Клещи для извлечения отливок из пресс-формы. Длина
клещей должна быть такой, чтобы рабочий мог извлекать от-
ливки, не наклоняясь и не сходя с рабочего места.
4. Пистолет-распылитель для нанесения покрытия на пресс-
форму и шланг со сжатым воздухом для обдувки.
5. Переносная газовая горелка или электрическое приспо-
собление для подогрева пресс-форм перед началом работы.
6. Набор слесарного инструмента для производства мелкого
ремонта.
7. Переносная низковольтная электролампа для возможности
периодического осмотра пресс-формы и машины.
Литейщик должен аккуратно обращаться с пресс-формой. От
тщательности ухода за машиной и формой зависят срок службы
их, безаварийность работы, качество получаемых отливок и вы-
полнение и перевыполнение норм литейщиком. В обязанности
литейщика входит наблюдение за температурой сплава в печи,
температурой пресс-формы, смазкой и обдувкой формы, осмотр
отлитых деталей и производство всех рабочих операций, связан-
ных непосредственно с отливкой деталей. По окончании работы
литейщик должен тщательно проверить машину и пресс-форму,
особенно трущиеся их части, снять с них излишнюю смазку,
очистить брызги сплава, привести в порядок рабочее место и
вспомогательный инструмент.
Организация постоянного технического контроля отливок у
рабочего места дает возможность литейщику сократить время,
73
затрачиваемое на осмотр отливок, и в то же время предупре-
ждает случаи массового брака.
Содружество литейщиков с конструкторами, проектирующи-
ми пресс-формы, приводит к более правильному решению вопро-
сов о механизации и многогнездности пресс-форм, от которых
зависит производительность труда литейщика.
Каждый литейщик должен приучить себя внимательно отно-
ситься к работе и точно исполнять инструкцию по технике без-
опасности. Перед началом работы следует проверить исправность
машины и пресс-формы и обо всех замеченных дефектах сооб-
щить мастеру. Без разрешения мастера литейщик не должен про-
изводить какой-либо ремонт машины или пресс-формы. Особое
внимание следует обратить на давление рабочей жидкости; для
этого, открыв вентиль аккумулятора, пускают насос при закры-
том запорном вентиле машины и наблюдают за стрелкой мано-
метра на аккумуляторе. Главный вентиль машины нужно от-
крывать медленно, во избежание резкого подъема прессующего
поршня.
Во время рабочих движений машины нельзя держаться за
нее и производить какие-либо работы по очистке «пятки», порш-
ня, вести обдувку и смазку пресс-формы.
Если машина останавливается на длительное время (напри-
мер, для смены формы или ремонта ее или для ремонта самой
машины), а также по окончании работы следует закрыть глав-
ный вентиль машины, остановить насос и закрыть вентиль акку-
мулятора.
Нельзя загружать в раздаточную печь холодный и сырой
металл. Разливочную ложку или другой инструмент перед опу-
сканием в жидкий сплав необходимо ^предварительно просушить
и подогреть. Если в камеру сжатия затекла эмульсия, то нали-
вать в нее сплав категорически запрещается. Если ток бьет от
корпуса печи, следует немедленно пркратить работу и сообщить
об этом мастеру. Рядом с каждой раздаточной печью должен
находиться в достаточном количестве сухой молотый флюс для
тушения очагов загорания магниевого сплава.
Литература
I. Беккер М. Б. Литье под давлением. М.: Высшая школа,
1978. 213 с.
2. Морозов И. В. Литье под давлением. Л.: Машинострое-
ние, 1969, 74 с.
3. Пляцкий В. М. Литье под давлением. М.: Оборонгиз, 1957.
320 с.
4. Рубцов Н. Н. Специальные виды литья. М.: Машгиз, 1955.
331 с.
Оглавление
Предисловие.........................-................... 3
Глава I. Сущность литья под давлением и область приме-
нения ...............................................4
1. Развитие литья под давлением...................—
2. Сущность литья под давлением...................5
3. Современное состояние и развитие литья под дав-
лением ............................................6
4. Преимущества и недостатки способа литья под
давлением......................................... 7
Глава II. Машины и пресс-формы для литья под давлением 8
5. Классификация и характеристика основных типов
, машин отечественного производства...................—
6. Основные механизмы машин для литья под дав-
лением . . . .....................................23
7. Средства механизации и автоматизации вспомога-
тельных операций..................................26
8. Конструкция пресс-форм и деталей.............32
9. Устройства для водоохлаждения пресс-форм и от-
вода воздуха......................................44
10. Материалы для деталей пресс-форм................—
11. Стандартизация пресс-форм и деталей............47
12. Изготовление, эксплуатация и хранение пресс-форм 48
Глава III. Сплавы для литья под давлением...............51
13. Требования, предъявляемые к сплавам.............—
14. Цинковые сплавы................................52
15. Алюминиевые сплавы.............................53
16. Магниевые сплавы................................—
17. Медные сплавы..................................54
18. Печи для приготовления сплавов.................55
Глава IV. Разработка технологического процесса .... 57
19. Конструирование отливок для литья под давле-
нием ...............................................—
20. Определение основных технологических параметров 61
21. Литниковые системы.............................64
22. Обрубка и зачистка отливок.....................66
23. Брак в литье под давлением и его предупреждение 69
Глава V. Организация производства, труда и техника без-
опасности ......................................... 70
24. Примерная планировка цеха.......................—
25. Организация производства.......................72
Литература .............................................74
75
ИБ № 2303
Иван Васильевич Морозов
ЛИТЬЕ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
(«Библиотечка литейщика» вып. 8)
Редактор С. Я. Кудерская
Художественный редактор С. С. Венедиктов
Технический редактор Т. Н. Витошинская
Корректор Т. Н. Гринчук
Обложка художника С. М. Николаева
Сдано в набор 15.08.79. Подписано в печать 25.04.80. М-28671. Формат 84Х108/32.
Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 4,2. Уч.-изд. л. 5,1. Тираж 11000 экз. Заказ № 355. Цена 25 коп.
Ленинградское отделение издательства «Машиностроение»
191065, Ленинград, Д-65, ул. Дзержинского, 10
Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового
Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга»
им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном коми
тете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
198052 г. Ленинград, Л-52, Измайловский пр., 29.
БИБЛИрТЕЧКА ЛИТЕЙЩИКА
Перечень выпусков
Выпуск 1 А А. Соколов, А. Н. Соколов
Литейные сплавы, применяемые в машиностроении
Выпуск 2. Ю. Ф. Боровский, М. И. Шацких
Формовочные и стержневые смеси
Выпуск 3. А. М. Липницкий
Формовка вручную
Выпуск 4. В. Г. Кадников
Машинная формовка
Выпуск 5. Я. В. Зелеранский, М. М. Вышемирский
Изготовление стержней
Выпуск 6. С. А. Эльцуфин
Литье повышенной точности
Выпуск 7. А. М. Липницкий
Литье в металлические формы
Выпуск 8. И. В. Морозов
Литье под давлением
Выпуск 9. А. И. Габерцеттель, П. А. Коростиленко
Плавка и разливка чугуна
Выпуск 10. Н. А. Белоусов
Плавка и разливка сплавов цветных металлов
Выпуск 11. А. Н. Соколов, В. И. Ларионов
Плавка и разливка стали
Выпуск 12. В. И. Свердлов
Механизация и автоматизация процессов заливки
форм, выбивки и очистки отливок
Выпуск 13. С. С. Ткаченко
Брак отливок, его предупреждение и исправление
Выпуск 14. А. А. Яценко
Модельное дело