Технология литья под давлением - Паращенко В.М.

1.2. Плавильные агрегаты, раздаточные печи, плазменные установки для обработки сплавов
1.3. Технология плавки и рафинирования сплавов
1.4. Использование вторичных металлоотходов при приготовлении сплавов
Глава 2. Проектирование технологического процесса литья
2.2. Разработка чертежей и конструирование литниково-вентиляционной системы отливки
2.3. Конструирование пресс-формы для литья под давлением
Глава 3. Выбор и эксплуатация машин литья под давлением
3.2. Расчет технологических параметров машин для литья под давлением
3.3. Характеристика современных машин литья под давлением
3.4. Установка и крепление станины на фундаменте
3.5. Компоновка узлов, систем управления и теплоэнергетических установок литейной машины
3.7. Механизм прессования литейной машины
Глава 4. Гидравлический привод литейной машины
4.2. Гидравлический привод и расчет производительности насоса
4.3. Конструктивные и гидравлические схемы механизмов машин
4.4. Конструкция и расчет гидроаккумулятора и газовых баллонов на прочность
4.5. Трубопроводы и расчет их на прочность
Глава 5. Конструкции и изготовление пресс-форм
5.2. Конструктивные и формообразующие детали пресс-форм
6.2. Технические характеристики импортных литейных смазок
6.3. Характеристики отечественных литейных смазок
7.2. Проектирование цехов литья под давлением
7.3. Расчет производительности литейной машины
Автор: Паращенко В.М.
Теги: металлургия черных металлов железо, чугун и сталь металлургия литье
ISBN: 5-229-01215-3
Год: 1996
Похожие
Литье под давлением
Современная технология производства стали
Теория и технология доменного процесса
Теория и технология производства ферросплавов
Текст
                    -В.М.Паращенко
^М.ЛЛ.Рахманкулов
г А.П. Цисин

ВДПаращенко
М.М.Рахманкулов
А.П. Цисин
ТЕХНОЛОГИЯ
ЛИТЬЯ
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
*v
МОСКВА
"МЕТАЛЛУРГИЯ'
1996

УДК 669.15.196
Технология литья под давлением. Паращенко В.М., Рахманкулов М.М.,
Цисин А.П.-М.: Металлургия ,1996.-239с.
Рассмотрены теоретические основы литья под давлением, современные методы
процесса, модернизация литейных, машин, внедрение современных дозаторов,
совершенствование конструкции и повышение стойкости пресс-форм.
Для инженерно-технических работников литейного производства, а также
студентов, аспирантов металлургических, машиностроительных институтов и научных
работников. Ил.91* Табл.77. Библиогр.списокПО назв.
г, 270402000 0-010 - „,-„„„„
П 040(01)-96 бе3 обьявлсния
ISBN 5-229-01215-3 © В.М.Паращемко, М.М.Рахманкулов, А.П.Цисин,
издательство "Металлургия", 1996

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 4
Глава 1. Приготовление сплавов 5
1.1. Сплавы для изготовления отливок способом литья под давлением 5
1.2. Плавильные агрегаты, раздаточные печи, плазменные установки для
обработки сплавов . 26
1.3. Технология плавки и рафинирования сплавов 47
1.4. Использование вторичных металлоотходов при приготовлении сплавов... 61
Глава 2. Проектирование технологического процесса литья 64
2.1. Оценка технологичности конструкции отливаемых деталей 64
2.2. Разработка чертежей и конструирование литниково-вентиляционной
системы отливки 67
2.3. Конструирование пресс-формы для литья под давлением 76
Глава 3. Выбор и эксплуатация машин литья под давлением 78
3.1. Основные характеристики процесса литья под давлением 80
3.2. Расчет технологических параметров машин для литья под давлением 86
3.3. Характеристика современных машин литья под давлением 93
3.4. Установка и крепление станины на фундаменте 107
3.5. Компоновка узлов, систем управления и теплоэнергетических установок
литейной машины 113
3.6. Механизм запирания литейной машины 116
3.7. Механизм прессования литейной машины 125
Глава 4. Гидравлический привод литейной машины 133
4.1. Рабочие жидкости гидросистемы 134
4.2. Гидравлический привод и расчет производительности насоса 138
4.3. Конструктивные и гидравлические схемы механизмов машин 143
4.4. Конструкция и расчет гидроаккумулятора и газовых баллонов на
прочность 148
4.5. Трубопроводы и расчет их на прочность 151
Глава 5. Конструкции и изготовление пресс-форм 163
5.1. Классификация пресс-форм 163
5.2. Конструктивные и формообразующие детали пресс-форм 168
5.3. Механизмы пресс-форм 167
5.4. Стойкость материалов и пресс-форм 186
Глава 6. Литейные смазки 209
6.1. Назначение и условия применения литейных смазок 209
6.2. Технические характеристики импортных литейных смазок 214
6.3. Характеристики отечественных литейных смазок 218
Глава 7. Организация производства 225
7.1. Техническое обслуживание, ремонт и хранение пресс-форм 225
7.2. Проектирование цехов литья под давлением 228
7.3. Расчет производительности литейной машины 236
3

ПРЕДИСЛОВИЕ
Питье под давлением является одной из перспективных технологий.
При получении заготовок этим высокопроизводительным методом
обеспечиваются точность размеров, четкость рельефа и минимальная
шероховатость поверхностей отливок.
Процесс литья под давлением будет совершенствоваться в целях
повышения производительности труда; улучшения качества и
расширения номенклатуры отливок; частичной и полной автоматизации
технологического цикла производства отливок; минимизации расхода
дорогостоящих цветных сплавов на механическую обработку отливок;
разработки и внедрения нового оборудования, улучшения условий
труда и экологической атмосферы в литейных цехах.
Авторам удалось решить на базе Уфимского моторостроительного
производственного объединения многие сложные технические и
технологические проблемы, связанные с повышением производительности
раздаточных дозаторов и литейных машин, улучшением качества
отливок, усовершенствованием конструкции и повышением стойкости пресс-
форм литья под давлением, что достаточно полно отражено в
настоящем издании. Однако некоторые из этих решений могут стать
предметом дискуссий.
4

Глава 1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ СПЛАВОВ
1.1. Сплавы для изготовления отливок
способом литья под давлением
В настоящее время при изготовлении отливок литьем под давлением
конструктору, технологу предлагается большое число литейных
сплавов самых разных назначений на основе олова, свинца, цинка,
алюминия, магния, меди. В последние годы получены положительные
результаты возможности изготовления отливок из сплавов на основе
железа, никеля, кобальта, титана и композиционных сплавов.
Однако выбор оптимального Состава и свойства литейного сплава-
необходимое, но недостаточное условие для получения детали с
гарантированными эксплуатационными свойствами, так как эти
свойства могут быть разными только в бездефектных отливках, вероятность
получения которых в большей мере зависит от технологических свойств
сплавов, главные из которых - литейные. Кроме того, сплавы,
применяемые для изготовления отливок литьем под давлением, должны
обладать: хорошей заполняемостью полости пресс-форм с тончайшими
сложными рельефами для получения высокого качества поверхности
отливок; небольшой и равномерной литейной усадкой для уменьшения
склонности отливок к образованию трещин; узким интервалом
кристаллизации, обеспечивающим быстрое затвердевание отливок и
повышающим качество металла; отсутствием склонности к
физико-химическому взаимодействию с металлом пресс-формы, что уменьшает
налипание, приваривание и диффузию металла отлЬвки в пресс-форму,
возможностью регулирования всех перечисленных свойств при
массовом производстве отливок.
Применяемые при изготовлении отливок сплавы в соответствии
с температурой плавления обычно разделяют на пять групп: I - особо
легкоплавкие с температурой плавления до 100°С; II - легкоплавкие
с температурой плавления от 100 до 500 °С. К этой группе относятся
сплавы на основе олова, свинца и цинка; III - среднеплавкие с
температурой плавления от 500 до 800 °С. К этой группе относятся сплавы
на основе алюминия и магния; IV - тугоплавкие с температурой
плавления от 800 до 1800°С. К этой группе относятся сплавы меди,
железа, никеля, кобальта и титана; V - особо тугоплавкие с температурой
плавления 1800 °С и выше. К этой группе относятся хром, молибден,
вольфрам и другие тугоплавкие металлы.
По плотности металлические сплавы разделяют на четыре группы:
I- сверхлегкие плотностью до 2 г/см3. К этой группе относятся сплавы
на основе магния; II- легкие плотностью от 2 до 3 г/см3. К этой группе
относятся сплавы на основе алюминия; III-тяжелые от 3 до 12 г/см3.
5

К этой группе относятся сплавы на основе цинка, меди, железа,
никеля, кобальта и титана; IV -сверхтяжелые плотностью 12 г/см3 и выше.
К этой группе относятся сплавы на основе хрома, вольфрама,
молибдена и др. металлов. $
Сплавы на основе олова
Отливки, получаемые способом литья под давлением из сплавов на
основе олова, легко поддаются пайке мягким припоем, что и служит
основанием для их применения при изготовлении деталей
радиоаппаратуры, рентгеновского оборудования и некоторых приборов. Отливки
имеют очень высокую точность, толщину стенок до 0,5 мм и очень
чистую поверхность. Сплавы на основе олова обычно содержат 4 -
18%Sbn1-33%Pb.
Теплофизические свойства олова в зависимости от ^сп :
*исп, °С 20 100 250
V, г/см3 7,31 7,30 6,98
с, Дж/(г-°С) 0,23 0,24 0,26
X,Дж/(мм-ч-°С) 216,5 228,9 123,0
МДж/(м2-ч->ГС) 613,2 638,4 466,2
а,м2/ч 0,128 0,129 0,069
Состояние Твердое Жидкое
Остальные теплофизические и механические свойства олова имеют
следующие значения: ТПЛ = 2320С; 7КИП = 2270°С; Опл = 58,4 кДж/кг;
Оисп = 3024кДж/кг; К = 40000+56200МПа; ов = 20-30МПа; 6 = 40%;
НВ10.
Сплавы на основе Свинца
Положительные свойства свинцовых сплавов такие же, как и у
сплавов на основе олова. Свинцовые сплавы широко применяются в
типографском производстве. Они содержат 2 - 4 % Sn, 20 - 30 % Sb и до
1 % Си. Небольшая присадка меди задерживает рекристаллизацию
свинца и способствует получению мелкозернистого строения
металла, что повышает коррозионную стойкость деталей из этого сплава.
В последние годы разработано много новых сплавов^не содержащих
олова. Ниже приведено содержание основных компонентов в
наиболее часто применяемых сплавах на основе свинца:
Сплав МШ1 МШ2 МШЗ МП1 МСП1
Содержание, %:
Sb 13,5-15 14-16 14-16 %5-10 9,5-10,0
As 3,5-4,5 2,7-3,3 1,5-2,6 1-1,6 2-2,5
Допускаются примеси ^ 0,01 % Zn и ^ 0,01 % AI.
Интервал кристаллизации сплавов МШ1 305* 325 °С, МШ2 295-
6

313 °С, МШЗ 300-320 °С. Механические свойства свинцовых
сплавов: ов=50-ЮО МПа; 6 = 2-20 %; НВ 10-25.
Основные теплофизические и механические свойства чистого
свинца имеют следующие значения: 7ПЛ = 327 + 0,4 °С; 7КИП = 1750 +10 °С;
Опл = 24,36 кДж/кг; Оисп = 862 + 50,4 кДж/кг; £=18000 МПа.
Механические свойства отдельно отлитых образцов: ов = 101-?0МПа; 6 = 504-
-80%НВ8.
Алюминиевые сплавы
Алюминий обладает г.ц.к-решеткой, не испытывает аллотропических
превращений, имеет невысокую температуру плавления (660 °С) и
небольшую плотность (2,7 г/см3), обладает высоким относительным
удлинением при растяжении (до 60 % для первичного алюминия),
хорошей электропроводностью и высокой, удельной прочностью.
Алюминий широко применяют в электротехнике, авиации, пищевой
промышленности, в автомобилестроении, в строительстве.
Для литья под давлением наиболее широко используют
алюминиевые сплавы, имеющие хорошее сочетание физических, механических
и технологических свойств. Производство отливок из алюминиевых
сплавов в разных странах колеблется от 30 до 50 % от общего
выпуска дутья под давлением. В табл.1 дана сравнительная оценка
различных литейных сплавов по 5-балльной шкале, основанная на их
физических, механических и литейных свойствах*
Значения физических, механических свойств и эксплуатационных
характеристик процесса для различных сплавов приведены в табл.2.
В производстве литья под давлением используют около десяти
марок алюминиевых сплавов (табл.3). Однако каждое предприятие
ограничивает применение до 3-5 марок алюминиевых сплавов.
Сплав типа AlSi8Cu4 принят в большинстве стран в качестве
основного. Он обладает хорошей жидкотекучестью и высокими
механическими свойствами, легко обрабатывается резанием. Однако
коррозионная стойкость его более низкая, чем у сплавов, не содержащих
меди. В целях улучшения заполняемости пресс-форм для отливок
крупногабаритных ответственных деталей (типа блоков цилиндров
автомобильных двигателей) в сплавах AlSiCu стремятся повысить
содержание кремния. Увеличение содержания кремния до 10%
относительно мало понижает пластичность, но значительно повышает жид-
котекучесть. В Германии применяется сплав AlSi12Cu3, имеющий еще
большую жидкотекучесть, но обладающий значительной усадкой и
низким удлинением (до 1 %). На Волжском автомобильном заводе принят
сплав AlSi12Cu2 (AK12M2) (табл.4). Широко применяется сплав
AlS18Cu1MgO,3, который, благодаря малому содержанию меди,
обеспечивает более высокую коррозионную стойкость отливок.
7

Таблица 1. Сравнительная оценка (по 5-балльной шкале)
сплавов для литья под давлением [2]
Показатели
Температура плавления
Плотность
Электропроводность
Теплопроводность
Сопротивляемость коррозии
Сплавы на основе
алюминия цинка магния меди
Физические свойства
3 5 3
4 3 5
5 3 3
4 3 2
4 3 2
Механические свойства
Предел прочности при растяжении 2 3 2
Предел текучести 3 2 3
Относительное удлинение 2 3 2
Ударная вязкость 2 3 2
Литейные свойства
Жидкотекучесть 4 5 4
Склонность к возникновению трещин 4 5 3
Склонность к привариванию 3 5 5
Минимальная толщина стенки 4 5 4
отливки
2
2
1
4
4
4
4
5
5
3
4
4
3
Таблица 2. Физико-механические свойства сплавов
и эксплуатационные характеристики процесса литья под давлением
Показатели
Температура
плавления, °С
Плотность, г/см3
Сплавы на основе
алюминия цинка магния
Физические свойства
580-660 380-400 580-585
2,5-2,7 6,6-7,0 1,75-1,85
меди
900-950
7,9-8,8
Механические свойства (без термообработки)
ов, МПа
б,%
НВ
160-280 250-300 160-230
1-3 1-3 1-2
60-90 70-90 50-60
300-400
15-40
80-100
Эксплуатационные характеристики процесса
Температура литья, °С
Отклонение размеров, % от
размера
Стойкость пресс-форм,
число циклов _______
580-650 380-420 600-660
±0,15 ±0,10 ±0,15
100.000 500000 70000
900-950
±0,25
5000
железа
(сталь)
1
2
5
5
5
5
3
железа
(стали)
1400-1540
7,5-8,1
300-1000
10-30
1400-1600
±0,25
5000
8

Таблица 3. Химический состав некоторых алюминиевых литейных сплавов,
используемых при литье под давлением
Марка
сплава
Ал2(АК12)
Ал4 (АК9ч)
Ал9 (АК7ч)
Ал5 (АК5М)
АК5М2 (АК5М2)
Ал32 (АК8М)
Ал 13 (АМгбК)
Ал27(ДМ10)
Ал11(АК7Ц9)
DIN331
AISM2CU
DIN311
Мд
-
0,17-0,3
0,2-0,4
0,35-0,6
0,2-0,6
0,3-0,5
4,5-5,5
9,5-10,5
0,1-0,3
0,5 (менее)
Si
10-13
8-10,5
6-8
4,5-5,5
6-8
7,5-8,5
0,8-1,3
-
6-8
11-13
5-8
Легирующие
Мп
-
0,2-0,5
-
-
0,2-0,6
0,3-0,5
0,1-0,4
-
-
0,4 (менее)
0,7 (менее)
элементы
Си
-
-
-
1,0-1,5
1,5-3,0
1,0-1,5
-
-t
-
0,4-1,0
2-4
,%
Другие
элементы
-
-
-
-
-
0,1-0,3 Ti
-
jQ,05-0,15Ti
7-12Zn
1,2 (менее)
1,5 (менее)
Примечание.!.Обозначение Ал2 (АК12) согласно ГОСТ 1583-89'производится
отливка (чушка). 2. Остальное Al. '
Таблица 4. Алюминиевые сплавы, применяемые
в литейном цехе АО АвтоВАЗ
Марка

сплавов
Химический состав, %
Si
Си
Мд
Ti
Мп.
Ni
Fe
Al
АК9
8,5-9,5
0,2-0,4 0,05-0,2 0,4-0,6
АК10М2Н 9,5-10,5 2,00-2,5 0,8-1,2
АК6М2 5,5-5,5 1,75-2,5 0,2-0,4 0,1-0,2
АМ4 - 4,2-5 0,2-0,4 0,15-0,3
АК12М2 11-12,5 1,75-2,5
0,8-1,2
0,7-1,0


тальное
Тоже
Марка
сплавов
АК9
АК10М2Н
АК6М2
АМ4
АК12М2
Твердость, НВ
60/90
-/95
70/105
-/100
85/-
Прочность, _ов, МПа
180/280
-/240
220/300
-/330
270/-
б относительное
удлинение, %
3/2,5
-/0,3
2,5/2,0
-/7,0
1,5/-
Примечание. Числитель - без термической обработки; знаменатель
-стермической обработкой.
9

Сплав типа AISM2, эвтектического состава, обладает высокой жид-
котекучестью, хорошими коррозионной стойкостью, тепло- и
электропроводностью, является самым дешевым из литейных сплавов. Его
используют главным образом для крупных, сложных и тонкостенных
отливок. К недостаткам сплава относятся плохая обрабатываемость
резанием и более низкие механические свойства, чем у сплавов,
легированных медью и другими компонентами.
Сплав типа AlSi9MgO,3 незначительно уступает сплаву AISJ12 по
литейным свойствам, но обладает более высокими механическими
свойствами, хорошей обрабатываемостью резанием и высокой
коррозионной стойкостью.
Сплав типа AlMg8 (или AlMglO) имеет низкие технологические
свойства и применяется в тех случаях, когда высокая коррозионная
стойкость является решающим фактором. Он отлично сопротивляется
коррозии в растворах щелочей и в кислотах, а также обладает
высокими механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью
резанием. Возможность его применения ограничивается сложностью
конфигурации отливки. Поэтому данный сплав, в отличие от
рассмотренных сплавов, является скорее дополняющим и не может играть роль
основного.
Г1о результатам исследований, проведенных з Германии, для
условий сухого и влажного тропического климата могут быть использованы
сплавы AlSi8Cu1, AlSi8Cu3. При высоких требованиях, когда не
допускаются даже слабые следы коррозии, рекомендуется специальная
защита поверхности деталей. Очень хорошие результаты получены при
изготовлении из сплава А1Мд8 деталей, работающих в условиях
морского и индустриального климата (с дымовыми газами S02, Cl2, С02).
Физические, технологические и эксплуатационные свойства
рассмотренных сплавов приведены в табл.5. К группе сплавов системы
Al-Si-Cu относится также вторичный сплав Ал10В.
Следует учитывать, что сплавы с узким интервалом температуры
кристаллизации обеспечивают получение структуры отливок с
мелкозернистой эвтектикой. Литейщики обычно отдают предпочтение этим
сплавам из-за их хороших литейных свойств. Однако создание машин
с механизмами, обеспечивающими подпрессовку, позволяет
изготовлять качественные отливки и из широкоинтервальных сплавов, причем
более продолжительный период затвердевания дает возможность
полнее использовать давление подпрессовки для уплотнения отливки.
Разработанный в России специально для литья под давлением
алюминиевый сплав Ал32 относится к системе At-Si-Cu-Mg с
добавками марганца и титана.
10

Таблица 5. Свойства алюминиевых сплавов
Свойства Тип сплава
Ал32 Ал2 Ал4,Ал4В Ал27
Механические по ГОСТ 1583-89<рез
термообработки):
ов,МПа 270 160 160 320
6,% 3 1 2 12
НВ 74 50 50 75
Литейные:
жидкотекучесть, % от жидкотекучести 88 100 86 75
сплава Ал2
интервал температур кристаллизации, °С 593-538 582-574 596-577 621-535
Технологические и эксплуатационные в
баллах:
жидкотекучесть 4 5 4 3
склонность к возникновению горячих тре- 4 4 4 4
щин
усадка 4 5 5 2
образование дефектов поверхности 4 2 3 3
привар к пресс-форме 4 5 3 2
герметичность отливок 3 5 5 3
обрабатываемость резанием 4 2 3 5
полируемость 4 2 4 5
коррозионная стойкость 2 3 4 5
Ниже приведено содержание основных компонентов в сплавах
системы Al-Si-Cu-Mg:
Компоненты Si Cu Mg Mn Ti
Содержание компонентов в
сплавах. %:
Ал32(УМПО) 7,5-8,5 1,0-1,5 0,3-0,5 0,3-0,5 0,1-0,3
CSNH2438 7,5-8,5 3,0-4,0 0,3-0,45 0,1
Сплав ГАЗа 7,0-9,5 1,5-2,0 До 0,5 .0,2-0,35
Сплав CSN 424338 (Словакия) применяют для литья под давлением
высокопрочных деталей, в том числе блока цилиндров
автомобильных двигателей. На Нижегородском автозаводе для литья сложных
деталей после опробования пятидесяти различных алюминиевых сплавов
был выбран сплав, по составу близкий к сплаву Ал32. Детали из этого
сплава обладают достаточной жесткостью, износостойкостью и
герметичностью.
Сплав Ал32 содержит то же количество кремния, что и весьма
широко распространенный в зарубежных странах сплав типа AlSi8Cu4,
но из-за меньшего содержания меди обладает более высокой
коррозионной стойкостью. По литейным и механическим свойствам эти
сплавы примерно равны.
11

Рис.1. Диаграмма системы Al-Si-Mg-Cu при содержании 4% Си при температуре
солидус: а-твердый раствор на основе алюминия; 8-CuAl2; S-Al2CuMg; M-Mg3Si;
Q-Al2CuMg3-Si4
В сплавах системы Al-Si-Cu-Mg при температуре солидуса
присутствуют фазы, показанные на диаграмме (рис.1). При более низких
температурах выпадает р-фаза (Al3Mg2), не указанная на диаграмме.
На примере сплава Ал32 и подобных ему сплавов рассмотрен
механизм влияния легирующих элементов на структуру и свойства
отливок.
Кремний и магний. Кремний и магний увеличивают количество
двойной oc + Si и тройной oc+Si + Mg2Si эвтектик и оказывают решающее
влияние на прочностные свойства сплава. Характерная для сплава
Ал32 микроструктура состоит из кристаллов, твердого раствора и
окружающей их эвтектики (рис.1). Увеличение количества эвтектики
способствует повышению прочности и твердости сплава при
некотором понижении пластичности. Вводить более 8,5 % Si и 0,5 % Мд
нецелесообразно из-за резкого снижения пластичности. Увеличение
содержания магния повышает склонность сплава к старению вследствие
выпадения фаз из твердого раствора в мелкодисперсном состоянии.
Соединение Mg2Si растворимо в а-твердом растворе алюминия.
Другие же соединения кремния практически нерастворимы. При быстром
охлаждении отливки фиксируется состояние, присущее высоким
температурам, т.е. происходит закалка. Выпадающие частицы Mg2Si и
CuAl2 мелкодисперсны. Старение сопровождается повышением
прочности и снижением пластичности. Твердость сплава типа AlSi12Cu3,
содержащего около 0,3 % Мд, в процессе естественного старения в
12

течение 30 сут увеличивается на 10-20 НВ, причем наибольшее
увеличение твердости наблюдается в первые 5 сут.
Медь. Медь упрочняет алюминиевый сплав, однако снижает
коррозионную стойкость изделия, образуя по границам зерен химическое
соединение. При малом содержании медь находится в твердом
растворе. Рекомендуется при отсутствии высоких требований по
коррозионной стойкости повышать содержание меди в сплаве, так как это
увеличивает прочность и твердость, а также, что особенно важно при
литье под давлением, уменьшает вероятность появления "мороза"
на поверхности отливок. Медь (и кремний) уменьшает усадку сплава.
При литье отливок под давлением из-за больших скоростей
охлаждения и сопротивления стальной пресс-формы усадка значительно
меньше, чем при других способах литья.
Марганец. Марганец вводят для устранения вредного влияния
железа, образующего с алюминием и кремнием химические соединения
игольчатой формы, увеличивающие хрупкость сплава. Марганец
измельчает эти соединения и придает им округлую форму, что снижает
влияние железа. При чрезмерном содержании марганца, т.е. при
избытке его по отношению к железу, образуется химическое
соединение МпА16, ухудшающее пластические свойства сплава. Поэтому
целесообразно содержание марганца держать на нижнем пределе, а
именно не более 0,3 %.
Титан. Титан (0,1-0,3%) оказывает модифицирующее действие,
повышал пластичность сплава. Сплав Ал32, содержащий 0,1 ... 0,3 %
и до 1,5%1'цимеет лучшие прочностные характеристики, чем сплав
Ал2. Эти характеристики проверены механическими испытаниями
производственных деталей, полученных литьем под давлением при
оптимальных технологических режимах.
Цинковые сплавы
Цинк имеет fnJl = 419°C, *КИП = 907°С, плотность при комнатной
температуре 7,14 г/см3, гексагональную плотноупакованную
кристаллическую решетку и не испытывает аллотропических превращений.
В литом состоянии у чистого цинка низкие прочностные (ов = 20 . . .
70 МПа) и пластические свойства (6 = 0,3... 0,5 %).
Чистый цинк используют в основном в виде деформированных
полуфабрикатов (листов, полос, плит) в полиграфической и
электротехнической областях промышленности. Основную массу листов
применяют для изготовления малогабаритных источников тока; значительное
количество цинка расходуют на изготовление типографских клише и
приготовление различных сплавов. Цинк имеет хорошую
коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в пресной воде, поэтому его
широко используют для защитных покрытий кровельного железа и
изделий из него (баки, ведра). ХЗ

В нагретом состоянии (при 150 °С и более) цинк хорошо
воспринимает пластическую деформацию, склонность к которой ухудшается в
присутствии сотых долей процента примеси олова. Образуя с цинком
легкоплавкую эвтектику (198 °С), олово сообщает ему красноломкость,
делал невозможной обработку давлением при повышенных
температурах. При одновременном содержании примесей олова и свинца
образуется еще более легкоплавкая (150 °С) тройная эвтектика (Zn-
Sn-Pb).
Свинец, как и олово, практически нерастворим в твердом цинке.
При быстром охлаждении сплава цинка со свинцом удается получить
равномерное распределение свинца по границам зерен. Ввиду
большого различил электропотенциалов свинец увеличивает склонность
цинка к коррозии, ускоряет растворимость его в кислотах. Это
свойство свинца используют при изготовлении типографских клише из
сплава цинка с 1 % свинца.
Примесь железа повышает твердость цинка и задерживает его
рекристаллизацию. При содержании железа более 0,001 % образуется
хрупкая твердая фаза FeZn, при 0,2 % железа цинк нельзя подвергать
прокатке.
Впервые цинковые сплавы для ЛПД применяли в 60-х годах
прошлого столетия; тогда они содержали повышенное количество Sn,
имели низкую температуру плавления, легко отливались и хорошо
заполняли форму, но были недостаточно прочны. Со временем их качества
улучшались и в настоящее время цинковые сплавы широко применяют
для литья под давлением благодаря хорошим литейным* свойствам,
позволяющим получать сложные отливки со стенками толщиной до
0,35 мм. Кроме того, цинковые сплавы не взаимодействуют с пресс-
формой и с деталями камеры прессования, что позволяет применять
автоматические машины с горячей камерой. Низкая температура
плавления (380-385 °С) этих сплавов и возможность литья при невысоких
давлениях (15...25МПа) обеспечивают высокую стойкость пресс-
форм - до 500000 и даже до 1 млн. циклов. Также существенным
преимуществом сплавов на основе цинка является возможность
нанесения декоративных и упрочняющих покрытий без предварительной
отделки поверхности отливок. Выпуск литья под давлением из цинковых
сплавов в разных странах колеблется от 50 до 70 % общего выпуска
отливок,получаемых этим способом.
В табл.6 и 7 приведены химический состав, физико-механические
и технологические свойства цинковых сплавов, применяемых для литья
под давлением.
Эти сплавы имеют хорошую жидкотекучесть, что при литье под
давлением позволяет получать тонкостенные (до 0,5 мм) отливки, не
требующие дополнительной обработки поверхности. Они хорошо полируют-
14

Таблица 6. Химический состав цинковых сплавов
для литья под давлением

Сплавы
Легирующие элементы, %
Al Cu Mg
Примеси, % (не более)
Си Pb Sn Cd Si
ЦА40 3,9-4,3
ЦА4 3,5-4,3
ЦАМ4И0 3,9-4,3
ЦАМ4-1 3,5-4,3
ЦАМ-1В 3,5-4,5
-
-
0,75-1,25
0,75-1,25
0,6-1,2
0,03-0,06
0,02-0,06
0,03-0,06
0,02-0,06
0,1
0,03
0,03
-
-
-
0,004
0,01
0,004
0,01
0,02
0,05
0,05
0,05
0,05
0,1
0,002
0,002
0,002
0,002
0,005
0,004-0,015
0,005-0,015
0,004-0,015
0,005-0,015
0,015-0,03
Таблица 7. Физико-механические и технологические свойства,
цинковых сплавов для литья под давлением
Свойства ЦА40 ЦА4 ЦАМ4-10 ЦАМ4-1 ЦАМ-4-1в
ов, МПа, не менее 216
б, %, не менее 2
НВ 980
Интервал кристаллизации, °С 390-382
р при 20 °С, г/см3 6,97
Линейная усадка, % 1,0
Жидкотекучесть, см 80
Температура литья, °С 400-450
216
2
980
390-382
6,97
1,0
80
400-450
-
-
-
390-377
6,99
1,1
-
400-450
196
0,5-1
638
390-377
6,98
1,1
72
400-450
-
-
-
390-377
6,95
1,1
-
400-450
ся и легко воспринимают защитные покрытия. Отливки из сплавов ЦАМ
широко используют в автомобильной и тракторной промышленности,
в бытовой технике, в электротехнике, в качестве заменителей
оловянных бронз при изготовлении подшипников, работающих на малых
скоростях и удельном давлении до 20 МПа. В автотракторостроении
из сплавов ЦАМ отливают корпуса карбюраторов и магнето,
бензонасосы и другие детали. В приборостроении из этих сплавов
изготавливают детали счетных и пишущих машин, телефонных и телеграфных
аппаратов и радиоприемников.
Отливки из сплава типа ZnAl4 (ЦАМ4) отличаются высокой точностью
и стабильностью размеров. Сплав типа ZnAWCul (ЦАМ4-1) обладает
более высокими механическими свойствами, чем сплав ZnAI4, но
стабильность размеров изготовленных из него отливок ниже.
Компоненты, добавляемые в цинковые сплавы^влияют на
структуру и свойства литого металла следующим образом.
Алюминий является практически единственным элементом,
препятствующим химическому взаимодействию цинка со сталью. Алк>
15

Рис.2. Изменение длины
образцов из цинкового сплава с
4 % А1 и 0,04 % Мд при
длительной выдержке. Цифры у
кривых - содержание меди
о 36 ш згъ
Выдержка, v
миний измельчает зерно, повышает прочность и жидкотекучесть а
также уменьшает окисляемость сплава. Жидкотекучесть и
механические свойства двойного цинково-алюминиевого сплава эвтекти-
ческого^ состава достигают максимума при содержании 4-5 % А1
Дальнейшее увеличение содержания алюминия не улучшает механи-
Медь повышает прочность, износостойкость и жидкотекучесть
цинковых сплавов, но вызывает фазовые превращения в процессе
старения, приводящие к изменению размеров отливок (рис.2). В цинковые
сплавы рекомендуется добавлять не более 1 %Си. При дальнейшем
повышении содержания меди начинает уменьшаться ударная вязкость
Алюминии и медь растворяются в цинке в очень малых количествах
В цинке при эвтектической температуре растворяется 1 % AI а при
комнатной температуре - 0,1 %. Растворимость меди при комнатной
температуре составляет 0,2 %.
Структура сплава типа ZnAl4Cu1 состоит из кристаллов твердого
раствора л-фазы белого цвета, двойной (л + Р) и тройной (л + р + е)
эвтектик. (рис.3). Богатая цинком г|-фаза образуется по перитекти-
а а
1
ot+fi
J_ i a
t;c
Ш
300
200
100
I 1+fi+~e^
|-щ J
1 R /
Г / q+€
Li 1 1
WC
L_£J
2 Al,% 0 12 3 Cuflo ДИ(б)
Рис.3. Диаграмма
растворимости в цинке алюминия (а) и ме-
16

ческой реакции при 423,5 °С. При 377 °С выпадает тройная эвтектика
(П + Р + е^состоящая из 89,1 % Zn, 7,05 % Al и 3,85 % Си.
Магний вводят в сплав главным образом для повышения
стойкости против межкристаллитной коррозии. Он нейтрализует вредные
примеси и уменьшает скорость распада р-фазы. При содержании магния
более 0,1 % заметно повышается хрупкость сплава в горячем
состоянии (горячеломкость) и увеличивается скорость распада р-фазы.
В отдельных случаях применяются и другие цинковые сплавы. При
отсутствии высоких требований к точности размеров литых деталей,
которые в то же время должны быть прочными и твердыми, можно
использовать для литья под давлением сплав типа ZnAl4Cu3 с
добавкой 0,04 % Мо. Детали, от которых требуются хорошие
антифрикционные свойства, изготовляют из сплава типа ZnAH0Cu3 (ЦАМ 10-5 по.
ГОСТ 7117-62). Однако следует отметить, что в США, Англии, Германии
и Японии стандарты предусматривают только два цинковых сплава
для литья под давлением.
Цинковые сплавы очень чувствительны к примесям. Им вообще
свойственно старение, проявляющееся в повышенной нестабильности
размеров. Кроме того, они плохо сопротивляются коррозии. Нередко
отливки разбухают, деформируются, растрескиваются, а в некоторых
случаях полностью разрушаются. Причиной этого является межкрис-
таллитнал коррозия, распространяющаяся по границам зерен при
наличии даже очень малого количества вредных примесей (свинец,
кадмий и особенно олово). Примеси располагаются по границам
зерен вследствие весьма слабой растворимости, которая^ например,
для кадмия составляет только 0,004%. Свинец нерастворим в цинке
даже в жидком состоянии.
Факторами, способствующими протеканию коррозии, являются
влажность и особенно водяные пары. Продукты межкристаллитной
коррозии приводят к разбуханию, короблению и разрушению отливок.
Проблема получения цинковых отливок, обладающих высокой
стойкостью к атмосферному воздействию, решается применением цинка
высшей степени чистоты (99,99 % Zn). Другие металлы, используемые
для выплавки цинковых сплавов, должны иметь следующую чистоту:
алюминий - 99,75 %, магний - 99,8 %, медь ~ 99,9 %.
При получении отливок на машинах ЛПД на заводах
автомобильной промышленности применяют цинковые сплавы в чушках по
ГОСТ 19424-74 "Сплавы цинковые в чушках для литья под давлением".
Магниевые сплавы
Магний обладает гексагональной плотноупакованной кристаллической
решеткой. Ниже приведены некоторые свойства магния:
17

*пл> °С
651
20 QC 1,738
651 °C 1,6
W°C : 1107
Объемная усадка, % 3,97-4,2
Поверхностное натяжение, мН/м при 681 °С 563
Предел прочности в литог/i состоянии, МПа 80-110
Относительное удлинение, % 6-8
Поверхностное натяжение снижают добавки лития, кальция, сурьмы,
стронция, свинца, висмута или бора. Чистый магний характеризуется
высокой химической активностью и легко окисляется. У образующейся
оксидной плены при температуре выше 450 °С отсутствуют защитные
свойства. С повышением температуры скорость окисления
возрастает, а при 623 °С магний воспламеняется в воздухе. Медь, никель,
олово, цинк и алюминий увеличивают скорость окисления магния при
повышенных температурах; свинец, серебро, кадмий и таллий почти
не оказывают влияния, а церий и лантан несколько замедляют скорость
окисления на воздухе.
С азотом при температуре выше 750 °С магний взаимодействует
с образованием нерастворимого твердого и хрупкого нитрида,
снижающего пластические свойства металла. С сернистым газом при
600-650 °С взаимодействие сопровождается образованием МдО,
MgS04 и паров серы.
Магний в значительно большем количестве, чем алюминий,
поглощает водород. С повышением температуры и давления над
расплавом растворимость водорода увеличивается (табл.8).
Магний не взаимодействует с растворами едких щелочей, с
керосином, бензином, минеральными маслами, устойчив по отношению к
фторидам и плавиковой кислоте, но неустойчив в разбавленных
минеральных кислотах. С водой магний интенсивно реагирует с
выделением водорода, который часто является причиной взрывов из-за
образования гремучего газа.
Таблица 8. Растворимость водорода в магниевом сплаве
Давление
расплавом,
27
54
81
101
над
МПа
Растворимость, смэ/г,при температуру,'
640
15,6
22,4
27,3
30,7
675
23,8
33,8
41,4
46,5
725
30,6
43,3
53,2
60,1
'С
775
32,1
45,7
56,1
63,1
18

Таблица 9. Химический состав первичного магния
Марка
М&96
N#5
МдЭО
Mg, %
(не
менее)
99,96
99,95
99,90
Fe
0,004
0,004
0,04
Si
0,005
0,005
0,01
Примеси, % (не более)
N1 Си А1
0,002 0,002 0,006
0,0007 0,003 0,007
0,001 0,005 0,02
Мп
0,004
0,01
0,04
С1
0,003
0,005
0,005
Сумма

примесей
0,03
0,035
0,1
ГОСТ 804-93 предусматривает выпуск трех марок первичного
магния, различающихся содержанием примесей (табл.9).
Кроме примесей первичный магний в сотых и тысячных долях
процента содержит натрий (до 0,01 %), калий (до 0,005 %), титан (до
0,014 %), кальций, барий, стронций, галлий, водород, цинк, сурьму и
другие элементы, а также оксид и хлорид магния.
Наиболее вредными примесями являются никель и железо. Они
сильно снижают коррозионную стойкость магния. Ввиду малой
растворимости в твердом магнии эти примеси при содержании более 0,01-
0,02%. выделяются в виде мельчайших частиц интерметаллида Mg2Ni
и чистого железа и вызывают резкое усиление атмосферной
коррозии за счет образования большого числа гальванических микропар.
Алюминий лучше всего упрочняет магниевые сплавы, но
одновременно снижает их коррозионную стойкость. Алюминий образует с
магнием твердый раствор. На диаграмме (рис.4), представляющей собой
разрез по поверхности ликвидуса тройной диаграммы Mg-Al-Zn,
показана растворимость алюминия и цинка в магнии при разных
температурах. Алюминий в какой-то степени повышает жидкотекучесть
магниевых сплавов. В европейские стандарты включен сплав MgAI9Zn
Zn,%
6 А -/Sr / -
/ / /Np
/ / 7<?M /
Рис.4. Границы растворимости
алюминия и цинка в магнии.
Цифры у кривых -
температура, °С
19

Таблица 10. Содержание основных компонентов
и механические свойства магниевых сплавов
Сплав
GD-MgAl9Zn1
GD-MgAl8Zn1
Мл5 (ГОСТ 2856-
-79)
Основные компоненты, %
А1
8-9,5
7-8,5
7,5-9
Мд
0,1-0,3
0,1-0,3
0,15-0,5
Zn
0,1-0,3
0,1-0,3
0,2-0,8
°в>
МПа
220-250
200-240
150
6,
%
0,5-3
1-3
2
НВ
65-85
60-85
50
(или AZ-91) очень близкий по химическому составу к сплаву Мл5.
Он содержит 8-9,5 % AI и рекомендуется для изготовления особо
тонкостенных отливок. Многие фирмы используют сплав MgAl8Zn1 (или
AZ-81). Оба сплава имеют почти одно и то же содержание основных
компонентов и одинаковые механические свойства (табл.10).
Марганец (до 0,5%) улучшает механические свойства, повышает
жаропрочность и, что особенно важно, коррозионную стойкость
магниевых сплавов. С уменьшением содержания алюминия в магниевом
сплаве от 8 до 6 % влияние марганца на стойкость против коррозии
усиливается.
Цинк увеличивает прочность, удлинение и жидкотекучесть
магниевых сплавов, но значительно снижает их коррозионную стойкость.
Обычно в технической литературе рекомендуют для литья под
давлением сплавы Мл5 и Млб. Сплав Млб отличается повышенным
содержанием алюминия (9-11 %) и цинка (до 2%) для повышения литейных
свойств сплава. Несмотря на более высокую жидкотекучесть, этот
сплав неприемлем для литья под давлением из-за его чрезмерной
хрупкости в горячем состоянии. Наилучшие сочетания механических
свойств имеют сплавы, содержащие не более 0,3 % Zn.
В европейские стандарты включены магниевые сплавы, не
содержащие цинка, предназначенные для изготовления отливок, работающих
при больших ударных нагрузках: сплав MgAl6Mn или АМ-90 (5,5-
6,5%At 0,1-0,4 %Мп) и сплав MgAWSil или AS-41 (4-5 %А1; 0,2-
0,5 %Мп; 0,1-0,4% Si). Относительное удлинение этих сплавов до 6-
8%. Сплав MgAWSil отличается, кроме того, высоким сопротивлением
ползучести при повышенных температурах.
Кремний (0,1-0,4%) увеличивает склонность магниевых сплавов
к поглощению газов и образованию газовой поверхности в отливках.
К тому же он усиливает ликвацию и усадку сплава. Поэтому сплав
MgAWSil, содержащий кремний, требует тщательной дегазации, а
отливки из этого сплава необходимо конструировать с учетом
минимального затруднения усадки.
20

Железо и медь понижают коррозионную стойкость магниевых
сплавов и являются для них вредными примесями.
Магний более других промышленных металлов склонен к
окислению. Сплавы магния достаточно устойчивы в чистой
фтористоводородной кислоте любой концентрации и в едких щелочах, но они сильно
корродируют во всех других растворах кислот и солей, а также в
обычной и особенно, в морской воде. Незащищенные поверхности отливок
из магниевых сплавов очень быстро окисляются даже на воздухе.
Поэтому на поверхности деталей из магниевых сплавов наносят
защитные покрытия. Основным способом нанесения таких покрытий
является оксидирование Ь растворах, содержащих соли хрома. На детали,
работающие при температурах 100-200 °С, дополнительно наносят
лакокрасочные покрытия.
Медные сплавы
Медь имеет кубическую гранецентрированную решетку (а = 0,3607 нм),
диамагнитна, при нагреве и охлаждении не имеет полиморфных
превращений. Медь и ее сплавы обладают высокой электро- и
теплопроводностью. Ниже приведены некоторые свойства меди:
еПЛ, °с Ю83
*кип,°С 2595
Плотность, г/см3 8,96
Удельное электросопротивление, Ом-см при 20 °С 1,7241 • 10е
По объему производства среди цветных металлов медь занимает
третье место после алюминия. Медь применяют для изготовления
фасонных отливок - фурм для доменных печей и
кислородно-конвертерных сталеплавильных печей, а также токопроводящих фасонных
изделий в радио- й электротехнической промышленности.
Медь обладает высокими коррозионными свойствами. Она
устойчива на воздухе, в пресной и морской воде, в химически агрессивных
средах. Медь сохраняет высокие свойства при пониженных
температурах, поэтому ее применяют в криогенной технике. Медь обладает
хорошей технологичностью на всех операциях пластической
обработки полуфабрикатов, прекрасно полируется, паяется, сваривается.
К недостаткам меди относятся дефицитность, высокая стоимость,
большая плотность и относительно невысокая удельная прочность
(особенно при повышенных температурах), невысокие литейные
свойства (большая линейная и объемная усадка), горлчеломкость.
Медь трудно обрабатывается резанием.
Получение отливок из сплавов меди литьем под давлением из-за
низкой стойкости пресс-форм находит ограниченное применение.
В США из сплавов меди изготовляют только 1 % отливок от общего
21

выпуска. При литье латуни в качестве материала пресс-форм
применяют сплавы молибдена и вольфрама, что повышает стойкость
пресс-форм.
Из медных сплавов для литья под давлением применяют главным
образом латуни, которые по сравнению с бронзами обладают лучшей
жидкотекучестью и значительно меньшей усадкой. Наиболее широко
используют латуни типа CuZn13Si14, CuZn12Si4Pb2 и CuZn37PbZ
Химический состав и механические свойства латуней, применяемых
для литья под давлением^приведены в табл.11. Кремнистые латуни
ЛК80-ЗЛ и ЛКС80-3-3 обладают низкой для медных сплавов
температурой плавления, хорошей жидкотекучестью, малым интервалом
кристаллизации, хорошей обрабатываемостью резанием. Присадка
свинца в латуни ЛКС80-3-3 улучшает обрабатываемость и повышает
антифрикционные свойства. Свинцовистую латунь ЛС59-1Л применяют
в тех случаях, когда требуется хорошая обрабатываемость резанием.
Детали с высокой коррозионной стойкостью можно изготовлять из
марганцовисто-железистой латуни ЛМцЖ55-3-1.
Ниже рассмотрено влияние легирующих элементов и вредных
примесей на структуру и свойства латуней при литье их под давлением.
Цинк, содержащийся в латунях примерно до 38%, образует
а-твердый раствор. Дальнейшее увеличение содержания цинка приводит к
образованию хрупких фаз, б и е, делающих сплавы непригодными для
промышленного применения. При быстром охлаждении латуни ЛС59-1 Л,
содержащей 38 % Zn, образуется двухфазная структура а +■ р (рис.5).
Максимальное удлинение имеют сплавы, содержащие 30-32 %Zn,
т.е. как раз те сплавы, в структуре которых отсутствует р фаза.
Кремний (~ 4 %) растворяется в меди при 400 °С. До тех пор, пока
вводимый кремний полностью входит в ос-твердый раствор, сплав
Таблица 11. Химический состав и механические свойства латуней
(ГОСТ 17711-93)^применяемых для литья под давлением
Марка
сплава
1
ЛК80-ЗД
ЛК80-3-3
ЛС59-1Л
Основные компоненты
(Zn - ост,)
Си
2
79-81
78-81
57-61
Si
3
2,5-4,5
2,5-4,5
,%
Pb
4
2,4
0,8-1,9
Примеси,
Pb
5
0,5
, % (не более)
Sn
6
0,3
0,3
Sb
7
0,1
0,1
0,05
22

остается вязким, имеет большое удлинение и не слишком большое
сопротивление разрыву. С увеличением содержания кремния и
появлением в структуре второй составляющей сплав становится более
твердым, удлинение его уменьшается, а сопротивление разрыву растет.
Свинец не растворим в латуни. (Три добавке свинца он
располагается по границам зерен твердого раствора, изолируя их друг от
друга. Свинец облегчает обработку отливок резанием. У латуни, не
содержащей свинца, стружка из-за высокой вязкости материала
получается длинной и запутывается около резца.
Олово и сурьма является вредными примесями, увеличивающими
хрупкость сплава. Сурьма обладает ничтожной растворимостью в
а-фазе и уже при малых концентрациях в сплаве (до 0,1 %) выпадает
в виде хрупкого
металлического соединения Ci^Sb t,°C[
образующего на .границах
зерен тонкую сплошную сетку
Марганец значительно
растворим в меди - до 20 %
при комнатной
температуре. В латунях он плохо
растворяется в ос-фазе и
образует новую богатую
марганцем составляющую. В
небольших количествах (до
1 %), марганец улучшает
механические свойства
отливок и повышает
сопротивляемость коррозии.
90DY
Рис.6. Диаграмма состояния* Cu-Zn
О
Си
ЬО 60 80
% (по массе)
100
Zn
Примеси, % (не более)
Mn Fe Al сумма
о в»
МПа
б,
%
Применение
10 11 12
13
14
1,0 0,6 0,1 2,8 300
1,0 0,6 0,3 2,0 300
0,8 - 2,0 200
15 Арматура, шестерни, детали судов,
подвергающиеся воздействию
морской воды
15 Подшипники и втулки
20 Втулки для шарикоподшипников
23

Железо весьма незначительно растворяется в латуни. С повышением
его содержания появляется железистая составляющая, которая
ухудшает механические свойства отливок и обрабатываемость резанием.
Алюминий, входящий в состав латуней ЛК80-ЗЛ, Л КС 80-3-3 и
ЛС59-1Л в виде примеси, увеличивает прочность отливок и
одновременно снижает их удлинение.
Благодаря совершенствованию систем автоматического
терморегулирования и термостатирования формы появилась возможность
изготовлять ЛПД не только кремнистые латунные детали, но и детали
из бронзы БрАЖНМ9-9-4-1-1. Отливают под давлением детали судовой
аппаратуры, предназначенные для работы в морской воде.
Сплавы на основе железа и тугоплавких металлов
К этой категории сплавов относятся серуй и ковкий чугун,
углеродистые стали, низко- и высоколегированные стали, сплавы на основе
никеля, кобальта и титана.
Литье под давлением стали и чугуна освоено в промышленности
совсем недавно, главным образом, благодаря повышению стойкости
пресс-форм, матрицы и стержни которых начали изготовлять из
молибденовых и вольфрамовых сплавов.
Наиболее подходящими для литья под давлением являются корро-
зионностойкие стали. Они значительно дольше затвердевают, чем
обычные низкоуглеродистые и низколегированные стали, имеют более
низкую теплопроводность, благодаря чему повышаются четкость
контуров отливки и качество ее поверхности. Простые углеродистые стали
сложнее отливать под давлением из-за высокой температуры
плавления, узкого интервала кристаллизации и большой усадки.
В нашей стране освоено литье под давлением сталей 1Х18Н9, 2X13,
12Х2НВФА и др. Установлено, что чем ниже температура плавления
стали и чем меньше твердость отливки при температуре выталкивания
ее из пресс-форм, тем более пригодна сталь для литья под давлением.
Механические свойства образцов из стали 1Х18Н9Т, изготовленных
различными способами, и в том числе литьем под давлением,
приведены в табл.12.
По результатам лабораторных исследований фирмы General
Electric детали, полученные литьем под давлением из хромоникелевой
стали (18 % Сг, 8 % Ы\)уобладают более высокой прочностью и
коррозионной стойкостью, чем при литье в песчаные формы (табл.13).
Литье под давлением чугуна еще не получило широкого
промышленного распространения. Это связано как с трудность^ устранения от-
бела при быстром остывании в металлической форме, так и с
образованием горячих трещин в тонкостенных отливках. Обычно для литья
под давлением рекомендуют чугуны, содержащие менее 3 % С. Для сни-
24

Таблица 12. Механические свойства образцов
из стали 1Х18Н9Т, изготовленных различными способами
Образцы
Прокат (ГОСТ 5582-85)
Литье (ГОСТ 977-88)
Вырезанные:
из прутка диаметром 40 мм вдоль волокна в
отожженном состоянии
из литого пресс-остатка диаметром 40 мм
из деталей, литых под давлением
из таких же деталей, литых по выплавляемым
моделям
Таблица 13. Механические свойства отливок
из хромоникелевой стали
Способ приготовления отливок
Литье под давлением
Литье под давлением, термообработка
Литье в песчаные формы
ов, МПа
560
460
670
490
550
520
МПа
750-820
820-860
770
6,% ан
40
25
66
31
52,3
51
°0,2>
МПа
420-440
400-420
370
, Дж/м2
1,5
2,0
б,
%
20-38
35-55
55
женил отбела фирма General Electric применяет модификатор, который
уменьшает глубину отбеленного слоя вдвое. Это позволяет
изготовлять ЛПД детали из чугуна следующего состава: 3,7% С; 2,5% Si;
0,6 % Мп. Температура заливки, измеряемая в камере прессования
машины, составляет 1275-1330 °С. Пресс-форму изготовляют из
молибдена. Прочность и пластичность серого чугуна при литье под
давлением выше, чем при литье в песчаные формы. Механические
свойства отливок из серого чугуна при литье под давлением (1) и в песчаные
формы (2) приведены ниже:
Способ литья 1 2
ов, МПа 360-420 310-340
НВ 82-85 82-86
Стрела прогиба, мм 1,1-1,5 0,6-0,7
Отливки из серого чугуна отжигают в течение 2 ч при 954 °С.
После отжига на месте отбеленного слоя образуется структура ковкого
чугуна. Зерно чрезвычайно мелкое, что и является причиной резкого
уменьшения времени отжига до 2 ч по сравнению с обычным отжигом
(48 ч) отливок на ковкий чугун.
Использование модификаторов и кратковременного высокотемпе-
25

ратурного отжига дает возможность применять для литья под
давлением чугуны с шаровидным графитом, содержащие 3,8-4,4 % С.
Приводятся данные по использованию для ЛПД углеродистых,
легированных (ЗОХНЗЛ, 35ХГСЛ и др.) и высоколегированных сталей
марок 1Х13Л,.2Х13Л, 3X1ЗЛ, 1X18Н9, Х24Н12СЛ, 1Х17Н25В5Ю2ПР, ЭП703,
ЭП813, ЭП56 и др.; инструментальных сталей марок У8А, 50ХГ, 60С2,
60С2ГА, 60С2ХА и др.
Сплавы на основе никеля типа ЖСЗ, ЖСБ, ЖС6К, АНВ300, ЭП803,
ЭП765 и др. склонны к трещинам, поэтому при получении отливок из
этих сплавов необходимо проведение специальных мероприятий.
К сожалению^способ литья под давлением жаропрочных сплавов пока
не нашел широкого применения в производстве.
В перспективе литье под давлением стали совершенствуется за
счет создания новых материалов для форм, нового оборудования и
обработки режимов технологии.
Разработан промышленный способ ЛПД титана (марок ВТ5-Л и
ВТ9-Л) с применением для оформления глубоких полостей разовых
стержней из графитосмоленой смеси.
12. Плавильные агрегаты, раздаточные печи,
плазменные установки для обработки сплавов
Выбор плавильной печи и ее емкости определяется специфическими
свойствами и особенностями приготовления сплава, масштабом
производства и видом топлива и энергии в районе расположения
предприятия.
По виду используемой энергии все плавильные печи делят на
топливные и электрические. Топливные печи подразделяют на тигельные,
отражательные и шахтно-ванные. Электрические печи классифицируют
в зависимости от способа преобразования электрической энергии в
тепловую. Применяемые в литейных цехах плавильные печи показаны
на рис.6.
В электрических печах сопротивления нагрев и расплавление
шихты осуществляются за счет тепловой энергии, поступающей от
электронагревательных элементов, установленных в своде или в стенках
плавильной печи.
Индукционные печи по принципу работы и конструкции
подразделяют на тигельные и канальные. Тигельные печи по характеру тока,
применяемого для питания, делят на следующие типы:
- высокочастотные, работающие от генераторов с искровыми
разрядниками (100-200 кГц) или от ламповых генераторов (200-1000 кГц);
-средней частоты (500-100Гц), питаемые от вращающихся
преобразователей или тиристорных преобразователей (2500 Гц);
26

Рис.6. Типы плавильных печей:
а - тигельная электропечь сопротивления; б - тигельная индукционная; в, г -
электродуговые печи горизонтального и вертикального действия,' соответственно; д-
электронно-лучевая для плавки в тигле; е - плазлленная
-промышленной частоты (50-60Гц), питаемые непосредственно
от сети.
Независимо от частоты питающего тока принцип работы всех
индукционных тигельных печей основан на индуктировании
электромагнитной энергии в нагреваемом металле (токи Фуко) и превращении
ее в тепловую. При плавке в металлических тиглях или
изготовленных из электропроводных материалов, тепловая энергия передается
к нагреваемому металлу стенками тигля. Индукционные тигельные
печи применяют для плавки алюминиевых, магниевых, медных,
никелевых сплавов, а также сталей и чугунов.
Индукционные канальные печи используют для плавки
алюминиевых, медных, никелевых и цинковых сплавов. Помимо плавильных
печей, применяют также индукционные канальные миксеры,
служащие для рафинирования и поддержания температуры жидкого
металла на заданном уровне. Плавильно-литеиные комплексы, состоящие
из плавильной печи - миксера - литейной машины, используют при
27

литье слитков из алюминиевых, магниевых и медных сплавов
непрерывным методом. Тепловая энергия, выделяемая в канале, нагревает
и расплавляет металл, находящийся над каналом в ванне печи.
Электродуговые печи по принципу передачи тепла от
электрической дуги к нагреваемому металлу подразделяются на печи прямого
и косвенного нагрева.
В печах косвенного нагрева большая часть тепловой энергии от
горячей дуги передается к нагреваемому металлу излучением, а в
печах прямого действия - излучением и теплопроводностью. Печи
косвенного действия применяют в настоящее время ограниченно.
Электрические печи сопротивления
Электрические печи сопротивления ( тигельные и отражательные)
находят широкое применение для плавки'алюминиевых, магниевых и
цинковых сплавов. Тигельные печи применяют в цехах с небольшим
выпуском отливок, а также в тех случаях, когда производят отливки
из большого числа разнообразных по химическому составу сплавов.
Отражательные печи широко используют для плавки алюминиевых
сплавов в цехах фасонного и заготовительного литья. В цехах
заготовительного литья и литья под давлением эти печи применяют также
в качестве миксеров емкостью 5-30 т жидкого металла (рис.7).
Электрические тигельные печи сопротивления просты по
конструкции, удобны в эксплуатации, позволяют получать сплавы высокой
степени чистоты. Однако эти печи имеют низкую производительность и
невысокий тепловой коэффициент полезного действия.
Печи CAT выпускают трех видов: поворотные плавильные САТ-А,
стационарные плавильные САТ-Б и стационарные раздаточные САТ-В.
Печи (рис.8) состоят из цилиндрического стального кожуха, футеровки
из огнеупорного шамотного кирпича, нагревательных элементов,
изготовленных из нихромовой ленты или проволоки,
теплоизоляционного слоя, находящегося между корпусом печи и футеровкой. Концы лаг-
Рис.7» Миксер для алюминиевых сплавов:
1 - карман для разбора металла; 2 - электронагреватели
28

Рис.8. Раздаточная электропечь
сопротивления САТ-016
ревательных элементов
выводятся в коробку длл
подключения к сети.
Чугунный или стальной
тигель опирается на плиту,
укрепленную на кожухе
печи. Печь оборудована
вытяжным зонтом.
Электрические отражательные печи сопротивления применяют в
качестве плавильных, плавильно-раздаточных и раздаточных
(миксеры). Широко распространены плавильные наклоняющиеся
электрические печи сопротивления типа САН длл плавки алюминиевых сплавов
емкостью 500-3000 кг и до 7000 кг в цехах заготовительного литья.
Электропечь типа САН состоит из сварного стального кожуха,
футеровки. Свод печи перекрыт специальными шамотными изделиями
с пазами длл укладки в них нагревательных элементов,
изготовленных из нихромовой проволоки в виде спиралей. Рабочее
пространство печи разбито на три зоны: две зоны - плавильные и одна - метал-
лосборник (ванна). Со стороны плавильных камер имеются окна для
загрузки шихты. Для слива металла печь поворачиваетсл на роликах
в сторону сливного носика.
Плавильно-раздаточные печи типа САК имеют емкость до 650 кг;
их применяют обычно для кокильного литья. Плавильная камера печи
имеет две рабочие зоны: плавильную и металлосборник. Разбор
жидкого металла осуществляется через окно. Нагревательные элементы
установлены в своде печи. Загрузка шихты производится через окно.
Основные технические характеристики печей типов CAT, САК и
САН приведены в табл.14 и 15.
В цехах заготовительного литья и литья под давлением
электрические печи сопротивления используют в качестве миксеров большой
емкости (рис.9). Конструкция миксера несколько отличается от
конструкции плавильной печи. Миксер не имеет плавильных камер. Он
оборудован карманом длл разбора металла с помощью насоса или сифона.
Электронагревательные элементы помещены в трубы, изготовленные
из жаростойких сплавов. В связи со все возрастающими
требованиями к кгчеству металла применяются герметичные миксеры для прове-
29

Таблица 14. Технические характеристики печи сопротивления CAT
Тип и марка
Поворотная:
САТ-0,15А
САТ-0,25А
САТ-0,5А
Стационарная:
САТ-0,15В
САТ-0,25В
Емкость, кг
150
250
500
150
250

Потребляемая
мощность,
кВт
Плавка <
40
60
80
Подогрев
30
40
Расход

электроэнергии на
1 т жидкого
металла, кВт» ч
сплавов
550-600
550-600
550-600
сплавов
110
110
Габаритные
размеры, мм
1750X1340X2300
1870X1440X2380
2000X1590X2620
1500X1380X1050
1500X1380X1050
Таблица 15. Технические характеристики печей сопротивления САК и САН
Марка
САК-0,15
САК-0,25
САН-0,ЗА
САН-0.5А
САН-1А
САН-1,5А
САН-2А
САН-ЗА
Емкость,
кг
150
250
300
500
1000
1500
2000
3000

Потребляемая
мощность,
кВт
40
82
92
122
184
244
305
410


дительность,
кг/ч
50
75
125
150
225
350
500
650


жительность
плавки, ч
2,0-3,0
. 2,0-2,5
2,0-2,5
2,5-3,0
3,0-3,5
3,5-4,0
3,5-4,0
4,0-4,5
Габаритные
размеры, мм
1800X1782X2060
2410X2260X2057
3000X2240X2800
3960X2900X3094
5440Х3100Х*3160
6000X2600X3160
6000X2600X3160
7600X2900X3160
», ■"»' —>"<»
дения вакуумной обработки алюминиевых сплавов. Емкость
вакуумных миксеров достигает 20 т и более. Для обеспечения необходимого
остаточного давления (порядка 133-1330 Па) миксеры оснащаются
вакуумными системами, позволяющими достигать указанное давление
за 10 мин.
Индукционные тигельные пени
Преимущества тигельных индукционных печей (рис.9) по сравнению
с электрическими печами сопротивления следующие: высокая
производительность, достигаемая благодаря большим значениям удельной
мощности; интенсивная циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая
выравнивание температуры по объему ванны и получение
однородных по химическому составу сплавов; возможность быстрого
пезо

Рис.9. Индукционная тигельная
печь:
1- индуктор; 2- тигель; 3-
каркас; 4 - поворотная ось; 5 -
расплав
рехода с выплавки сплава одной марки на другую; широкое (до 100 %)
использование в шихте низкосортных материалов - стружки и
отходов; возможность проведения плавки при любом давлении
(вакуумные печи) и в любой атмосфере (окислительной, восстановительной,
нейтральной); простота и удобство обслуживания печи, управления
и регулирования процесса плавки; широкие возможности для
механизации и автоматизации загрузки шихты и разливки металла, хорошие
санитарно-гигиенические условия.
К недостаткам тигельных печей следует отнести невысокую
стойкость футеровки тигля и относительно низкую температуру металла
на поверхности жидкой ванны, которая не позволяет эффективно
использовать флюсы для металлургической обработки сплавов. Однако
преимущества тигелоных печей настолько значительны, что они
находят все большее распространение.
Различают печи открытые (плавка на воздухе) и вакуумные (плавка
в вакууме). Для плавки алюминиевых, магниевых и медных сплавов
применяют открытые индукционные тигельные печи промышленной
частоты емкостью от 0,4*1,0 до 25* 60 т и производительностью
0,5-6,0 т жидкого металла в час. Независимо от марки
выплавляемого сплава и емкости индукционные тигельные печи имеют
одинаковые конструкционные узлы и отличаются, в основном
производительностью и мощностью электрооборудования.
Тигли печей для плавки алюминиевых и медных сплавов
изготавливают набивкой и спеканием огнеупорных масс, а печи для
плавки магниевых сплавов оборудованы стальным тиглем сварной или
литой конструкции.
Отечественная промышленность серийно выпускает индукционные
тигельные печи промышленной частоты различных марок, емкости
31

К)
Таблица 16. Технические характеристики индукционных печей*
Марки печей для выплавки сплавов
Параметры
ИАГ-0,4 ИАТ-1 ИАТ-2,5 ИАТ-6 ИЛТ-1 ИЛТ-2,5 ИЛТ-10 ИГТ-1,6 ИМТ-4 ИЧТ-3
Емкость, т
Мощность, потребляемая
печью, кВт
Рабочая температура, °С
Производительность, т/ч
(по расплавлении)
Время расплавления, ч
Удельный расход
электроэнергии, (кВт* ч)/т
Масса печи, т (общая)
0,4
170
750
0,24
1.7
725
6,2
1,0
317
750
0,56
1,77
610
14
2,5
765
750
1,32
1,89
578
24,5
6,0
1100
750
1,95
3,0
557
39,6
1,0
287
1300
0,65
1,52
470,
6,7
2,5
680
1300
2,0
1,23
355
15,5
10,0
1210
1300
2,9
3,5
455
36,0
1,6
550
750
1,0
1,6
577
-
4,0
985
750
2,0
2,0
500
38,0
3,0
1000
1550
17
1,6
560
-
* Печи предназначены для выплавки сплавов: ИАТ - алюминиевых, ИЛТ - медных, ИГТ и ИМТ - магниевых, ИЧТ - чугунных

и мощности. Индукционные тигельные печи применяют как для
фасонного, так и для заготовительного литья и для литья заготовок под
давлением. В табл.16 приведены их технические характеристики.
Питание печей осуществляется однофазным высоковольтным
трансформатором. В комплект печи входит автоматический регулятор
электрического режима, поддерживающий максимальную мощность печи
в течение всего периода плавки. Печи снабжены сигнализаторами
состояния футеровки тигля, внешними магнитопроводами для
уменьшения рассеивания электромагнитных волн. В печах типа ИАТ и ИЛТ
магнитопроводы устанавливают снаружи индуктора и
дополнительно стягивают его в направлении к центру индуктора. Внутри
индуктора производят набивку тигля. Между индуктором и тиглем имеется
прослойка из асбеста и миканита. Индуктор с тиглем и магнитопрово-
дом заключен в кожух из мягкой стали. Кожух скреплен с
металлическим каркасом, к которому крепят рабочую площадку печи. Два
гидравлических цилиндра со штоками, установленными по бокам печи,
обеспечивают поворот ее вокруг оси для слива металла.
Печь для плавки магниевых сплавов снабжена крышкой
специальной конструкции, которая позволяет вести плавку в нейтральной или
защитной атмосфере. Нагрев и плавка шихты магниевых сплавов в
индукционных печах с металлическим тиглем происходят как за счет
мощности, выделяемой в стенках тигля, так и за счет тепловой энергии,
выделяемой непосредственно в шихте. Применение индукционных
тигельных печей промышленной частоты для плавки магниевых сплавов
позволяет в два раза уменьшить угар, в 2-4 раза сократить расход
флюса по сравнению с плавкой в отражательных печах.
Для плавки сплавов на никелевой и медной основах, а также сталей
и ряда других сплавов применяют индукционные печи повышенной
частоты. Емкость печей - от десятков килограммов до 1-3 т жидкого
металла. Источником питания служат тиристорные преобразователи
тока модели ТП4-100-2,5.
Для плавки жаропрочных сплавов на никелевой основе, а также
для плавки легированных сталей и целого ряда других металлов и
сплавов применяют индукционные вакуумные плавильные печи. По
характеру работы вакуумные индукционные печи делятся на два типа:
периодического и полунепрерывного действия. В печах
периодического действия загрузка тигля шихтой, установка форм под заливку
производится при открытой камере, а плавка металла и его заливка
в форму - в вакууме.
Печи полунепрерывного действия рассчитаны на осуществление
рабочего цикла без нарушения вакуума в плавильной камере. По
инструкции они значительно сложнее печей периодического действия.
Печь состоит из плавильной камеры, камеры загрузки шихты и ка-
33

Таблица 17. Характеристики индукционных вакуумных печей
Параметры
ИСВ-0,025«ПФ
0,025
100
2400
5-Ю-10
390X300
250
6,3X4,6X4,0
8,4
ИСВ-0,06-ПФ
0,06
100
2500
5-Ю"10
500X500
500
7,1X4,9X4,1
7,0
ИСВ-0,6-НИ
0,6
500
750
10-ю
2000X1200
1200
9,2X12,5X11,5
144
Емкость тигля, т
Мощность генератора, кВт
Рабочая частота тока, Гц
Остаточное давление, Па
Размеры формы или
изложницы, мм;
в плане
высота
Габариты печи, м
Масса Печи, т
* ИСВ - печи периодического действия с наклонным тиглем для фасонного литья;
ИСВ - печи полунепрерывного действия с наклонным тиглем для литья слитков.
меры для установки форм или изложниц. Камеры снабжены
вакуумными технологическими затворами, позволяющими осуществлять
шлюзование. Печь оборудована устройствами ввода присадок,
взятия проб металла, чистки тигля, измерения температуры без
нарушения вакуума в плавильной камере. Число плавок, проводимых без
напуска воздуха в плавильную камеру, определяется только
стойкостью тигля. Для подогрева форм перед заливкой или шихты перед
загрузкой ее в тигель соответствующие камеры оснащены
нагревательными устройствами.
Технические характеристики некоторых типов индукционных
вакуумных печей приведены в табл.17.
К футеровке индукционных тигельных печей предъявляются очень
высокие требования. Плавильный тигель должен обладать высокой
термостойкостью, не разрушаться от механического воздействия
загружаемой шихты, не вступать в химическое взаимодействие с
жидким металлом, шлаками и флюсами. С целью повышения к.п.д. печи
и увеличения производительности стенки плавильного тигля должны
при этом иметь небольшую толщину.
Футеровка индукционных тигельных печей для плавки
алюминиевых и цинковых сплавов набивная из жаростойких бетонов.
Бетоны содержат вяжущие вещества и приобретают прочность
в результате воздушного (бетоны на жидком стекле с кремнефторис-
тым натрием) или химического (бетоны на фосфатной связке)
твердения. Состав бетона (%) на жидком стекле приведен ниже:
34

Тонкомолотый магнезит ....,...* 28,8
Шамотная крошка размером 0,15-0,5 мм 25,0
Кремнефтористый натрий 1,2
Жидкое стекло (плотность 1,36-1,38 г/см3 ) 15,0
Высокую прочность жаростойкий бетон приобретает после обжига
при температурах несколько выше 800 °С. Тигли в печах типа ИЛТ
изготавливают набивкой сухой кварцитовой массы по неразъемному
шаблону. Набивную массу приготавливают из кварцитов, которые
предварительно очищают от песка и глины, а затем высушивают и плавят.
Содержание Si02 в кварцитах должно составлять 98-99 %. Кварциты
измельчают и рассевают на различные фракции по крупности зерен.
Основная фракция - зерна размером 2-3 мм - составляет 65 %;
остальное - зерна размером от 0,5 до 2 мм. Для обеспечения спекания
зерен в смесь вводят 1-2 % борной кислоты.
При плавке меди в вакуумных печах тигли изготавливают
набивкой массы, состоящей из зерен белого электрокорунда
определенного зернового состава и 1 %буры. При изготовлении верхнего слоя
тигля в футеровку добавляют 4 % жидкого стекла.
Медь высокой чистоты получают плавкой в вакуумных печах.
Тигли в этом случае изготавливают из малозольного графита марки
ГМЗ-МТ. Применение графитовых тиглей при плавке меди по
сравнению с набивными тиглями из огнеупорных оксидов предпочтительнее:
во-первых, медь раскисляется за счет материала тигля и поэтому во
многих случаях не требуется дополнительного раскисления и,
во-вторых, возрастает активная мощность печи.
Тигли для плавки цинковых сплавов изготавливают набивкой из
жаростойкого бетона на жидком стекле. Состав (%) набивной смеси
для тиглей, применяемых для вакуумной плавки сплавов на
никелевой основе, приведен ниже:
Магнезитовый порошок 60-70
Электрокорунд (или глинозем) 30-40
Zr02 5
ТЮ3 Остальное
Смесь расплавляют в дуговых печах. После охлаждения ее
размалывают и рассеивают на две фракции с размерами кусков 1-5 мм и
менее 1 мм. Затем смешивают в пропорции 50:50 и вводят 0,7-1,2 %
борной кислоты и 3-4 % воды/Тигель набивают по шаблону до уровня
зеркала металла. Выше этого уровня стенки тигля набивают массой
с добавкой жидкого стекла. После сушки осуществляется прокалка
тигля до 1400 °С.
35

Заливочно-дозирующие печи
Дозирующие механизмы и установки классифицируют по основным
конструктивно-технологическим признакам: пневматические;
вакуумные, механические (ковшевые); электромагнитные; с использованием
самотека; с вытеснением металла поршнем; с использованием мерных
заготовок.
Безотказно работающими конструкциями, получившими в
последние годы широкое применение в литейных цехах, являются
пневматические и магнитодинамические дозаторы.
Пневмодбзаторы - дозирующие устройства, передающие жидкий
металл под давлением воздуха или инертного газа.
Характеристики пневмодозаторов для алюминиевых сплавов
приведены ниже:
Модель дозатора
Рабочая емкость, кг
Масса дозы, кг:
минимальная
максимальная
Время выдачи дозы, с
Максимальное давление, МПа
Точность дозирования, %
Температура сплава, °С 650-800
Необходимая мощность электропривода, кВт.,
Расход металла регулируют изменением давления воздуха или
газа, а требуемую порцию дозируют по времени или по массе. На рис.10
показан пневматический дозатор конструкции НИИТавтопром.
Пневматические дозаторы широко применяются на Заволжском
моторном заводе при литье под давлением отливок "Картер сцепления",
"Блок цилиндров" на машинах "Триульци 12М" (Италия).
Д-63
63
0,2
2,0
3-5
0,035
5
50-800
12
Д-250
250
1,0
10,0
4-10
0,035
5
650-800
22
Д-630
630
5,0
50,0
5-2
0,02
5
650-800
25
| Сштый воздух
Сшв
дозиродамоео
металля
Рис.10. Пневматический
дозатор конструкции
НИИТавтопром
36

Механические дозаторы
При литье деталей на машинах под давлением на ряде предприятий
применяются дозаторы механического (ковшевого) типа.
Ковшевые дозаторы системы Schmita und Appelt (Германия)
применялись в ряде лет в комплекте с машинами фирмы Wotan моделей
DMKh-700, DMKh-900, DMKh-1100, DMKh-2000 при отливке средних и
крупных деталей двигателей на УМПО. Механический дозатор
системы Ноп$е1показан на рис.11.
Существующие конструкции механических дозаторов
недостаточно надежны из-за сложности перемещения тележки и ковша, а также
концевых выключателей. Эти недостатки сдерживают их
повсеместное внедрение в литейных цехах.
Наиболее перспективными дозаторами при литье деталей на
машинах под давлением являются электромагнитные дозаторы.
37

Магнитодинэмические дозаторы
Отсутствие движущихся механизмов, подвергающихся воздействию
жидкого металла*- одно из главных преимуществ электромагнитных
устройств. В Институте проблем литья АН Украины разработана маг-
нитодинамическая заливочная установка МДН-6А, которая позволяет
осуществить полную автоматизацию закрытого транспортирования
металла из плавильной печи в камеру прессования (рис.12).
Магнитодинамические установки МДН-6А-М состоят из насоса
Рис. 13. Схема насоса:
?-магнитодинамический насос; 2- Ш-образный канал; з- индуктор-магнитопро-
вод; 4-обмотки индуктора; 5- С-образный магнитопровод; 6- обмотка-
7-съемный металлопровод
38

-Y-f-p-
щр
/// a
\ .
ю о
►—
/к
DID
OS
^— *
^f^m Irish
Рис.14. Принцип действия магнитодинамического насоса. Стрелками указаны
направления со светлым концом - индуцируемого тока, с темным - движение
металла. I, II, III - каналы
Схема насоса и принцип его действия приведены на рис.13 и 14
соответственно. Ко дну тигля насоса крепится Ш-образный канал.
Боковые ветви канала охватываются двумя индукторами,
представляющими собой магнитопроводы с обмотками. Место соединения
боковых ветвей канала с центральной (активная зона) находится в
межполюсном зазоре электромагнита, представляющего собой С-образ-
ный магнитопровод с обмотками. Съемный металлопровод стыкуется
с коническим гнездом центральной ветви канала.
Принцип действия насоса основан на использовании
электромагнитных сил, возникающих при взаимодействии электрического тока,
индуцированного в жидком металле, с внешним магнитным полем.
При подаче напряжения на обмотки индукторов в металле,
находящемся в канале и тигле, индуцируются токи, которые нагревают
металл. Скорость нагрева металла зависит от величины протекающего
по нему тока.
При подаче напряжения на обмотки электромагнита в активной
зоне канала возникает магнитное поле, направленное под прямым
углом к направлению электрического тока в металле. При его
взаимодействии в активной зоне канала возникают электромагнитные силы,
39

направление которых зависит от режима включения индукторов и
электромагнита, а величина - от плотности тока в металле и величины
магнитной индукции в актирной зоне.
Раздельное управление электромагнитными системами позволяет
независимо регулировать основные параметры технологического
процесса.
При синфазном включении обмоток индукторов в сеть (токи в
обмотках совпадают по фазе - угол между ними равен нулю) ток в
канале протекает по схеме а (рис.14), т.е. в центральном канале ток
равен нулю. Такой режим включения индукторов называется "Насос1'.
При противофазном включении обмоток индуктора (угол сдвига
фаз между токами равен 180°) по центральной ветви канала протекает
удвоенный ток. Такой режим называется "Печь". Схема б.
При работе в режиме "Хранение" с одним включенным индуктором
ток протекает по схеме е.
При включении индукторов в режим "Насос" и электромагнита
в режим "Всасывание" металл в канале движется по схеме г.
Процесс заливки металла происходит при включении индукторов
в режим "Насос", электромагнита - в режим "Нагнетание". Металл
в канале движется по схемам д и е.
При включении индукторов в режим "Печь" и электромагнита на
напряжение 7-12 В металл в канале движется по схемам ж и з или
в противоположном направлении. Это один из режимов, применяемых
в период хранения металла в интервалах между заливками. Для этой
же цели применяется и асимметричный режим включения индукторов
(угол сдвига фаз между токами в обмотках индукторов 60°);
напряжение на обмотках одного из индукторов отличается от другого по
величине и (или) фазе. Такой режим называется "Перекос". При
включении индукторов в режим "Перекос" и электромагнита на
напряжение 7-12 В металл в канале движется по схемам и, к или в
противоположном направлении. В режиме "Перекос" мощность, выделяемая
в металлов 30-50 % больше, чем в режиме "Печь^ и, соответственно,
большие токи в металле, более интенсивное перемешивание металла
в ванне.
В процессе заливки технологические параметры (масса сплава,
температура металла, величина дозы и др.) регулируются в широких
пределах (табл.18).
Для получения больших доз необходимо применять дозирование
по объему.
Уфимское моторостроительное производственное объединение
совместно с ИПЛ АН Украина внедрили серии таких дозаторов для
машин литья под давлением DMKh-2000, DMKh-1100, DMKh-900,
DMKh-700, CLOO-400^ а также при литье сложных деталей типа "Блок
40

Таблица 18. Технологические параметры регулирования
магнитодинамической установки МДН-6А-М
Диапазон
доз, кг
0,1-0,5
0,5-1,0
1,0-2,0
2,0-5,0
5,0-10
10-20
20-30
Диаметр
дросселя, мм
10
10
10-12
12-14
14-16
16-22
22-30
Время
управляемого
слива, с
0,2-1,5
1,6-2,0
2,0-3,0
3,0-4,0
4,0-6,0
6,0-8,0
8,0-11
Индуктор
и, в
51/51
51/51
51/51
51/51
51/59
59/59
59/59
I, A
260/260
260/260
270/270
270/270
280/320
340/340
350/350
Электромагнит
U, В I, A
43 340
32 340
50 400
50 400
50 400
57 480
57-69 480/570
Таблица 19. Технические характеристики установок МДН-6А-М
Наименование
параметров
0,16
Модель МДН-6А для тиглей
емкостью, т
0,25
0,40
0,63
Общая емкость ванны для сплава, кг:
алюминиевого
цинкового
Полезная емкость ванны для сплава, кг:
алюминиевого
цинкового
Массы дозы при заливке для сплава, кг:
алюминиевого
цинкового
Точность дозирования для сплава, %:
алюминиевого
цинкового
Развиваемое избыточное давление,
МПа (не менее)
Температура жидкого металла для
сплава, °С:
алюминиевого
цинкового
Расход сжатого воздуха, м3/ч, при
давлении 0,6 МПа
Потребляемая мощность, кВт
Производительность, кг/ч
Масса установки, кг
Общая масса, кг
Рекомендуемая масса
заливаемого сплава, кг
160
400
140
320
0,3-30
0,5-300
+3
+1
4,9
750
500
3,5
13
310
400
250
320
0,3-50
0,5-300
+3
+1
4,9
750
500
3,5
13
23-58
3580
3000
До Ю
490
400
0,3-80
+3
+1
4,9
750
500
3,5
1в
125-130
3660
3300
10-15
630
600
0,3-120
+3
750
3,5
16
540
3750
3500
15 и выше
41

Продолжение табл. 19
Наименование
параметров
Габариты, м:
насос
шкаф управления
блок питания
пульт управления
металлический кожух
тигля
внутренние размеры
тигля
>
0,16
•
Модель МДН-6А для тиглей
емкостью, т
0,25 0,40 0,63
- 1,845X6,6X1,345 -
- 2,065X0,64X1,0 -
- 2,065X0,84X1,0
1X0,6X0,6
0,48Х 0,55Х0,79Х 0,61 х
X0.7X1J Х1,1 хо,9Х1,1
0,37Х0,4Х 0,48 X 0,51Х0,58Х
Х0,82 хо,47ХО,8 хо,82
Таблица 20. Характеристика установок МДН-бА-Мв
Тип литейной
машины
CZOO400/36
DMKh-700
DMKh-900
DMKh-1100
DMKh-2000
Кокиль (блок
цилиндров М-412)
Кокиль (корпус
редуктора УМЗ-5)

Количество
машин
11
2
8
11
12
10
2


дительность
машины, кг
23-58
125
130
540
270
270
Масса
дозы,
кг
0,5-1,8
4,35
5,5
30,0
45,0
и fi
цехе ЛПД УМПО
Тип заливочного
оборудования
до модерни- после модер-
зации низации
Ручной ковш МДН-бА-0,25
Ковшевой МДН-бА-0,25
дозатор
То же МДН-6А-0,4
МДН-бА-0,4
МДН-6А-0,6
Крановый МДН-бА-0,4
ковш
То же МДН-бА-0,25
цилиндров" на кокильных установках. Характеристики их приведены
в табл.19 и 20. Схема дозирования сплава показана на рис.15.
Плазменные установки для рафийирования цветных сплавов
В металлургии применяется низкотемпературная плазма, степень
ионизации которой составляет около 1 %. Необходимым условием
существования плазмы является ее квазинейтральность, т.е. отсутствие
заметного избытка одних зарядов над другими.
Для выполнения этого условия необходимо, чтобы линейный раз-
42

Рис.15. Схема дозирования сплава магнигодинамическсй установки МДН-6А:
1 - Ш-образный канал; 2 - тигель для жидкого сплава; 3 - металлопровод; 4 -
наклонный желоб; 5 - камера прессования; 6 - пресс-форма
мер объема плазмы г значительно превосходил так называемый де-
баевский радиус г2> т.е.
г^г2 = 5 /-Ж,
V л
где Т$ - электронная температура; п - число заряженных частиц.
Нагрев в плазменных устройствах происходит за счет физического
тепла ллазмы, теплоты нейтрализации ионизированных частиц газа
и теплоты образования молекул газа и его атомов. Чем больше
степень диссоциирования и ионизирования газа, тем значительнее
тепловое действие плазмы (табл.21).
Ионизация атомов происходит или электронами^ или
положительными ионами по реакциям:
Таблица 21. Теплота диссоциации и ионизации газов
Газ Диссоциация газа АН, кДж Ионизация газа АН, кДж
Азот N2 -* 2N
Кислород Оа ■* 20
Водород На -* 2Н
Аргон
-945
-495,6
-43,47
N - N* + е
N-N+++2e
0 -* 0* + е
0 - 0** + 2е
Н -* Н* + е
Аг -+ Ar + e
-1411,2
-2864,4
-1323
-3402
-1319,8
-1520
43

А + С-А+ + 2е;
А + В+-А+ + В+ + е.
Первая реакция возможна, если кинетическая энергия свободных
электронов превышает энергию ионизации атома (e(J/, где U/-
потенциал ионизации). Вторая реакция протекает, если ион В+ с массой тв
обладает кинетической энергией, равной или большей, чем
eUit
где Шд- масса атома А в состоянии покоя. Таким образом, для
ионизации положительными ионами требуется более значительная
величина энергии, чем для ионизации электронами.
Из всех перечисленных плазмообразующих газов (табл.21)
наиболее широкое применение находит аргон. В среде аргона наиболее
успешно происходит ионизация положительными ионами. Кроме того,
аргон является нейтральным газом.
Ионизация аргона может происходить частично с образованием иона
Аг++, а азота - с образованием ионов N++ и N+++ при более высоких
температурах плазмы.
На рис.16 представлена схема плазменных нагревательных
устройств.
Разработанный Институтом проблем литья АН Украины
экологически чистый способ плазменного
рафинирования цветных сплавов
используется в широких
масштабах в нашей стране и за рубежом.
Для реализации указанного
способа созданы различные варианты
плазменных установок, в состав
"^.которых входят:
Рис.16. Схема плазменной
нагревательной установки:
1 - водоохлаждаемый корпус;
2 - водоохлаждаемый катод;
3- вольфрамовый наконечник;
4- сменный медный анод; 5-
жидкий сплав; 6- ковш с
металлом

- механизм перемещения плазмотрона, обеспечивающий
погружение его в расплав плазмотрона в горизонтальной плоскости;
- источник питания плазмотрона, который имеет падающую вольтам-
перную характеристику и напряжение холостого хода не менее 70 В;
- система подачи плазмообразующего газа (аргон, азот, гелий или их
смеси).
С помощью плазменных установок можно решить следующие
технологические задачи:
- осуществлять глубокое рафинирование или модифицирование
цветных сплавов;
- поддерживать в заданных пределах температуру или подогревать
расплав в процессе обработки;
- сократить на 40- 60 % расход рафинирующих и модифицирующих
реагентов на обработку сплава;
- существенно улучшить экологическую обстановку в цехе.
В зависимости от емкости ковша или печи разработаны три
варианта плазменных установок для глубинной обработки расплава газо-
реагентными средами.
Для обработки металлических расплавов в ковше или печи
вместимостью до 0,5 т применяется промышленная установка (рис.17).
Основным элементом этой установки является стойка с
кронштейном. Кронштейн, в зависимости от расположения плавильной печи
или ковша, может перемещаться по стойке. На кронштейне установлен
механизм перемещения плазмотрона. Плазмотрон крепится к
свободному концу консольного рычага. При помощи системы тяг и пары
винт-гайка обеспечивается перемещение плазмотрона по
вертикальной плоскости. Скорость перемещения плазмотрона до 2,5 м/мин.
Электрическая схема обеспечивает работу этой установки в
автоматическом и ручном режимах. Управление установкой
осуществляется с пульта, который закреплен на стенке. На пульт вынесены приборы
управления, звуковая и световая сигнализации процесса обработки
расплава. В схеме предусмотрена блокировка включения
плазмотрона при отсутствии подачи плазмообразующего газа. Источником пи-
Рис. 17. Установка для
рафинирования расплава массой до
0,5 т:
1 -тигельная печь;
2-плазмотрон; 3 - механизм
перемещения плазмотрона; 4 - пульт
управления; 5 - стойка; 6 -
источник питания плазмотрона;
7 - баллон с газом; -
осушитель
45

Рис.18. Установка для
рафинирования расплава массой до
1?:
f-ковш; 2- плазмотрон; 3-
колонка; 4- механизм
перемещения плазмотрона; 5 -
винтовой привод; 6- станина
тания плазмотрона служит выпрямитель ВД-401. Номинальное
рабочее напряжение выпрямителя - 40 В.
Система подачи аргона состоит из рамы с баллонами газа,
осушителя, ротаметра, регулирующего вентиля и электрического пневмо-
клапана.
Установка может располагаться непосредственно возле плавильной
печи. Необходимая площадь для размещения установки не
превышает 1 м2.
Для обработки расплава в ковше или в печи вместимостью 0,5-1,0 т
применяются плазменные установки, конструкция которых разработана
ПО "Сибтяжмаш" (г.Красноярск) совместно с Институтом проблем
литья АН Украины. Основные механизмы такой установки
располагаются на станине. Держатель плазмотрона закреплен на механизме
его вращения. Механизм вращения плазмотрона жестко соединен с
механизмом вертикального его перемещения, который установлен по
колонне и связан с ней с помощью винта (рис.18).
Приводом для перемещения и вращения плазмотрона служит
электродвигатель АИР71В6 с редуктором 24-63. Этот привод обеспечивает
скорость его вращения до двух оборотов в минуту. Вращение
плазмотрона обеспечивает обработку всего объема жидкого металла
высокотемпературными средами. На колонне имеется паз, с помощью
которого при извлечении из расплава плазмотрона и достижении им
верхнего положения механизм вертикального перемещения
поворачивается в горизонтальной плоскости на 90°. После этого ковш с
обработанным расплавом краном транспортируется к разливке.
Источником питания плазмотрона служит выпрямитель ВДУ-506УЗ,
номинальное рабочее напряжение которого 46 В при токе до 500 А. Все
электрооборудование размещено в шкафе-пульте управления
установки. Система снабжения плазмотрона плазмообразующим газом
аналогична системе установки для обработки расплава в ковше
вместимостью до 0,5 т.
Разработанная в 1988 г. Институтом проблем литья АН Украины
46

плазменная установка предназначена для глубинной обработки
жидкого металла массой более 1 т. Опытно-промышленный образец этой
установки изготовлен для Челябинского тракторного завода им.
В.И.Ленина (г.Челябинск).
Отличительной особенностью установки является возможность
использовать для обработки расплава два плазмотрона. Такое
техническое решение позволяет эффективно рафинировать и
модифицировать большие объемы металла.
Источники питания каждого плазмотрона индивидуальные. В
качестве питания применяются сварочные выпрямители ВДУ-506. На пульт
управления установки вынесены приборы контроля за работой обоих
плазмотронов. Системы снабжения плазмообразующим газом
регулируются и выполнены для двух плазмотронов одновременно.
В связи с возрастающим требованием к экологически чистым
технологическим процессом созданное оборудование может быть
рекомендовано к широкому внедрению во всех литейных цехах и не
ограничивается объемом выпускаемой продукции из цветных сплавов.
1.3. Технология плавки и рафинирования сплавов.
Разработка технологии плавки включает в себя выбор плавильного
агрегата, вида энергии, выбор материала футеровки печи,
определение необходимого состава атмосферы в печи при плавке; решают
вопросы о способах рафинирования, необходимости раскисления и
модифицирования сплавов.
Очень важным вопросом является правильный выбор шихтовых
материалов, т.е. тех материалов, которые подлежат сплавлению.
При создании технологии предусматривают также уменьшение
расхода металлов, вспомогательных материалов, энергии и т.д.
Отправными точками при создании технологии плавки металла
или сплава являются его состав, который включает в себя основу,
легирующие компоненты и примеси, и заданный уровень
механических и других свойств сплава в отливке. Кроме того, учитывается
количественная потребность в расплаве в единицу времени. Вид
плавильной печи подбирают, исходя из температуры плавления основного
компонента сплава и химической активности как его, так и всех
легирующих компонентов и наиболее вредных примесей. Одновременно
решается вопрос о материале футеровки печи.
В большинстве случаев плавку ведут на воздухе при прямом
контакте расплава с атмосферой. Если взаимодействие с воздухом
ограничивается образованием на поверхности нерастворимых в расплаве
соединений и возникающая пленка этих соединений существенно
замедляет дальнейшее взаимодействие, то обычно не принимают
каких-либо мер для подавления такого взаимодействия. Так поступают
47

при приготовлении большинства алюминиевых, цинковых, оловянно-
свинцовых сплавов. Если же образующаяся пленка нерастворимых
соединений непрочна и неспособна защитить расплав от
дальнейшего взаимодействия (магний и его сплав), то используют флюсы или
защитную атмосферу.
Защита расплава от взаимодействия с газами совершенно
необходима, если газ растворяется в жидком металле. Главным образом
стремятся предотвратить взаимодействие расплава с кислородом.
Это относится к получению сплавов на основе никеля и медных
сплавов, способных растворять кислород. Защита расплава достигается
прежде всего применением шлаков, флюсов и других защитных
покровов. Если подобные меры оказываются недостаточными, то
прибегают к плавке в атмосфере защитных или инерных газов. Наконец,
используют плавку в вакууме, понижая до определенного уровня
давление газов. В некоторых случаях для уменьшения интенсивности
взаимодействия расплава с кислородом вводят добавки бериллия (сотые
доли процента в алюминиево-магниевые и магниевые сплавы),
кремния и алюминия (десятые доли процента в латуни).
Несмотря на защиту, металлические расплавы все же
загрязняются различными примесями выше допустимого предела. Нередко в
шихтовых материалах имеется слишком много примесей. Поэтому часто
при плавке проводят рафинирование расплавов - очистку от
растворимых и нерастворимых примесей, а также раскисление - удаление
растворенного кислорода.
При разработке технологии плавки учитывают, что масса
полученного жидкого металла всегда будет несколько меньше массы
металлической шихты из-за потерь металла в шлаке и потерь на угар. Эти
потери составляют в сумме 2-5 %, при этом чем больше масса
единичной плавки, тем меньше потерь.
Удаляемый шлак должен иметь жидкую консистенцию, которая
обусловлена большим количеством захваченного расплава. В таком
шлаке количество свободного металла составляет около 50% от всей
массы удаляемого шлака, тогда как в действительно жидких шлаках
его содержание не превышает 10-30 %.
Потери металлов при плавке на угар определяются испарением
и взаимодействием с футеровкой.
Взаимодействие расплавов с газами
Для технологии плавки важным является вид взаимодействия
расплава с газовой средой. Взаимодействия может и не быть из-за полной
взаимной инертности расплава и газа. Взаимодействие может
выражаться в образовании химических соединений металл-газ при
практическом отсутствии растворимости газа в расплаве, а также раство-
48

Таблица 22. Взаимодействие жидких металлов с газами и углеродом
Газ Sn Pb Zn Mg Al Cu Mn Ni Fe Ti V Cr Mo
Водород _-- + + + + + + + + + +
Кислород -_--_ + + + + + + + +
Азот ----_.. + + + + + + +
Углерод ----__ + + + + + + +
Примечание. Существенная растворимость газа или углерода в жидком
металле +, незначительная -.
ра газа в расплаве, вслед за чем может начаться возникновение
химических соединений.
В табл.22 приведены данные о взаимодействии жидких металлов
с различными газами, а также с углеродом. Взаимодействие
расплава с углеродом предопределяет возможность растворения
монооксида углерода, поэтому данный элемент включен в таблицу.
Взаимодействие расплавов с водородом
Водород попадает в жидкие металлы вследствие разложения воды
расплавом, а также из-за термического разложения углеводородов
топлива:
М + Н20-МдО + 2[Н]м;
С&Нт- пС + /п[Н]м.
Растворимость водорода при рНз= Ю5Па в металлах указана в
табл.23. В этой таблице приведена растворимость водорода в твердом
и жидком металле при температуре кристаллизации fKp и в жидком
металле при перегреве на 100 °С (*кр +100 °С).
Взаимодействие жидких сплавов с водородом определяется их
составом. Введение в сплав компонентов, способных значительно
Таблица 23 . Растворимость водорода, см3/100 г, в металлах
состояние температура, °С Mg Al Cu Ni Fe Ti
металла к
Твердый
Жидкий
Жидкий
*кр
tKp+100 °С перегрев
20 0,05 3
30 0,7 5
40 1 7
20 12 1500
40 24 1100
45 30 150
49

растворять водород , повышает растворимость этого газа в расплаве.
Так действуют никель в сталях и медных сплавах, магний и медь в
алюминиевых сплавах.
Дегазация
Хлорирование-продувка расплавов газообразным хлором-при-
меняется для удаления примесей, обладающих большим сродством
к хлору, чем основной и главные легирующие компоненты сплава.
Хлорированием можно удалять примеси натрия и магния из
алюминиевых сплавов.
Хлористый алюминий (А1С1Э), обладающий высокой упругостью
пара (кипит при 180°С), находится в расплаве в парообразном
состоянии, поэтому он, а также хлористый водород выделяются на
поверхность. При этом частички хлористого алюминия и хлористого
водорода увлекают за собой пузырьки водорода.
Поскольку при продувании хлора пузырьки AICI3 и HCI быстро
выделяются в атмосферу, полного их насыщения водородом не
происходит. Между тем такое насыщение является наиболее желательным.
Для возможно более полного эффекта дегазации необходимо,
чтобы пузырьки рафинирующего газа поднимались в расплаве медленно.
Кроме того, нужно создать возможно большую поверхность их
соприкосновения с металлом. Для этого газы нужно пропускать в виде
мелких пузырьков с большим значением отношения поверхности
к объему.
Обработка хлором способствует также удалению из расплава
взвешенных там частиц оксидов. Хлористый алюминий адсорбирует
частички оксидов и выносит их из глубины ванны на поверхность,
образуя шлак.
Рафинирование
Рафинирование расплавов от растворенных примесей может быть
осуществлено окислением, хлорированием, обработкой расплава
флюсами, вакуумной дистилляцией и газореагентными средами
(аргоном).
Рафинирование окислением применимо в тех случаях, когда сплав
способен растворять кислород. Этим методом можно очистить
расплав от примесей, имеющих большее сродство к кислороду, если
оксиды примесей не растворяются в расплаве. Данный метод применяют
для очистки меди от свинца, мышьяка, висмута и сурьмы и никеля -
от кремния, магния и марганца.
Иногда для окисления примесей в расплав вводят окислители
(оксиды и соединения, легко отдающие кислород). При контакте распла-
50

ва с кислородом прежде всего происходит окисление основного
металла, и расплав насыщается кислородом. После этого растворенные
примеси, соединяясь с кислородом, образуют соответствующие
оксиды, которые, будучи нерастворимыми в расплаве, постепенно
переходят в шлак. Для наиболее полного удаления примесей необходима
высокая концентрация кислорода в расплаве. После проведения
окислительного рафинирования необходимо удалить избыток
растворенного кислорода. Это достигается раскислением.
Рафинирование флюсованием применяют в том случае, если
примесь растворяется во флюсе или взаимодействует с ним
образованием летучих или легко шлакующихся соединений, не растворяющихся
в основном металле. Примером такого способа рафинирования служит
очистка алюминиевых сплавов от магния криолитом при производстве
вторичного алюминия.
Вакуумную дистилляцию используют для удаления тех примесей,
которые имеют большее давление пара, чем рафинируемый металл.
Этот способ широко применяют при рафинировании вторичных
алюминиевых сплавов от магния и цинка.
Сплавы цветных металлов, используемые для литья под давлением,
в процессе приготовления, транспортирования и перелива
контактируют с газами, находящимися в атмосфере литейного цеха.
Насыщение расплава газами происходит в результате уплотнения
молекул газа на поверхности раздела металлической и газообразной среды,
диффузии, т.е. способности газов в атомарном состоянии проникать
в глубину жидкого сплава и адсорбции, т.е. растворения газа,
попавшего в металл вследствие диффузии. Для газов, молекулы которых
диссоциируют в жидком металле на атомы, эти процессы связаны
неразрывно. Однако при выделении газов из раствора эти процессы
могут иметь самостоятельное значение.
Все методы рафинирования и очистки цветных сплавов от
неметаллических включений можно разделить на адсорбционные и неадсорб-
ционные. К первым относятся методы рафинирования, построенные по
следующей принципиальной схеме: введение в расплав адсорбента,
всплытие адсорбента на поверхность, адсорбция и удаление
газообразных и твердых неметаллических включений из расплава. К таким
методам относятся обработка жидкого сплава флюсами хлористых
и фтористых солей, обработка гексахлорэтаном, нейтральными
газами, флотация и др.
Неадсорбционные методы дегазации и очистки расплавов от
твердых включений основаны на быстром изменении состояния
равновесия системы металл-газ. Такое воздействие на расплав оказывают,
например, вакуум и ультразвук. Поскольку ионы водорода
притягивают частицы А1203, образуя с ними электростатические
комплексы [Н2]А1203, то любой из.этих методов является универсальным.
51

Удаление водорода должно привести к всплытию или осаждению на
дно ванны (в зависимости от плотности расплава) оксидных включений,
а удаление твердых частиц должно вызвать дегазацию.
Для дегазации и очистки жидких сплавов от твердых
неметаллических включений при производстве отливок методом ЛПД в
промышленных условиях используют обработку универсальными флюсами,
хлористыми солями, гексахлорэтаном, продувку нейтральными газами,
фильтрование и вакуумирование. Дегазацию можно проводить в
раздаточных печах и в плавильных. Необходимость дегазации в
раздаточных печах была установлена рядом исследований, а также
практикой получения отливок ответственного назначения, в том числе с
применением вакуума.
Дегазация и рафинирование жидкого сплава с выстаиванием и
фильтрацией через стеклоткань малоэффективна, неудобна в
производственных условиях и малопроизводительна, поэтому практически в
условиях литья под давлением этот метод не применяют. Лучшие
результаты достигаются при,использовании флюсов. Состав флюсов (t, 2, 3)
для рафинирования расплавов приведен ниже:
Состав, % 1 2 3
NaCl 25 45 50
Na3AlF6 15 15 10
NaF 60 40 30
KCI - - 10
Алюминиевые сплавы можно обрабатывать порошкообразным или
жидким флюсом. Последний способ более целесообразен, так как
повышает эффективность дегазации и очистки металла от твердых
неметаллических включений. Обработка жидким флюсом происходит
следующим образом. Перед заливкой в раздаточную печь помещают
около 1 % (по массе) флюса. Затем заливают порцию жидкого сплава.
В момент заполнения тигля раздаточной печи происходит интенсивное
перемешивание металла с флюсом, ускоряющее процесс дегазации
и очистки.
Использование для дегазации хлористых солей алюминия, цинка
или марганца не приводит к эффективной очистке металла. К тому
же эти реагенты очень гигроскопичны и требуют предварительной
сушки.
Весьма эффективным реагентом для дегазации и рафинирования
жидкого сплава в раздаточной печи является гексахлорэтан С2С!б.
Используют его чаще всего в виде порошка и вводят в расплав до
0,2 % (по массе). Однако, как указывалось выше, такой способ
введения нерационален. Во-первых, при использовании порошкообразного
реагента трудно сравнительно простыми способами погружать его
на дно ковша, а во-вторых ^эффективность процесса дегазации неве-
52

лика, так как кинетика деструкции гексахлорэтана значительно
превышает скорость диффузии растворенного водорода в образующиеся
пузырьки хлористого алюминия. При использовании гексахлорэтана,
спрессованного в таблетки, решаются обе проблемы: ввод
дегазатора и повышение эффективности процесса очистки жидкого металла.
Таблетку погружают в тигель раздаточной печи с помощью
колокольчика колпачкового типа. Постепенное разложение таблетки
гексахлорэтана в жидком алюминии способствует более полному удалению
водорода из металла и исключает возможность выброса непрореагиро-
вавшего реагента на поверхность металла. Поэтому расход
спрессованного в таблетки гексахлорэтана по отношению к
порошкообразному уменьшается в 1,5-2 раза.
Большое распространение получил метод дегазации жидких
расплавов нейтральными газами - азотом и аргоном. Сущность этого
метода очистки заключается в следующем. В ванну или ковш на
некоторую глубину вводится нейтральный, не взаимодействующий с
водородом газ в виде пузырьков. Водород диффундирует в пузырьки и
удаляется вместе с ними. Переход водорода из металла в инертную
газовую среду продолжается до тех пор, пока его парциальное давление
Рн2 и его концентрация ск в расплаве не будут соответствовать
уравнению Сивертса. Объем VH г нейтрального газа, необходимого для
снижения содержания водорода в жидком металле с начальной
концентрации с0 до ^определяют по формуле
"Н.Г '
10GM(co-cK)
<хтр
1
где GM - масса обрабатываемого жидкого металла; р- давление
нейтрального газа над металлом, равное при нормальных условиях
атмосферному; а - коэффициент, равный 0,9-1.
Установки для дегазации жидкого сплава нейтральными газами
весьма просты по конструкции и, что особенно ценно при литье под
давлением, позволяют эффективно использовать их в раздаточных
печах (рис.19). Из баллона с нейтральным газом газ подается в ти-
Рис.19. Схема дегазации
нейтральными газами:
/ - тигель; 2 - колокольчик;
3 - газовый баллон
53

гель под избыточным давлением 0,007-0,015 МПа через
металлическую, кварцевую или графитовую трубку с насадкой, снабженной
диффузором, или через трубку с отверстиями диаметром 1-2 мм. Газ
пропускается снизу через всю толщину расплава, при этом в пузырьки
газа диффундирует растворенный в расплаве водород. Всплывающие
пузырьки встречают на пути взвешенные неметаллические
включения и выносят их на поверхность. Чем меньше диаметр пузырьков
нейтрального газа, тем дольше их контакт с обрабатываемым
металлом. Для получения мелкодисперсных пузырьков разработан способ
введения нейтрального газа в расплав через пористый керамический
диск, расположенный в нижней части тигля. Диаметр пузырьков,
пропущенных через диск, в 10 раз меньше диаметра пузырьков,
выходящих из трубки.
Одним из перспективных методов дегазации и рафинирования
является вакуумирование жидких сплавов. Метод особенно рентабелен
для небольших объемов металла, используемых в раздаточных печах.
При понижении давления над расплавом водород, адсорбированный
на твердых неметаллических включениях, увлекает их вместе с собой
на поверхность. Этот процесс происходит одновременно по всему
объему металла. Если на поверхность расплава вводят флюс,
адсорбирующий оксид алюминия, то процесс рафинирования протекает
быстрее, и эффект от вакуумированил более значителен.
Условие "пузырькового" выделения водорода в раздаточной печи
определяется неравенством
Рн2^Рвн + Рм+——.
гДе Рвн " внешнее давление над поверхностью сплава в тигле; рм -
металлостатическое давление, равное Рмд/?м (здесь h - расстояние
от места зарождения пузырька водорода до поверхности сплава в
тигле); о - поверхностное натяжение сплава; г - радиус пузырька.
Вакуумирование с применением флюса снижает внешнее давление
рвн и резко уменьшает поверхностное натяжение о пленки оксидов
на поверхности расплава. В результате происходит бурное выделение
пузырьков газа, сопровождающееся интенсивным перемешиванием
жидкого металла. Выделение водорода интенсивно продолжается
2G
до тех пор, пока величина Рн2 превосходит сумму РВн + Рм + —;—•
Дальнейшее газовыделение происходит за счет диффузии в газовую
среду над расплавом.
Технология вакуумированил алюминиевых сплавов заключается
в выдержке их в вакуумной камере в течение 5-20 мин при
остаточном давлении 2-10 мм рт.ст. и температуре 690-750 °С. Такая обра-
54

ботка позволяет снизить содержание водорода в жидком металле до
0,10см3/100г, что уступает по эффективности дегазации лишь
обработке гексахлорэтаном или газообразным хлором. Промышленное
применение метода вакуумирования показывает, что одновременно
с дегазацией расплава происходит снижение содержания оксидных
включений.
Плавка алюминиевых сплавов
Целью плавки является получение жидкого алюминиевого сплава
заданных химического состава, температуры и массы с минимальной
затратой времени, труда и материалов. Поэтому в плавильных агрегатах
литейных цехов машиностроительных заводов, как правило,
предусматривается приготовление рабочего сплава из готового сплава с
заранее заданным химическим составом. УМПО получает готовый
сплав Ал32 (ГОСТ 1583-89) с Каменск-Уральского алюминиевого
завода. Приготовление жидкого сплава в литейном цехе происходит в
Сортировка
Возврата
Загрузка шихты
(возврат 30, чушки Ал32 -70%)
Подготовка
чушкиАл32
Расплавление шихты
(ТПЛ~740-760°С)
Доводка сплава по составу
и температуре
Т
Перелив сплава в миксер
Расринирование сплава
Слив сплава в ковш, дегазация
Подготовка
машины
Транспортировка
сплава погрузчиком
Осмотр
пресс-тормы
Перелив в раздаточную печь
Смазывание
пресс-срормы
Закрытие пресс-тормы
и дозировка сплава
Кристаллизация отливки
Рис.20. Технологическая схема плавки и получения отливок
55

электрических индукционных тигельных печах промышленной частоты
емкостью 6 т ИАТ-6М-2 и ИАТ-2,5М-1.Эти печи имеют высокую
производительность и обеспечивают хорошие условия труда.
Технологическая схема плавки и получения отливки приведена на рис.20,
химический состав - в табл.4.
Печи ИАТ работают по принципу трансформатора, первичной
обмоткой которого является водоохлаждаемый индуктор в виде спирали
из медной трубы, а вторичной - металл, расплавляемый под
действием индуктивного тока. Для размещения электрической части печи
требуется отдельное помещение. В этих печах применяют набивные
тигли из огнеупорных масс, например из жаростойкого бетона. Состав
этой смеси приведен ниже, %:
Щебень шамотный 38
Песок шамотный 22
Тонкомолотый шамот 22
Стекло жидкое (при плотности стекла 1,38 г/см3) 16
Натрий кремнефтористый 2
Особенностью плавки в индукционных печах промышленной
частоты является интенсивное перемешивание сплава, которое
способствует созданию равномерной температуры по толщине жидкого сплава.
Но при этом происходит нежелательный разрыв оксидной пленки на
поверхности, замешивание ее в сплав и увеличение газонасыщенности.
В целях устранения отрицательного действия бурного перемешивания
сплава плавку ведут на менее форсированных режимах с некоторым
понижением производительности, рафинированием флюсами
непосредственно в печи и переходом на средние частоты. К настоящему
времени разработана и внедрена среднечастотная печь ИАТ-04/08М4
емкостью 400 кг, получающая питание от тиристорного
преобразователя.
В условиях массового производства и при относительно
небольших емкостях раздаточных печей необходимо применять
промежуточные миксеры. Например, на ЧТЗ в качестве промежуточных
миксеров используются электропечи САН-1,25 и САК-0,5. Основную
плавку ведут в печи ИАТ-2,5 М-1 без рафинирования. В результате выдержки
сплава в миксерах пористость проб составляет 1-2 балла по
сравнению с 3-4 баллами при работе без них. На УМПО применяют в
комплексе пёчи ИАТ-6 М-2 и электропечи-миксеры ЭПР5,5 емкостью 5,5 т,
где готовый сплав находится 1-1,5 ч.
В условиях мелкосерийного производства печи САН и САК
применяют в качестве плавильных. Характеристика наиболее часто
применяемых печей приведена в табл.15. Расплавление металла в этих
печах происходит за счет теплоты, излучаемой нагревательными
элементами, а также теплоты, отраженной от свода и стенок, выложенных
56

огнеупорным кирпичом. Недостатком данных печей является то, что
в них нельзя рафинировать сплав и вести плавку под флюсом из-за<
опасности попадания брызг жидкого металла или флюсов на
нагревательные элементы.
При больших масштабах производства рекомендуется
использовать высокопроизводительные топливные камерные отражательные
печи. Такие печи на природном газовом топливе применяют, например,
в цехе литья под давлением на ВАЗе. Они состоят из двух
спаренных крупных печей типа ИАТ емкостью 27 и 18 т с автоматическим
регулированием температуры (средняя производительность 3,5 т/ч,
а максимальная - 5 т/ч). Металл плавится в печи емкостью 27 т под
слоем флюса при слабоокислительной атмосфере, содержащей 8-
9%С02. Далее металл переливается в миксер емкостью 18 т,
откуда подается центробежным насосом с пневмоприводом в нагретые
до 750-760 °С ковши емкостью 900 кг. В ковшах проводят дальнейшую
обработку металла: шлак удаляют шумовкой; сплав дегазируется
таблеткой гексахлорэтана, которую вводят под колоколом (250 г на
900 кг сплава); вновь удаляют шлак и вводят 3 кг рафинирующего
флюса марки МХЗ (52-57 % хлористого натрия, 30-35 % хлористого калия,
10-15% кремнефтористого натрия); сплав перемешивают шумовкой,
выдерживают 1 мин, после чего опять удаляют шлак, а зеркало
металла защищают металлическим флюсом в количестве 0,5 кг.
Продолжительность обработки сплава в ковше не превышает 10 мин.
Операции дегазирования и рафинирования считают законченными после
полного выделения пузырьков газа из сплава.
Следует отметить, что постепенное растворение таблетки
исключает выброс непрореагировавшего реагента на поверхность сплава.
Таблетки гексахлорэтана, содержащие 87% гексахлорэтана, 12,7%
хлористого натрия и 0,3 % ультрамарина, находятся там до
прекращения дегазации.
Алюминиево-магниевые сплавы, имеющие повышенную склонность
к окислению в жидком состоянии, плавятся под флюсом с введением
бериллия. Плавка ведется в электропечах, в графитовом тигле с
использованием графитового или титанового плавильного инструмента
во избежание загрязнения сплава железом.
Шихтовка. В оптимальном варианте шихта состоит из готового спла
ва в виде чушек, получаемых с металлургического завода, и
отходов собственного производства. Количество отходов (30-70%
массы шихты) устанавливают в зависимости от марки сплава, степени
совершенства технологического процесса приготовления сплава и от
требований, предъявляемых к качеству литых деталей. В тех случаях,
когда готовый сплав не поставляют, производят шихтовку с
применением лигатуры. Например, для приготовления сплава Ал32 в качест-
57

ве шихтовых материалов применяют: алюминий первичный АО или
А1 ГОСТ 11069-74 (СТ СЭВ-951-86); отходы собственного
производства, соответствующие по химическому составу сплаву Ал32;
силумин чушковый марок СИЛ-0 и СИЛ-1 (ГОСТ 1583-93); лигатуру Al-Ti
с содержанием 3-5 %Ti; лигатуру Al-Mn с содержанием 8-12 %Мп;
лигатуру Al-Cu с содержанием 45-50% Си; магний Мд90
(ГОСТ 804-93).
Шихту загружают именно в этой последовательности. Магний
вводят в железном колокольчике. Температура сплава в момент
введения магния не должна превышать 700 °С, во избежание его выгорания.
При использовании специальной четверной лигатуры, поставляемой
по заказу металлургическим заводом, уменьшается количество
составляющих шихты, облегчается шихтовка сплава и резко повышается
надежность получения сплава требуемого химического состава.
Химический состав четверной лигатуры для сплава Ал32 приведен ниже:
Си 8,7+1,0
Мп 2,7+0,3
71 1,3+0,3
А1 Остальное
Примеси, не более:
Fe 0,9
Zn 0,3
Плавка цинковых сплавов
Цинковые сплавы плавятся в электропечах сопротивления с чугунным
тиглем. В состав шихты входят чушковый цинк, алюминий и алюми-
ниевомедная лигатура. Вторичные цинковые сплавы, содержащие
до 2-2,5 % примеси не используются при приготовлении шихты.
Сначала в печь загружают тугоплавкие составляющие - алюминий и
лигатуру. После их расплавления вводят по частям цинк. При таком
порядке4 загрузки шихты нет необходимости сильно перегревать цинк
для расплавления тугоплавких материалов.
Для очистки от газов и оксидов сплав рафинируют или хлористым
цинком, или хлористым алюминием, или гексахлорэтаном. Хорошие
результаты получают при рафинировании смесью хлористого цинка
и хлористого аммония: шлак становится сыпучим и легко отделяется
от сплава.
Плавка магниевых сплавов
Плавка магниевых сплавов имеет ряд особенностей в связи с тем,
что расплавленный магний горит на воздухе. Интенсивность
взаимодействия магниевых сплавов с атмосферой усугубляется тем, что
оксидная пленка на поверхности расплава очень рыхлая и непрочная.
Если отношение молекулярного объема Vm,0k оксида к атомному
58

объему Va#M металла больше 1, то оксидная пленка будет сплошной,
если же это отношение < 1 - пористой. Данные о влиянии величины
этого отношения на характер оксидной пленки для некоторых
металлов приведены ниже:
Металл Оксид VMM/VaM
Na Na20 0,67
Mg MgO 0,79
Al Al203 1,24
Zn ZnO 1,57
Fe I Fe203 2,16
Для плавки магниевых сплавов при небольших масштабах
производства используют стационарные газовые или электрические
тигельные печи. Применяют и индукционные печи типа ИГТ. Тигли
используют литые из низкоуглеродистой стали, содержащей около 0,36% NL
Наиболее часто применяют сталь, содержащую 0,25-0,35% С; 0,5-
0,9 % Мп; 0,17-0,45 % N; не более 0,05 % S и 0,05 % Р. Используют
также сварные тигли из листовой стали.
В связи с высокой склонностью магниевых сплавов к окислению
рекомендуют использовать взаимозаменяемые выемные тигли в
плавильных и раздаточных печах.
Самым распространенным способом защиты магниевых сплавов
от соприкосновения с воздухом является плавка под слоем флюсов,
содержащих хлориды и фториды щелочных или щелочно-земельных
металлов. Перед началом плавки тигель очищают, затем
устанавливают в печь, нагревают до 400-500 °С и присыпают дно и стенки флюсом,
состав которого приведен ниже, %:
MgCla 40
KCl 25-36
NaCl+CaCl 8
CaFa 15-20
MgO 10
После расплавления флюса загружают шихту и дополнительно
посыпают ее флюсом. Если нет готовых чушек, то сначала загружают
лигатуру Al-Mg, затем алюминий, часть магния и отходы. После
расплавления первой садки вводят частями остальной магний.
Загорающиеся участки металла посыпают флюсом. После расплавления всей
шихты вводят цинк, и температуру сплава поднимают до 700-720 °С;
снимают шлак, поверхность сплава посыпают флюсом и проводят
рафинирование в течение 4-6 мин с помощью диска с отверстиями,
перемешивал сплав сверху вниз. Затем сплав должен отстояться
для разделения металла и флюса и осаждения на дно твердых
включений.
59

Раздаточные печи для магниевых сплавов по конструкции не
отличаются от печей для алюминиевых сплавов. Использование флюсов
в раздаточных печах требует нарушения защитного шлакового
покрова при введении разливочного ковша. В результате сплав на
отдельных участках загорается и его тушат новыми порциями флюса.
Поэтому не удается избежать попадания посторонних включений в сплав.
Они являются основным браком магниевых отливок. Брак по
шлаковым включениям составляет 70% всего брака, по флюсовым - 10%,
по оксидным пленкам - 10 %.
Недостатком плавки и раздачи магниевых сплавоа под флюсом
предопределили поиски другого решения, в частности защиту
инертными газами (N2, С02, Аг, S02).
В целях улучшения условий труда ведутся работы по применению
в раздаточных печах и тиглях машин с горячей камерой прессования
шестифтористой серы (SF6). Это бесцветный неядовитый газ без
запаха. Он в пять раз тяжелее воздуха. Защитное действие
шестифтористой серы основано на взаимодействии с расплавом, в результате
которого образуется непроницаемая пленка фторидов магния.
Химическая активность магния требует соблюдения целого
комплекса мер по технике безопасности. Кроме отмеченных выше
способов предупреждения возгорания в процессе плавки, необходимо
при разливке металла припудривать струю металла пылеобразной
серой. Конструкция печей не должна допускать попадание воды в
приямок печи или в ее пространство. Печь должна легко очищаться от
железной окалины, при соприкосновении с которой расплавленного
магния начинается термитная реакция, протекающая с выделением
большого количества теплоты и разбрызгиванием жидкого металла. При
применении сернистого газа в качестве защитной атмосферы над
зеркалом металла в печи на стенках тигля образуется слой
химического соединения. Это соединение взрывоопасно; прежде чем удалять
его, следует предварительно соединить с флюсом.
Плавка медных сплавов
Кремнистая латунь ЛК80-ЗЛ при плавке образует поверхностную
пленку с высокими защитными свойствами, предохраняющую сплав от
испарения цинка. Плавку можно вести без флюсовых покрытий, но не
допускать сильного перегрева (выше 1150°С), способствующего
повышенному газонасыщению и окислению.
Латуни приготовляют в печах, обеспечивающих температуру 1000-
1300 °С. Применяют печи индукционные высокочастотные,
низкочастотные и на промышленной частоте, дуговые, топливные тигель -
частотные и на промышленной частоте, дуговые, топливные тигельные
и камерные (отражательные). Учитывал склонность кремнистой лату-
60

Таблица 24. Характеристики печи для плавки медных сплавов
Тип печи
Индукционные тигельные
промышленной частоты:
ИЛТ-1,0
ИЛТ-2,5
Индукционные канальные
промышленной частоты:
ИЛК-0,6
ИЛК-1,6
Печи сопротивления барабанные с
графитовыми нагревателями:
СМБ-0,16
СМБ-0,26
СМБ-0,6
Печи дуговые барабанные (однофазные):
ДМБ-0,26
ДМБ-0,5
ДМБ-1,0
Емкость, т
1,0
2,5
0,6
1,6
0,16
0,25
0,6
0,25
0,5
1,0
Мощность,
кВт
300
600
250
750
100
150
250
250
400
600

Производительность, т/ч
0,90
1,80
1,25
3,75
0,18
0,25
0,40
0,40
0,70
0,05
ни к поглощению газов, следует избегать плавки ее в газовых и
мазутных печах. В табл.24 приведены основные характеристики печей.
Кремнистую латунь приготовляют как из чистых металлов, так и
из вторичных стандартных сплавов. При плавке из чистых металлов
кремний, прокаленный при 600-800 °С, присаживают в
предварительно раскисленную фосфором медь либо в чистом виде, либо в виде
лигатуры Cu-Si. Последним вводят цинк. Допускается добавление в
шихту 10-15 % отходов.
Плавку свинцовистой латуни ЛС59-1 в электродуговой печи (типа
ДМБ) ведут следующим образом. Очищенную от шлака печь
прогревают до 700 °С. На под печи насыпают древесный уголь слоем
примерно 30 см. Загружает медь и покрывают ее поверхность тонким слоем
древесного угля. По мере расплавления медь перемешивают, снимают
с поверхности шлак и вводят порциями подогретый цинк. Сплав
перемешивают, вводят свинец. Доводят температуру до 1050-1100 °С,
снимают шлак и после взятия пробы на химический анализ разливают
сплав в раздаточные печи.
1.4. Использование вторичных металлоотходов
при приготовлении сплавов
При производстве отливок на машинах ЛПД образуются металлоот-
ходы в виде литников, пресс-остатков, промывников бракованных
отливок и облоев. Эти крупно- и мелкогабаритные кусковые металли-
61

ческие отходы не загрязнены маслами и растворами СОЖ. При
хорошей организации производства отходы легко переплавляются для
приготовления литейного сплава. Практически на всех заводах проводят
переплав металлических отходов, используя технологию наиболее
приемлемую для каждого конкретного предприятия, добиваясь тем
самым оптимальной себестоимости изделий.
На УМПО для производства отливок на машинах ЛПД выплавляют
алюминиевый сплав Ал32 с подшихтовкой 30-50% лома возврата.
Наибольшее сокращение расхода шихтовых материалов
обеспечивает использование алюминиевой стружки для производства
алюминиевых отливок. Эти отливки предназначены для малонагружен-
ных деталей. Организация переработки алюминиевой стружки
позволяет сократить потери от ее окисления при длительном хранении,
исключить смешивание стружки сплавов различных марок, сократить
встречные перевозки стружки и сплавов в чушках. Переплав стружки
в виде чушек подшихтовывается при выплавке алюминиевых сплавов
вместо первичного алюминия или чушковых сплавов.
Стружка, поступающая из приемного бункера на вибросито,
очищается от постороннего мусора и проходит под железоотделителем
для очистки от стружки и кусков железа. Винтовым конвейером
стружка загружается в барабанное сушило с газовым обогревом для
очистки от влаги и масла. Далее через систему винтовых питателей
стружка россыпью загружается в печи ИАТ-1 и ИАТ-0,4 и плавится
обязательно с переходной жидкой ванной сплава. Переплавленную стружку
ковшом передают в раздаточные печи и обрабатывают жидким флюсом
(56,5%NaCl; 25%NaF; 11,5%KCl; 7%Na3AlF6) и дегазером, и
вручную разливается в стационарные изложницы. Недостатком технологии
является неполное сгорание масла в барабанном сушиле,
вследствие чего горение продолжается и в процессе плавки с большим
выделением теплоты и дыма.
При плавке алюминиевой стружки в индукционных тигельных печах
выход переплава составил 94-96 %. При плавке стружки сплава Ал9
магний практически полностью сгорает, поэтому при использовании
переплава стружки в шихте необходима дошихтовка магния.
Исследование химического состава и механических свойств алюминиевых
сплавов, выплавленных с подшихтовкой переплава стружки,
показало их полное соответствие требованиям стандартов (табл.25).
На Алтайском моторостроительном ПО (АМПО) в линию
переработки включена механизированная мойка стружки, представляющая со-
бой замкнутую систему винтовых конвейеров (где стружка
отмывается от масла), баков приготовления и отстоя моющего раствора
Горячий моющий раствор (на основе тринатрийфосфата и кальциниро-
62

Таблица 25. Механические свойства образцов,
полученных с использованием стружки
Сплав
Ал9 (Т5)
Ал9 (Т5) с добавками переплава
стружки, %
10
20
25
Ал9(Т5) (ГОСТ 1583-89)
АОЗ-7
АОЗ-7 с добавками переплава
стружки, %:
15
28
40
АОЗ-7 (ОСТ 23.4.68-74)
Механические
ов, МПа
255-294
265-294
274,5-294
264,6-308,7
284-308,7
205,8
196-245
215,6-235
225-235
230,3-240
166,6
б,%
2-6
2-7,7
2,7-3,3
2-3
2,6-3
2
1,0-2,0
1,6-1,7
1,4-1,6
1,3-1,5
—
свойства
нв
900-1000
980-1000
1000-1050
1000-1050
1000-1050
590
800-950
850-940
850-900
920-950
735-1127
ванной соды) под давлением подается из бака приготовления в
винтовые конвейеры, омывает стружку и сливается в бак отстоя. После
отстоя чистый моющий раствор перекачивается в бак приготовления,
нагревается и снова идет в мойку, т.е. реализуется замкнутый цикл
использования моющего раствора. Для возмещения потерь раствора
со стружкой по мере необходимости готовятся его свежие порции.
Масляная фракция передается на станцию регенерации масла, шлам
вывозится в отвал. Отмытая стружка сушится в барабанном сушиле
(с обогревом от мазутной топки). Очищенная сухая стружка
отправляется на переплав россыпью или в брикетированном виде. Для
брикетирования в линию встроен пресс Б-6238.
Оптимальным для брикетирования стружки сплава Ал4 является
давление прессования 3,9-108 Па, при котором обеспечивается
плотность брикетов 2,5-103 кг/м3. В ходе лабораторных плавок в
индукционных печах установлено, что при использовании стружки в виде
брикетов время плавки сокращается на 20-25 %. Соотношение видов
стружки при плавке (россыпью и в виде брикетов) определяется при
опытно-промышленном опробовании технологии в условиях AM ПО.
Стружку плавят в действующей печи ИАТ-2,5. После обработки
жидким флюсом и дегазером в ковше на рафинировочном стенде
расплав из пневмодозатора Д-630 разливают в изложницы на литейном
конвейере. Полученные чушки предназначаются для подшихтовки при
выплавке сплава Ал4 (10% металлозавалки). Линия переработки алю-
63

миниевой стружки монтируется на специализированном участке,
плавка проводится в действующем цехе алюминиевых отливок.
Использование переплава стружки на AM ПО позволяет сэкономить
960 т силумина и 836 т сплава АК7.
Глава 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ
2.1. Оценка технологичности конструкции
отливаемых деталей
Анализ технологичности конструкции отливки является первым этапом
проектирования. На этом этапе изучают чертеж детали, технические
условия, определяющие требования к показателям качества, а также
особые условия разового, серийного или массового производства.
При оценке технологичности конструкции детали рекомендуем учесть
следующие технологические особенности: улучшение
технологичности конструкции литой детали; повышение точности изготовления
отливок; понижение шероховатости их поверхности; снижение припусков
на механическую обработку; уменьшение толщины стенок отливок
путем улучшения заполняемости форм; применение более прочных
сплавов; максимальное уменьшение массы при проектировании
литой детали.
При проектировании технологического процесса литья деталь
должна иметь:
1. Простые и прямолинейные общие контуры, облегчающие
изготовление как литейной оснастки, так и самих отливок.
2. Рациональную толщину стенок в различных сечениях отливки,
что обеспечивает необходимую прочность конструкции, а также
возможность заполнения формы металлом без образования дефектов
металлургического происхождения.
3. Рациональные формы различных переходов, литниковых систем,
пресс-остатков, промывников, сопряжений, ребер жесткости и других
конструктивных элементов, способствующих снижению внутренних
напряжений и устранению дефектов усадочного характера в отливках.
4. Конструктивные уклоны, обеспечивающие изготовление пресс-
форм, не усложняющие и не вызывающие увеличение ее массы.
5. Удобное место для захвата отливки при съемке механической
рукой робота.
6. Достаточное число окон и отверстий для рационального
оформления стержнями внутренних полостей.
7. Рациональное расположение по периметру отливки толкателей
для вытал;;ивания отливки и промывников.
64

Рис.21. Устранения газоусадочных раковин созданием равновесных конструкций:
а - технологически неправильно; б - технологически правильно (1 - газовые
раковины; 2 - технологические углубления - "карманы")
Ниже предлагаются некоторые варианты улучшения
технологичности конструкции литой детали (рис.21).
Конструкция отливки должна удовлетворять эксплуатационным
требованиям, вытекающим из ее функционального назначения
(декоративная деталь, силовая конструкция, сосуд, работающий под
давлением^ и т.д.), и быть технологичной - учитывать особенности ее
формирования при литье под давлением, условия дальнейшей обработки
и сборки.
Наружные очертания отливки должны быть такими, чтобы один из
габаритных размеров был меньше двух других. Глубина полости в
пресс-форме должна быть небольшой и ее можно было бы просто
обработать без специального режущего инструмента.
Габаритные размеры деталей и отливок необходимы для
определения проекции отивлки на плоскость разъема пресс-формы.
Рациональные варианты расположения плоскостей разъема
приведены на рис.22. На рис.21 приведены примеры ликвидации
утолщенных мест, образующихся при сочленении или пересечении стенок
литых конструкций. При неправильном конструировании отливки в
таких местах могут образоваться газоусадочные раковины.
Толщина сечений литых деталей зависит от прочностных и
технологических свойств сплавов. В табл.26 приведены значения
минимально допустимой толщины стенки отливки для разных площадей внешней
поверхности отливки.
65

Ллоскос/ль
ZZZZA
разъема ?/\
'2Ш
д
Рис.22. Конструктивное оформление элементов отливок с целью обеспечения их
удаления из пресс-форм перпендикулярно плоскости разъема:
а, б, в - технологически неправильно; г,д,е- технологически правильно
Таблица 26. Минимально допустимая толщина стенки отливки, мм
Внешняя поверхность отливки, 10~4 ма
ошщвы
Цинковые
Алюминиевые
Магниевые
Медные
до 25
0,8
1.0
1.3
2,0
25-100
1,0
1,5
1,8
2,5
100-250
1.5
2,0
2,5
з.о
250-500
2,0
3,0
3,0
3,5
свыше 500
2,5
4,0
4,0
mm
Таблица 27. Минимальные уклоны поверхностей отливок
Уклон (градусы и минуты) для поверхностей
Сплавы
посадочных
второстепенных
Алюминиевые
Магниевые
Цинковые
Медные
30-Г/ЗО-Г
30-46/30-1°
30-45/30-Г
30-Г/Г-1°30'
30-1*/Г
30-45/1°
16-30/30°
30-46/ГЗО'
Примечание. Числитель - наружные поверхности, знаменатель - внутренние
поверхности.
66

При проектировании необходимо учесть, что оптимальное
сочетание механических свойств отливки наблюдается при толщине
стенки 2,5-3 мм.
Припуски на механическую обработку назначают с целью
достижения заданных чертежом как конечного, так и промежуточного
размеров, обеспечения требуемых шероховатостей поверхности
детали и качества поверхностного слоя металла отливки. Минимальные
уклоны поверхностей отливки приведены в табл.27.
Рекомендуемые припуски на механическую обработку отливок,
получаемых литьем под давлением, приведены ниже (ОСТ 1.90021-92):
Максимальный
размер отливки, мм ... До 60 60-100 100-160 160-250 260-400 400-630
Припуски на одну
сторону, мм 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0
Наибольшее влияние на точность размеров отливки оказывают
колебания ее усадки.
В практике для определения исполнительных размеров пресс-формы
применяют расчетный коэффициент (табл.28).
Таблица28. Коэффициенты усадки
Сплавы
Цинковые
Алюминиевые
Магниевые
Медные
свободная
0,8-
0,8-
1,0-
1,0-
■1,58
-1,6
-1,8
-2,1
Усадка, %
затрудненная
0,5-
0,6-
0,7-
0,8-
-0,7
-0,8
-0,9
-1.1
сильно затрудненная
0,2-
0,3-
0,4-
0,5-
-0,6
-0,6
-0,7
-0,8
12. Разработка чертежей и конструирование
литниково-вентиляционной системы отливки
Разработка чертежа отливки включает выбор положения отливки в
пресс-форме, места подвода расплава, конструкции литниковой и
вентиляционной системы, назначение припусков на обработку резанием,
уклонов, допусков на размеры согласно существующим нормативам
и рекомендациям.
Положение отливки в пресс-форме и плоскость ее разъема
назначают так, чтобы обеспечить;
1. Извлечение отливки из неподвижной части формы.
2. Минимальное число разъемов и удобство извлечения стержней.
3. Рациональное расположение литниковой и вентиляционной систем.
67

4. Такое расположение отливки в пресс-форме, при котором
образующийся облой не влиял бы на ее точность и мог бы быть отделен
от отливки механизированным способом.
5. Съем отливки из пресс-форм манипулятором или роботом.
Литниковая система отливки представляет собой совокупность
каналов, по которым жидкий металл поступает из камеры
прессования в оформляющую плоскость пресс-формы.
Литниковая система должна обеспечивать наилучшее заполнение
полости пресс-формы без спаев и недоливов, получение отливок с
минимальной пористостью и хорошей чистотой поверхности,
удаление воздуха и газов из полости пресс-форм в процессе заливки.
При конструировании литниковой системы необходимо правильно
определить: местоположение литника по отношению к отливке;
площади сечений и геометрию элементов литниковой системы.
При литье под давлением основным расчетным элементом
литниковой системы является сечение впускного канала питателя. Размеры
питателя влияют на режимы литья и, следовательно, от них зависит
качество отливок.
В зависимости от расположения литникового хода или камеры
прессования по отношению к отливке литниковые системы делят на три
типа (рис.23).
Прямая литниковая система обеспечивает заполнение
направленным сплошным потоком металла. Ее можно применять только в одно-
гнездных пресс-формах для отливок, не имеющих центральных окон
или отверстий. Площадь поперечного сечения впускного канала
соответствует в пресс-формах машин с вертикальной камерой
прессования площади поперечного сечения литникового хода (рис.24,а), а в
пресс-формах машин с горизонтальной камерой - площади
поперечного сечения пресс-остатка (рис.24, б).
Рис.23. Различные конструкции пресс-форм с внутренней литниковой системой:
а - прямая литниковая система, подводяший канал отсутствует, литниковый ход (или
камера) прессования непосредственно переходит в полость отливки; б-
внутренняя литниковая система, подвод металла осуществляется внутри контура
проекции отливки на плоскость разъема; в - внешняя (или боковая) литниковая система,
металле подводится к внешнему контуру проекции отливки по плоскости разъема
68

Рис.24. Прямая литниковая
система в пресс-формах для
машин с вертикальной (а) и
горизонтальной (б) камерами
прессования
В случаях изготовления толстостенных отливок прямая литниковая
система дает возможность снизить скорость впуска, как это
делается при акурад-процессе или заполнении пресс-формы жидкотвердым
сплавом по принципу минимального трения. В случаях заливки пресс-
формы высокоскоростным потоком жидкого металла в месте
подвода литника происходит очень сильный привар.
Внутреннюю литниковую систему применяют в одногнездных пресс-
формах, предназначенных для отливок с центральным отверстием,
размеры которого допускают размещение подводящих литниковых
каналов. В пресс-формы для небольших цилиндрических отливок
металл подводят непосредственного из литникового хода по кольцевому
питателю, для более крупных отливок используют отдельные
подводящие каналы и питатели, примыкающие к внутреннему контуру
отверстия. При установке специального рассекателя, препятствующего
затеканию металла в полость пресс-формы до начала запрессовки,
внутреннюю литниковую систему можно принменять в пресс-формах
машин с горизонтальной камерой прессования. Конструкция
внутренних литниковых систем позволяет значительно уменьшить размеры
пресс-форм.
Внешнлл (или боковая) литниковая система представляет собой
наиболее распространенный вариант подвода металла к полости пресс-
формы. Ее можно применять в некоторых случаях вместо прямой
литниковой системы для тонкостенных отливок без центрального
отверстия (рис.25, а) или для отливок с небольшим центральным отверстием
(рис.25, б).
Для многогнездных пресс-форм внешняя литниковая система
является единственно возможным способом подвода металла к
отливкам. В целях создания сплошного потока типа гидравлического
подпора при впуске металла в полости многогнездных пресс-форм
рекомендуется применять коллекторы (рис.26,а). Направление
подводящих каналов от коллектора к отливкам по возможности должно быть
таким, чтобы металл попадал в них после заполнения коллектора
(рис.26, б).
Рекомендуется дпя
предупреждения
усадочных
раковин
69

Рис.25. Боковой подвод металла:
а - для тонкостенных отливок без центрального отверстия; 0 - для отливок с
небольшим центральным отверстием
Рис,26, Расположение коллектора 1 и псдводящих каналов в многогнездных пресс-
формах (I, II, III - соответственно плохо, лучше, хорошо)
Коллекторы используют также в одногнездных пресс-формах для
крупногабаритных отливок с целью осуществления одновременного
подвода металла в различные точки оформляющей полости.
Нередко приходится создавать комбинированные боковые или
внешние литниковые системы, имеющие сеть подводящих каналов и
коллекторов.
Проектирование литниковой системы начинают с определения
места установки питателя, соблюдая условия: избегать лобового удара
струи о стенки большой протяженности, стержни, выступы,
вызывающие завихрения в потоке; лучше, если поток будет их обтекать;
избегать встречи потоков расплава в форме; расплав должен поступать
параллельными струями; располагать питатель так, чтобы движение
70

Рис.27. Проекция отливки
"Крышка люка картера"
двигателя М-412;
1 - пресс-остаток; 2 -
подводящий канал; 3- питатель;
4 - отливки; 5 - промывник
потока расплава способствовало последовательному вытеснению
воздуха и продуктов разложения смазочного материала через
вентиляционные каналы из полости пресс-формы.
Расчет литниковой и вентиляционной систем. На рис.27 приведена
проекция отливки "Крышка люка картера" двигателя М-412. Для
экономии металла высота пресс-остатка должна быть минимальной, но
не меньше входного отверстия литникового хода для машин с
вертикальной камерой и не меньше размера входного отверстия в
подводящий канал для машин с горизонтальной камерой прессования.
Оформление и направление подводящего канала и место
расположения питателей должно быть выбрано так, чтобы выполнялись
следующие условия: металл полностью заполнял формы; сложные и
дорогие формы не должны изнашиваться от размывающего действия
потока; течение потока не должно вызывать местного перегрева
формы; предоставлялась возможность полного удаления газов из
полости формы; не портить внешнего вида отливки.
Очень важно оформление перехода от литникового канала к
питателю. Благодаря торможениям потока здесь выделяется большое
количество тепла, которое необходимо отводить в охлаждающие системы.
Одним из главных принципов конструирования литниковой
системы является принцип сужения каналов от камеры прессования к пресс-
форме. В пресс-формах, проектируемых для машин с горизонтальной
камерой прессования, почти всегда можно осуществить сужение
литниковой системы, в котором поток металла приобретает
установившееся движение, находясь в канале питателя. Сужающаяся
литниковая система уменьшает захват воздуха первыми порциями
расплавленного металла, тогда как в условиях расширяющейся литниковой
системы воздух попадает через питатель в оформляющую полость.
Площадь поперечного сечения питателей в литниковых системах
любой конструкции делают меньше площади сечения подводящего
канала или коллектора. Проходя через такой питатель, поток металла
начинает двигаться с ускорением, В ускоряющемся потоке пузырьки
воздуха объединяются и выносятся в промывник.
Обычно сечение питателя имеет прямоугольную форму, а сечение
71

Рис.28. Размеры поперечных
сечений подводящего канала
и питателя
А-А
ufl
fs\
WM\
w//M
В л. к
5-5
^
i if
1 *Т
"1
4\
Y/7/////////////A 1
7г^
подводящего канала - трапециевидную (рис.28). Площадь
поперечного сечения подводящего канала
Fn.K = (1,2-1,5)fnMT,
где ^пит = епит^пит""ПЛ01^аАь поперечного сечения питателя (здесь
Ьпит - ширина питателя).
Толщину подводящего канала (или коллектора) Нп к можно
рассчитать по эмпирической формуле
нп.к = °>77 vWT
а ширину подводящего канала по формуле
вп.к-'
гп.к
н,
п.к
или Вп#к = -
(1,2-1,5)fnMT
- = (1,55-1,95) Vf|
пиг
ОЛ^пит
Питатели. Размеры питателя влияют на режимы литья и,
следовательно, от них зависит качество отливок. Определение размеров
питателей вследствие сложности физико-химических процессов,
происходящих при заполнении формы, вызывает значительные трудности.
Поэтому на практике используют методы расчета, основанные на
опытных и практических данных.
Площадь поперечного сечения питателя определяется по формуле
мотл
Fn = "
Y\rt
где Мотл - масса отливки, кг; у - плотность сплава, кг/м3; V- скорость
выпуска, т.е. скорость течения расплава в питателе, м/с; t- время
заполнения полости формы, с; Fn - площадь поперечного сечения
питателя, м2.
Метод сложен, поэтому на практике часто определяют
минимальные площади сечений питателя, пользуясь коэффициентами К,
выведенными опытным путем.
Расчет основан на том, что произведение vVt, входящее в
знаменатель формулы, можно считать постоянной величиной для каждой
группы сложности отливок. Тогда
72

■ - м°тл
п- к
где Fn - площадь поперечного сечения питателя.
Экспериментальные коэффициенты К для расчета сечений питателя
приведены в табл.29.
Практические способы расчета сечений питателей с применением
коэффициента К основаны на обобщении производственного опыта
на заводах ЗИЛ, УМПО.
Выбор размеров питателя (тонкий и толстый) зависит от толщины
стенки (6, мм) и конфигурации отливок. При ленточной форме питателя
его толщина составляет 0,666 для простых отливок со стержнем, (0,5-
0,66)6 для сложных отливок с большими стержнями, 0,5 6 для
сложной отливки с большим количеством стержней.
Ширина питателя определяется по формуле:
Скорость течения жидкого металла при заполнении формы в
литниковой системе должна быть существенно меньше, чем в питателе.
Ниже приведены толщины питателей [тонкого (1) и толстого (2)],
соотношение объемов отливки к сечению и скорость металла в
питателе для сплавов разного вида и сложности:
Сплав Толщина, мм Соотношение Скорость,
* 2 объемов м/с
Цинковый 0,4-0,6 1-1,8 350-500:1 2 3-7 5
Алюминиевый 0,5-1,0 1,2-2,0 450-600:1 15-45
Магниевый 0,5-1,0 1,2-2,0 250-400:1
Медный 0,8-1,5 1,5-2,5 - 30-60
Вентиляционные каналы служат для удаления газа и воздуха из
оформляющей плоскости при высокотурбулентном заполнении ее жид-
Таблица 29. Значение коэффициента
для расчета сечений питателя
Сплавы
Для сплавов на основе цинка,
алюминия, меди
Для сплава на основе магния
Коэффициент К, кг/мм2.для отливок
разных групп сложности
простые
1,45
1,16
сложные
1,25
0,95
очень сложные
1,05
0,75
73

Рис.29. Конструирование
вентиляционных каналов:
J-на вставках для глубоких
полостей; 2 - на подвижных
стержнях; 3 - на плоскости
разъема
ким сплавом. Они должны быть такими, чтобы брызги сплава при
распылении струи не могли бы их закупорить (рис,29).
При заполнении формы сплошными потоками вентиляционные
каналы устанавливают в местах, наиболее удаленных от питателя, или
местах образования потока расплава. При заполнении дисперсным
потоком вентиляционные каналы следует располагать на всех участках
заполнения.
Вентиляционные каналы обычно выполняют в плоскости разъема
пресс-формы. Они имеют вид прямоугольных приточек, толщина
(глубина) бв которых зависит от вида заливаемого сплава. При условии
заливки их в жидком состоянии (при заливке жидко-твердых сплавов)
значения бв могут быть увеличены в два-три раза. Ширина каждого
канала не должна превышать 5 мм в целях облегчения условий
удаления облоя при обдувке пресс-формы. Ниже приведены значения 6В) мм:
Сплав бв
Сеинцово-сурыиянистый 0,05-0,1
Цинковый 0,08-0,12
Алюминиевый ■. 0,10-0,12
Магниевый .... * * 0,10-0,15
Медный 0,15-0,20
Стали и чугуны f 0,20-0,30
Для лучшего удаления газов и воздуха вентиляционные каналы
делают на вставках в плоскости и на подвижных и неподвижных
полуформах. На рис.30 показано расположение вентиляционных каналов
на неподвижной полуформе "Блок цилиндров".
Промывники применяются для уменьшения пористости отливок.
Они предназначены для промывки полости пресс-формы жидким
металлом. Промывники соединяют с оформляющей полостью через
канал, Обычно их располагают на противоположной стороне питателя
(см.рис.27).
Толщина соединительного канала б0,к должна быть 0,2-0,5 мм.
74

Рис.30. Расположение
вентиляционных каналов на
неподвижной пресс-форме. Блок
цилиндров двигателя М-412:
1 - вентиляционный канал;
2 - неподвижная обойма; 3 -
неподвижная центральная
вставка
Толщина канала зависит и от других факторов. Если сделать ее
равной толщине питателя, то поток, достигнув соединительного канала,
сразу заполнит его металлом, в котором будет еще мало газовых
пузырьков.
Для расчета толщины соединительного канала служит следующая
зависимость:
6с.к = (0,8-0,9)Гпит.
Промывники для удаления газовой смеси из металла можно
одновременно располагать по наружному и внутреннему контурам отливки.
Все промывники должны иметь индивидуальные выталкиватели.
В зависимости от конфигурации и сложности отливки авторы
рекомендуют следующие размеры промывников (табл.30).
Таблица 30. Размеры промывников
Параметры
Размер, мм, для отливок
мелких (до б кг) средних (5*10 кг) крупных (свыше 10 кг)
Ширина
Высота
Длина
12-16
10-12
20-30
15-20
14-16
30-50
20-30
18-25
40-80
Количество их устанавливается в зависимости от расположения
литниковой системы и конфигурации отливаемой детали. Объем
промывников применяют равным 10-20 % от объема отливки.
Ширина соединительного канала между полостью формы и промыв-
ником составляет (0,5-0,66) части от ширины промывников.
75

2.3. Конструирование пресс-формы
для литья под давлением
Правильный выбор конструкции формы и отливки определяет
эффективность производства отливок литьем под давлением. Авторы
предлагают следующий способ расчета конструкции формы и отливки,
опираясь на опыт проектирования,накопленный на УМПО.
Расчет и выбор машины ЛПД можно проводить только после
выполнения чертежа отливки и расчета литниковой системы.
Выбор машины проводится по необходимому усилию запирания,
которое может быть определено по уравнению Р3 = РПрР» гАе Рз~за"
пирающее усилие машины, МПа; Fnp - общая площадь проекции на
разъем отливок с литниковой системой, м2; р - удельное давление
прессования, МПа.
Необходимое удельное давление прессования определяется по
табл.34 (в разделе 3.2).
Площадь проекции отливки рассчитывается по формуле
' Гф^" "** 'ЛИТ "*" ' ПрОМ "** 'Пр. ОСТ»
где L - длина отливки, м; В - ширина отливки по плоскости разъема
пресс-формы, м; Рлит - площадь литниковой системы, м2; Fnp0M -
площадь промывников, м| РПр.ост"" площадь пресс-остатка, м2.
Расчет усилил запирания в зависимости от удельного давления и
проекции отливки подробно изложен в разделе 3.2.
После выбора машины нужно определить главные конструктивные
размеры формы. Прежде всего определяют расположение отливок
и литниковых систем относительно камеры прессования. На этой
фазе проектирования определяют также расположение промывников
и вентиляционных каналов. Исходя из этого определяются габариты
вкладышей. На рис.31 показано расположение вкладышей,
габаритные размеры вкладышей для машин; с разным усилием запирания
приведены ниже:
В
2~
3-
44
р
loW
н
4
ъ
Усилие запирания, мН Ширина, мм
0,05-1,6 40-60
2-4 60-80
5-6,6 80-100
8-15 100-150
15-20 150-250
Рис.31. Расположение
вкладышей:
1 - обойма-плита; 2 -
формообразующие вкладыши; 3 -
промывники
76

Вкладыши укрепляются в обоймах формы. Размеры обойм должны
быть достаточными для размещения ползунов, гидравлических
вытяжных стержней, направляющих штифтов и других деталей формы.
Окончательные размеры вкладышей определяются также по
типовому нормальному ряду заготовок.
При назначении размеров полости формы, оформляющей отливку,
должна учитываться усадка сплава, которая в зависимости от
количества стержней и конфигурации отливки может быть свободной,
затрудненной и сильно затрудненной.
Воздух, который находится в полости формы и в камере
прессования, а также газы, выделяющиеся из жидкого металла и смазок, должны
по возможности, быстро удаляться из полости формы. Отвод воздуха
происходит через вентиляционные каналы, расположенные в разъеме
форм, а также между подвижными и неподвижными деталями формы.
Качество отливки в существенной мере зависит от выбора и
поддержания температуры формы во время ее эксплуатации. При низкой
температуре возникают такие виды брака, как незаполнение формы,
неспаи и "мороз". Если температура формы излишне высокая, то
возможны утяжины в местах скопления материала и вздутия, чаще
всего у горячих стержней.
Оптимальную температуру формы поддерживают охлаждением или
(реже) нагревом. Температура формы зависит от температуры
заливки и применяемого литейного сплава.
Для охлаждения форм в них сверлят охлаждающие каналы обычно
диаметром 6-10 мм и шлангами соединяют с охлаждающей водой или
другими средствами охлаждения. Каналы сверлят на глубине 15-20 мм
от поверхности форм. Если канал переходит через полость контакта
деталей, то в том месте ставятся переходные трубочки.
Рекомендуемые температуры формы (°С) для горячекамерных (f)
и холоднокамерных (2) машин приведены ниже:
Сплавы 1 2
Цинковые...» 180-200 170-200
Al-Si 180-200 250-280
Al-Mg 180-200 240-270
Al-Si-Cu 180-200 230-260
Cu-Zn 180-200 320-350
Наиболее интенсивно охлаждаются места скопления расплава,
а также большие стержни, которые в этом случае делаются
пустотелыми. Величины форм и отливок подбираются так, чтобы жидкий
металл при нормальном цикле работы подогревал форму, а
поддержание температуры осуществлялось за счет ее охлаждения. Если
отливки малы, а теплосодержание формы велико, то необходим
подогрев формы.
77

Выбор интервалов для форм литья под давлением оказывает самое
большое влияние на экономичность процесса. Качество этих
материалов определяет стойкость формы. Известно, что изготовление
формы очень дорого и трудоемко. Стали, которые служат для
изготовления оформляющих вкладышей и других деталей, соприкасающихся
с жидким металлом, должны обладать стойкостью против
химического воздействия расплава, стойкостью против изменения размеров
после термической обработки, высокими прочностью и ударной
вязкостью при высоких температурах, низким коэффициентом теплового
расширения, высокой теплопроводностью, хорошей
обрабатываемостью.
При этом установлено, что наибольшее влияние на стойкость форм
литья под давлением оказывает теплопроводность стали.
Применяемые до сих пор вольфрамовые стали имеют пониженную
теплопроводность. Значительное повышение стойкости пресс-форм достигается
при применении молибденовых сталей, которые имеют хорошую
теплопроводность.
Глава 3. ВЫБОР И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МАШИН ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Машина для литья под давлением состоит из двух половин
(подвижной и неподвижной) плит, монтированных на станине (рис.32). Между
этими плитами закреплена пресс-форма, которая в процессе работы
гж
/ 2 J 4 $ 6 7 д 9
/О
Рис.32, Машины с горизонтальной камерой прессования с усилием запирания 20 МН:
1 - пресс-агрегат; 2 - пресс-сток; 3 - пресс-камера; 4 - неподвижная плита
литейной машины; 5 - пресс-форма; 6 - колонна; 7 - подвижная плита литейной машины;
8-механизм выталкивателя отливки; 9-механизм запирания формы;
10-гидроцилиндр запирания; 71 - гидростанция; 12 - станина; 13 - трубопроводы
78

гидравлическим механизмом открывается и плотно закрывается.
При закрытом положении пресс-формы расплавленный металл
запрессовывается под высоким давлением (р =* 20 - 200 МПа),
кристаллизуется и превращается в отливку. Литейная машина раскрывает пресс-
форму, и готовая отливка удаляется либо ручным способом, либо
механическим или автоматическим способом.
Отливки под давлением имеют различную форму и габариты,
отличающиеся минимальными размерами от чертежа детали изделия
(0,5 - 2,5 мм), изготавливаются из сплавов цветных металлов со
строго заданными физико-механическими свойствами* Этим объясняется
многочисленность представленных на внутреннем и мировом рынках
с различными параметрами и многочисленными характеристиками
машин литья под давлением.
Технология литья под давлением нераздельно связана с
дальнейшим усовершенствованием конструкции узлов и агрегатов машин для
литья под давлением. Вероятно, в будущем предпочтение будет отдано:
- более крупным и мощным машинам (усилие запирания 25 МН
и более);
- машинам со ступенчатой и плавной скоростью и давлением
прессования;
- машинам с более высоким давлением прессования (удельное
давление прессования 100 МПа);
- машинам с улучшенной и упрощенной пресс-камерой;
- машинам с улучшенными опорными элементами и узлами пресс-
формы (особенно для больших отливок, например "Блок цилиндров"
автомобильных двигателей);
- машинам с широкой автоматизацией технологических операций
(температурный режим пресс-формы, заливка металла, удаление
отливки и т.д.).
Для массового и крупносерийного производства конструкторам
и технологам следует ориентироваться на изготовление отливок из
алюминиевых, цинковых, магниевых и медных сплавов на
современных машинах литья под давлением. Это наиболее экономичный
способ литья. При проектировании специализированных участков и
цехов литья под давлением парк машин необходимо и целесообразно
устанавливать в соответствии с номенклатурой, технологичностью,
сложностью и массой литых деталей.
Рационализация и повышение эффективности производства,
рентабельность, а также высокое качество отливок обеспечиваются
только при правильном расчете технологических параметров и выборе
правильной эксплуатации машин ЛПД.
Выбор машины для конкретной отливки проводят по основным
параметрам, входящим в паспорт машины, а именно: усилию запирания,
79

давлению прессования (основные технологические параметры),
размеры плит машины, емкости камеры прессования и
производительности.
При этом необходимо выполнить следующие расчеты:
- определить массу отливки;
- определить диаметр камеры прессования;
- установить время заполнения полости пресс-формы;
- определить скорости потока в поперечных сечениях литников;
-определить скорости вытеснения воздуха (заполнения промыв-
ников) через вентиляционных каналов;
- рассчитывать сумму площадей проекций отливки и элементов
литниковой системы на плоскость разъема пресс-формы;
- произвести расчет надежности усилия запирания машины.
По результатам произведенных расчетов необходимо
проанализировать, изучить и сопоставить полученные результаты, выбрать
модели машины и выполнить проверочный расчет условия
нераскрытия пресс-формы при запрессовке жидкого сплава.
3.1. Основные характеристики
процесса литья под давлением
Технологический процесс литья под давлением включает в себя ряд
подготовительных и последовательных этапов. Основными этапами
являются следующие:
подготовка литейной машины и пресс-формы к работе (проверка
запирающих и прессующих механизмов машины, разогрев пресс-
формы до заданной температуры газом и регулирования системы
охлаждения);
подготовка жидкого расплава (плавка металла, рафинирование и
дегазация жидкого сплава, транспортировка готового сплава к
раздаточной печи, регулирование жидкого сплава до заданной
температуры заливки);
подготовка необходимых рабочих инструментов для нанесения
смазки и удаления отливок;
внешний осмотр, очистка и обдувка полости пресс-формы и
нанесение смазки.
Процесс литья под давлением заключается в том, что
расплавленный металл из раздаточной печи заливается механическим ковшом
или нагнетается насосом в пресс-камеру литейной машины, а затем
под действием поршня, перемещающегося в этой камере, через
литниковые каналы заполняет с высокой скоростью полость пресс-формы.
Жидкий сплав подвергается кристаллизации под действием давления
гидросистемы машины и охлаждения вкладышей пресс-формы водой
80

Рис.33. Схема технологического процесса литья
под давлением:
1 - аккумулятор; 2 - гидравлический цилиндр^З -
поршень; 4 - камера прессования; б^стержень
пресс*формы; 6 - неподвижная полуформа; 7 -
подвижная полуформа; 8 - выталкиватель
и образует отливку. Продолжительность кристаллизации зависит от
массы заливаемого металла, скорости охлаждения пресс-формы,
конфигурации отливки и составляет от 5 до 30 с. Происходит
раскрытие пресс-формы и отливка удаляется механическим манипулятором.
На рис.33 показана последовательность операций литья под
давлением на примере наиболее распространенного прессующего
механизма с холодной горизонтальной камерой. Камера устанавливается
отдельно и заполнение ее жидким металлом рассчитано только для
одной отливки. Жидкий металл заливается ковшом или дозирующим
устройством в камеру прессования. После этого рабочая жидкость
(масло или эмульсия) поступает от аккумулятора в гидравлический
цилиндр прессующего механизма, перемещает поршень и
осуществляет заполнение металлом полости пресс-формы. По окончании зат-
81

вердевания отливки из нее извлекается стержень, ось которого
перпендикулярна оси машины, и пресс-форма раскрывается.
Подвижная полуформа отходит от неподвижной полуформы. При этом
выталкиватели удаляют из нее отливку, а поршень возвращается в
исходное положение.
Процесс заполнения жидким металлом камеры
прессования и пресс-формы можно разбить на четыре фазы. На рис.34
приведены кривые изменения скорости перемещения прессующего поршня
и давления рабочей жидкости в цилиндре прессования за время хода
поршня. Если пресс-форма заполняется сплошным потоком, то
изменение давления металла в ее полости будет подобно изменению
давления жидкости в цилиндре. За время т1 поршень перекрывает
заливочное отверстие (| фаза). Скорость поршня небольшая. Значение р1
соответствует давлению, необходимому для преодоления трения в
гидравлическом цилиндре и камере прессования. Период т2 (II фаза)
соответствует заполнению металлом под действием поршня всего
объема камеры прессования, вплоть до литниковых каналов. Скорость
поршня начинает возрастать и достигает максимального значения V2
(на машинах современных моделей возможна еще одна ступень
повышения скорости в период заполнения). Давление р2 больше р1 на
величину гидравлических сопротивлений в камере прессования.
В период времени т3 (III фаза) заполняются литниковая система и
полость пресс-формы. Вследствие резкого сужения потока в питателе
скорость падает до величины V3, а давление р3 повышается. При
меньших значениях максимальной скорости (штриховая линия) давление
Рис.34. Изменение скорости прессующего поршня и давления в цилиндре
прессования за четыре фазы заполнения и подпрессовки
82

во II и III фазах также падает. В момент окончания хода поршня
происходит гидравлический удар вследствие инерционных сил подвижных
частей прессующего механизма; давление возрастает. После
затухания колебаний устанавливается конечное гидростатическое
давление р4 и начинается IV фаза - подпрессовка. Величина конечного
давления зависит от рода сплава, его состояния (вя?кости, плотности),
требований к отливке и других факторов. Она может изменяться от
5 до 500 МПа. Если к моменту достижения давления р4 металл в
питателе остается жидким или, как принято называть, жидкоподвижным,
то это давление>» передается на затвердевающую отливку.
Максимальное усилие подпрессовки должно развиваться
прессующим механизмом машины не в момент начала затвердевания
отливки, а практически сразу по окончании заполнения пресс-формы. При
наличии толстого питателя подпрессовка позволяет ликвидировать
усадочную пористость в отливке и улучшить состояние ее поверхности,
особенно если сплав заливается в жидко-твердом состоянии.
Подпрессовка способствует получению плотных, с минимальной воздушно-
газовой и усадочной пористостью отливок, толщина стенки которых
может достигать 5-8 мм, а также отливок из сплавов, упрочняемых
термообработкой. Это расширяет область применения способа литья под
давлением. При заполнении пресс-формы сплошным турбулентным
или дисперсным потоком подпрессовка позволяет сжать воздушно-
газовые включения во всех сечениях, уменьшает пористость и
повышает прочность литой детали.
Машины для литья под давлением должны иметь механизм подачи
рабочей жидкости в прессующий цилиндр, обеспечивающий заданное
конечное давление при подпрессовке. При необходимости
используют мультиплицирующие механизмы, которые позволяют не только
повысить давление, но и уменьшить величину пикового давления
гидравлического удара.
Заполнение пресс-формы. Пресс-форма заполняется жидким
металлом с высокой скоростью и под большим давлением. Скорость
впуска металла колеблется от 0,5 до 120 м/с, а конечное давление может
достигать 500 МПа. Пресс-форма заполняется за сотые, а для особо
тонкостенных отливок, за тысячные доли секунды. Это позволяет
несмотря на высокую скорость охлаждения металла изготовлять очень
тонкостенные детали. Высокая кинетическая энергия движущегося
металла способствует получению гладкой поверхности отливок.
Установлено, что характер движения металла в оформляющей
полости зависит от скорости впуска, соотношения толщин питателя и
отливки, вязкости и поверхностного натяжения заливаемого сплава,
тепловых условий его взаимодействия со стенками пресс-форм.
Характер движения металла при заполнении камеры прессования
83

подчиняется законам ламинарного и турбулентного движения потока
жидкого сплава, а при больших скоростях потока - дисперсным.
Ламинарное движение металла осуществляется при литье с малыми
скоростями Vnp перемещения прессующего поршня. Ламинарный
характер заполнения способствует повышению плотности отливок,
уменьшению газовых включений и пористости, так как создаются условия
для максимального удаления воздуха и газов из полости пресс-формы.
Ламинарный характер заполнения пресс-формы наблюдается при
низких скоростях впуска металла (менее 0,3 м/с) и отношении толщины
питателя к толщине отливки
tnm:Forn> 0,5 -0,66.
Сплошное ламинарное заполнение можно использовать только для
отливок сравнительно простой конфигурации, изготовляемых из
сплавов с широким интервалом кристаллизации. На основе этого
заполнения разработан новый процесс литья под давлением, так
называемый перспективный акурад-процесс.
Турбулентное движение. При заполнении пресс-формы жидким
сплавом со скоростями впуска 0,5-15 м/с в пристеночных потоках,
образующихся после удара струи о преграду, движение становится
турбулентным. Поступающий в оформляющую полость металл образует
сплошной поток, называемый гидравлическим подпором. Вследствие
вихревого движения жидкого металла в гидравлическом подпоре
происходит захват воздуха и газообразных продуктов сгорания смазки,
которые остаются в затвердевшей отливке в виде раковин размером
0,1-1,0 мм и более. Обычно сплошное турбулентное заполнение
наблюдается когда отношение
*тт'.Ротп>0,25 -0,5.
Объем газов, захватываемых в отливку (У0тл) может быть
определен , по следующей формуле:
Уотл = РотлГ/100,
где Ротл- масса отливки, г; Г- газонасыщенность отливки см3/100 г.
При заполнении жидким сплавом газы захватываются в камере
прессования (V2) и в пресс-форме (V2).
На рис.35 изображена схема заполнения жидким металлом и
газом в камере прессования. Объем газов, захватываемых металлам
в камере прессования, определяют по формуле:
Vx = FK(LT - 1ф) = FK {[LK - (L0TI1 + 1ф)] - L0} =

1-ая сраза-
малая скорость
поршня
до полного
заполнения
камеры
Теоретической
щм$ЯЬ?л?^у"^щ
I
I
1-ой /разе
(без учета
захвата
газов 1Г
у/Ь//////^Л////Л/}////Л
J-T
<-t-L9
i-t.-—
Р^
Фактической,
1-ой фазе
4ZZZZZZZ
%£zzzz£—^\
У//////-
Уг/ф/////£/у;Л;у>;;;;/;;;/Л
-И £
Рис.35. Схема заполнения жидким металлом и газом камеры прессования:
1 - пресс-остаток; 2 - металл отливки; 3 - газы в металле
Можно определить объем газов, захватываемых металлом в пресс-
форме
V2 = V,
отл
Vi.
Выполненный расчет по определению количества газов
применительно к отливке "Блок цилиндров" автомобильного двигателя
"Москвич-^! 2" представлен в табл.31.
В ходе запрессовки жидкого металла пресс-поршнем удаляется
75 % газа и 25 % остается в отливке.
Дисперсное заполнение. Дисперсное заполнение начинается для
жидкого металла при скоростях впуска выше 25-30 м/с и отношении
fmj:F0JS]< 0,25 -0,5.
Таблица 31.. Количество газов, захватываемых в отливку
Объект заполнения
жидким металлом
Камера прессования
Полость пресс-формы
Итого
содержит
ся
3500
6000
9500
Объем газов, см3
удаляется
при литье
1800
5300
7100
остается
в отливке
1700
700
2400
Газонасы-
- ценность
отливки, см3/100 г
10,5
4,5
15,0
85

Расчеты и исследования показывают, что чем выше скорость потока,
тем мельче пористость. При скоростях впуска 100-120 м/с пористость
становится незаметной для глаза. Эта пористость по сравнению с
пористостью, получающейся при турбулентном заполнении, в меньшей
степени влияет на механические свойства литых деталей.
Дисперсное заполнение применяют при изготовлении
тонкостенных отливок сложной конфигурации, так как высокие скорости
впуска и большой запас кинетической энергии струи, а также некоторый
разогрев металла при использовании тонких (щелевидных) питателей,
увеличивают жидкотекучесть сплава и улучшают заполняемость пресс-
формы.
Однако при этом отмечается значительное эрозионное действие
струи на стержни или стенки, способствующее привариванию сплава,
разрушению отливки, а иногда и пресс-формы. Поэтому, если для
цинковых сплавов допускаются скорости впуска свыше 100 м/с, для
магниевых 50-75 м/с, то для алюминиевых и медных сплавов,
обладающих высокой способностью к привару, скорость выпуска не должна
превышать 40 м/с.
32. Расчет технологических параметров машин
для литья под давлением
Определение массы сплава. Габаритные размеры отливок и их масса
ограничены усилием запирающего механизма, размерами камеры
прессования и мощностью прессующего механизма машины.
Основные узлы машины с холодной камерой прессования показаны на рис.32.
Для машины литья под давлением с горизонтальной холодной
камерой масса сплава, заливаемого в камеру прессования,
определяется по следующей формуле:
гДе ^об ~ общая масса сплава, заливаемого в камеру прессования,
кг; М0 - масса отливки, кг; Млп - масса литниковой системы с про-
мывниками и пресс-остатками, кг.
Если масса не указана на чертеже отливки, то она определяется
по формуле:
M0=V0p,
где V0 - объем отливки с учетом прпипусков на механическую
обработку, м3; р - плотность сплава, кг/м3.
Определение диаметра камеры прессования. Заливаемый жидкий
сплав должен заполнять сбъем камеры прессования в пределах 0,66-
0,9. При определении емкости камеры прессования следует
стремиться у меньшению диаметра прессующего поршня, так как при этом сни-
86

жается объем пресс-остатка, повышается давление металла и
стойкость деталей прессующего узла.
Массу жидкого сплава в камере прессования можно рассчитать
по следующей формуле:
После преобразования данной формулы можно определить диаметр
камеры прессования (0Пр,м)
а, */■
Пб
Крл/
где М0б - масса сплава, заливаемого в камеру, кг; К - коэффициент
заполнения камеры прессования сплавом; / - длина рабочего хода
прессующего поршня, м; Р - плотность сплава, кг/м3.
Определение площадей проекции отливки. Сумма площадей
проекций отливки на плоскость разъема пресс-формы определяется по
формуле:
2 Fnp — ^отл + ^лит + м1ром * Hip.ост»
где Ротл - площадь проекции отливки, м2; Fnm - площадь проекции
литников, м2; РПром ~ площадь проекции промывников, м2; Рпр.ост -
площадь проекции пресс-остатка, м2.
Вычерчивается литниковая система отливки. Значения Ротл, Fnm,
Fnpow Рпр.ост определяют графическим способом.
Время 'заполнения. Время заполнения полости пресс-формы
определяет характер кристаллизации отливки. Это значение можно
принимать за модуль кристаллизации. При расчетах рекомендуется время
заполнения принимать от 0,01 до 0,30 с (табл.32).
Время заполнения полости пресс-формы зависит от массивности
отливки, от вида применяемого сплава и технологических факторов,
включая характеристику машины, сложность, отливки, конструкцию
пресс-формы и др.
Таблица 32. Время заполнения полости пресс-формы
Толщина Время Толщина Время
стенки, мм заполнения, с стенки, мм заполнения, с
1,6
1.8
2,0
2,3
2,5
0,01*0,03
0,02-0,04
0,02-0,06
0,03-0,07
0,04-0,09
3,0
3,8
6,0
6,4
0,05-0,10
0,05-0,12
0,06-0,20
ч 0,08-0,30
"■ —*
87

Скорость прессования. Скорость прессования (Vnp) определяет
режим заполнения пресс-формы. Чем выше скорость прессования, тем
с большей скоростью перемещается расплав по литниковым каналам,
тем больше скорость (Увп) впуска расплава в полость пресс-формы.
Высокие скорости прессования способствуют лучшему заполнению
тонких и удлиненных полостей. Вместе с тем они являются причиной
захвата металлом воздуха и образования подкорковой пористости.
При литье алюминиевых сплавов высокие скорости прессования
применяют лишь при изготовлении сложных тонкостенных отливок.
Скорость прессования определяют по формуле:
Vnp=VBi№.
где Vnp - скорость прессования, м/с; VBn - скорость впуска, м/с;
f - суммарная площадь сечения питателей, м2; FK - площадь
поперечного сечения камеры прессования, м2.
Скорость впуска сплава в пресс-форму зависит от толщины стенки,
сложности отливки и значения ^вп(для алюминиевых сплавов
приведены в табл.33).
Удельное давление прессования. Большое влияние на качество
отливок оказывает удельное давление прессования. По мере
повышения его увеличивается плотность отливок.
Удельное давление прессования на металл определяется по
формуле:
P=Pnp/0,785D2p,
где р - удельное давление прессования, МПа; рпр - усилие
прессования машины, МН; Опр - диаметр пресс-поршня, м.
В зависимости от сложности отливки и типа сплава необходимое
удельное давление прессования определяется по табл.34 или рис.36.
Таблица 33. Скорость впуска сплава в пресс-форму
Тип отливки
Тонкостенная (1-3 мм):
простая
сложная
Со средней толщиной стенок (3-6 мм):
простая
сложная
Толстостенная (6-8 мм):
простая
сложная
*■-- -■ ■ - - - .......
Скорость, м/с, для сплавов
жидких
30-40
40-60
6-10
10-20
0,3-0,5
0,3-1,0
кашеобразных
-
-
6-8
8-10
2-3
3-6
88

Таблица 34. Удельное давление прессования
для различных сплавов
Удельное давление, МПа, для сплавов
Категория сложности
алюминиевых,
магниевых цинковых латуни
Простые стандартные детали 25-40 10-20 30-40
Сложные декоративные детали 30-45 20-25
Сложные технические детали 40-60 20-30 40-50
Высокие сложности герметических
деталей 80-100 25-40 80-100
Декоративные детали под
гальванопокрытие - 20-25
О 0,2 ОЛ 0,6 0,8 %0
Площадь проекции детали по разъему пресс-формы, мг
Рис.36. Зависимость усилия запирания от площади проекции детали и удельного
давления для машины с горизонтальной холодной камерой прессования:
А - теоретическая зона; Б - рабочая зона; В - холостая зона. Цифры у кривых -
давление, МН
При отливке деталей рекомендуются удельные давления (сплавы
на основе алюминия), МПа:
Блок 4-х цилиндрового двигателя. 80-100
Подошва утюга 80-95
Шкив для клиновых ремней 60
Тормозной барабан 65-70
Крыльчатка вентилятора 60-65
В табл.35 приведены значения усилия запирания машины ЛПД, при
производстве отливок блоков цилиндров автомобильных двигателей.
89

ЧО
о
Таблица 35. Сопоставление усилия запирания машины ЛПД
при производстве отливок блоков цилиндров автомобильных двигателей
Фирма*
завод,
страна
Рено, Франция
Пежо, Франция
УМПО/оссия
ЗМЗ, Россия
ЗМЗ, Россия
Шевроле, США
Шкода, Словакия
Модель
автомобиля
16
Пежо 20Y
М-412
ГАЗ-24
ГАЗ-366
Вега 2500
Шкода Ю00МБ
Габаритные размеры
отливки, мм (длина,
ширина, высота)
420X542X282,5
425X250X210
465X350X350
511X275X344
587X440X338
—
394X27X326
• Площадь
проекции
отливки,
ма
0,155
0,135
0,210
0,210
0,320
—
0,154
Удельное
давление

прессования, МПа
85
80
89
80
80
—
100
Усилие:
пирания,
за-
МИ
Производство отливок
осуществляется на машинах ЛПД
расчет фактически модель JJPJJJ
17
14,4
19
22,4
34,1
—
20,5
20
15
20
22
22
30,0
16
18
DMKh-2000 Вотан, Германия
Н 1500 Бюллер,
Швейцария
DMKh-2000 Вотан, Германия
Коитмастер Триуальци,
2000 Италия
Костмастер Триуальци,
2200 3000 Италия
Костмастер Костмастер,
1600 США
CZOO 1800Виторлет,
Словакия
Примечанине. Характеристика блока цилиндров: ГАЗ-66 - V-образный, пятиопорный; Шкода 1000 МБ - рядный,
четырехцилиндровый, трехопорный, остальные - рядные, четырехцилиндровые, пятиопорные.

Горизонтальный способ требует более высоких давлений
прессования, чем вертикальный. Наиболее низкие удельные давления
прессования требует способ горячей камеры. Ниже приведены удельные
давления прессования применительно к способу литья, МПа:
Горизонтальный, холодной камеры 20-200
Вертикальный, холодной камеры 15-100
Вертикальный, горячей камеры 10-30
Усилие запирания. В камере прессования при запрессовке
жидкого металла поршень преодолевает гидродинамическое и
гидростатическое противодавление.
Гидродинамическое давление действует в потоке жидкого металла
в процессе заполнения и возникает в результате сопротивления
движения металла при прохождении его через тонкие сечения полости
пресс-формы, обтекания стержней, при поворотах, сужениях и
расширениях потока. В случае отсутствия таких сопротивлений
величина гидродинамического давления в потоке определяется
противодавлением воздуха и газов, удаление которых затруднено из-за
невозможности выполнения вентиляционных каналов большого сечения.
Четкость оформления рельефа и шероховатость поверхности
отливки зависят от кинетической энергии потока, в момент окончания его
движения создается гидродинамическое давление рф на стенки пресс-
формы:
Рф-Рм^п,
где рм - плотность жидкого металла, кг/м3; VBn - скорость потока в
пресс-форме, м/с*
Высокая скорость течения жидкого металла (скорость
впрыскивания) способствует получению тонкостенных крупногабаритных
отливок сложных очертаний. Высокие скорости впуска и потока в пресс-
форме создаются за счет быстрого перемещения прессующего поршня.
Гидростатическое давление. Для преодоления сопротивления
затвердевающей массы металла в тонких сечениях оформляющей
полости, а также сопротивления газов, остающихся в отливке, необходимо
высокое гидростатическое давление. Оно передается от прессующего
поршня через литниковый питающий канал. Чем позднее
затвердевает питатель, тем продолжительнее действие давления. Процесс
передачи гидростатического давления в полость пресс-формы
называется подпрессовкой. Использование утолщенных питателей
позволяет осуществить подпрессовку и питание отливки жидким металлом
в период кристаллизации, что устраняет усадочные раковины.
В момент заполнения металлом на подвижную часть формы
действуют силы давления рм прессующего поршня через расплав и ргу гид-
91

равлического удара, возникающего в цилиндре и в форме в момент
остановки поршня:
Рзап = Рм + Ргу
Усилия прессования и гидравлического удара передаются через
жидкий металл на подвижные части пресс-формы и запирающего
механизма. В практике литья под давлением задается зазор между
полуформами пресс-формы. С учетом необходимого усилил для отвода
массы подвижных частей запирающего механизма (Рпод) формула
приобретает следующий вид:
Рзап = Рм + Ргу + Рпод-
Для расчета усилил запирания рекомендуется формула
Рзап=2Р,
пр
„ м/ /ажРж , аМРм'*\1 0,7в5Р» МПод-Х3
1000
где Fnp - сумма площадей проекций отливки и элементов литниковой
системы на плоскость разъема, м2; рпр - усилие прессования
машины, МН; Vnp - скорость прессования, м/с; аж - скорость
распространения звуковой волны в масле, м/с; ам - скорость распространения
звуковой волны в жидком металле, м/с; д - ускорение свободного
падения, м/с2; Рж - плотность масла в гидросистеме, кг/м3; рм -
плотность жидкого металла, кг/м3; а - длина отливки, по которой
распространяется звуковая волна при гидравлическом ударе, м; Опр - диаметр
пресс-поршня, м; Ротл - площадь поперечного сечения отливки, м2;
Мпод ~ масса подвижных частей запирающего механизма, кг; Х3 -
зазор между полуформами, мм; тгу - время действия гидравличес*
кого удара, с.
При разработке новой и совершенствовании существующей
технологии литья деталей величину усилил запирания машины можно
определять наиболее простым расчетом. В таком случае рзап
определяется по следующему уравнению:
(0,7 -0,8) Рзап = FnpP,
где Рзап усилие запирания, МН.
Площадь проекции отливки рассчитывают по формуле:
^пр = LB + Рлс + Fnp0M,
где L - длина отливки, м; 8 - ширина отливки по плоскости разъема
пресс-формы, м; Рлс - площадь литниковой системы, м2; Fnp0M -
площадь промывников, м2.
92

Необходимо расчетный результат подтвердить. Диаметр камеры
прессованил (D ™рП ) должен быть не меньше минимально
допустимого значения, определяемого из условия нераскрытия пресс-формы
при запрессовке. С учетом этого условия минимальный диаметр
камеры прессованил определяют по формуле:
D^n^1,13VnpnpIFnp/p3ani
где рПр, Рзап - усилил прессованил и запирания, развиваемые
механизмами машины, МН; 2Fnp - сумма площадей проекций отливок,
литниковой системы и пресс-остатка на плоскость разъема пресс-
формы, м2; л - коэффициент, зависящий от скорости прессованил.
Значение п = 1,6-5- 2,5 и возрастает с увеличением скорости
прессованил.
3.3. Характеристика современных машин
литья под давлением
Первый патент на поршневую машину длл заливки металла под
давлением был получен в 1939 г. Г.Бруссом. В машиностроении такие
машины начали применять с 1949 г. длл производства мелких литых
деталей из оловлнно-свинцовых сплавов.
В 60-х годах прошлого века литье под давлением стали применять
длл сплавов на цинковой основе. В поисках повышения
производительности труда ручной привод в поршневых машинах заменяют
пневматическим. В конце XIX века были сделаны попытки использовать длл
поршневых машин литья под давлением алюминиевые, а затем
медные сплавы.
Принцип работы первых машин литья под давлением сохранился
в одном из классов современных машин, получившем название машин
с горячей камерой прессованил.
Современные машины длл литья под давлением по принципу
работы узла прессованил делятся на два класса: с горячей камерой
прессования и холодной камерой прессованил. В свою очередь, машины
с горячей камерой делятся по способу запрессовки металла в форму:
на поршневые и компрессорные.
Поршневые литейные машины могут иметь вертикальную или
горизонтальную камеру прессованил (рис.37). Такие машины с
вертикальной камерой прессования подразделяются на машины с
вертикальной, наклонной и горизонтальной плоскостью разъема
пресс-формы. В настоящее время поршневые горлчекамерные машины с
горизонтальной плоскостью разъема пресс-формы применяют крайне
редко. Преимущество литейной машины с вертикальной камерой
прессования - прессующий поршень хорошо доступен для осмотра, и уси-
93

Рис.37. Расположение плоскости разъема пресс-формы при вертикальной горячей
камере прессования:
а - вертикальное; б - наклонное; в - горизонтальное
лие привода кратчайшим путем передается на металл. Недостаток
ее - для погружения прессующего поршня в металл необходимо иметь
высокий тигель и, соответственно, довольно длинный канал металлоп-
ровода. Такие машины применяются для литья оловянно-свинцово-
сурьмянистых сплавов в полиграфической промышленности.
Машины, в которых движение металла осуществляется под
действием сжатого воздуха, называют компрессорными. Разработанные
в конце прошлого века литейные машины с такой конструкцией были
предназначены для изготовления отливок из алюминиевых сплавов.
Принцип их работы заключается в том, что сжатый воздух давит на всю
поверхность металла в тигле, из которого он поступает по
неподвижному металлопроводу в пресс-форму.
Машина с горячей камерой прессования применяются при
изготовлении отливок из легкоплавких сплавов на основе олова, свинца,
цинка и других металлов с температурой плавления 100-500 ,°С, Такие
машины имеют следующие преимущества: возможна автоматизация
литейного цикла без значительных затрат, выше производительность
труда, меньше потери металла, более стабильны технологические
параметры, лучше качество отливок, выше культура производства.
Из всего многообразия конструкций машин с горячей камерой
прессования наибольшее распространение получили поршневые машины
с вертикальной камерой прессования и вертикальной или наклонной
плоскостью разъема пресс-формы.
Однако они обладают следующими недостатками: чизкая стойкость
прессующего наконечника, камеры прессования и котла, а
компрессорные машины имеют низкую стойкость мундштука. В последнее
время мундштуки изготовляют из тугоплавких молибдено-вольфрамо-
вых сплавов, позволяющих в несколько раз повысить их стойкость.
Машины с горячей камерой прессования отличаются от машин с
холодной камерой только заливочными устройствами. Поршень
(рис.38), приводимый в движение пневматическим или гидравлическим
цилиндром, перекрывая заливочное отверстие, вытесняет металл из
94

Рис.38. Схема машины с горячей камерой прессования:
1 - гидравлический цилиндр; 2 - поршень; 3 - заливочное отверстие; 4 - камера
прессования; 5 ~ тигель; 6 - металлопровод; 7 - мундштук; 8 - рычаг; 9 ~
гидравлический цилиндр запирания машины
камеры прессования в полость пресс-формы. Металл затвердевает,
образуя отливку, а прессующий поршень возвращается в исходное
положение. Незатвердевшая часть металла сливается по каналу
мундштука и металлопроводу в камеру прессования. Камера прессования
заполняется металлом из тигля через заливочное отверстие. После
охлаждения до заданной температуры отливку удаляют из
оформляющей полости. Пресс-форма очищается и смазывается, С момента
закрытия пресс-формы с помощью пневматического или гидравлического
цилиндра и рычагов машина готова к повторению цикла. Машины с
горячей камерой прессования, вследствие отсутствия ручной
операции заливки металла в камеру, могут работать в автоматическом
режиме. Производительность полуавтоматических машин до 250, а
автоматических - до 1000 отливок в час при обслуживании нескольких
машин одним человеком.
Характеристики литейных машин с вертикальной горячей камерой
прессования итальянской фирмы Idra приведена в табл.36.
Машины с вертикальной холодной камерой прессования для литья
под давлением алюминиевых, магниевых и медных сплавов наиболее
широко применяют с холодными камерами прессования, которые
могут быть расположены вертикально или горизонтально. Первые
конструкции таких машин, созданные в 1924 г. фирмой "ЕккегГ'и в 1928 г.
фирмой "Polak", имели вертикальные камеры прессования. Принцип
работы их сохранен в некоторых типах современных машин. Ось
вертикальной камеры прессования (рис.39) расположена параллельно
плоскости разъема формы. Металл, залитый в камеру, удерживается
нижним поршнем выше литникового отверстия, чем предупреждается
самотек металла в полость формы. Нижний поршень начинает опус-
95

Таблица 36. Техническая характеристика литейных машин
с вертикальной горячей камерой прессования фирма Юга (Италия)
Параметры
OL-230 OL-260 OL-2100 OL-2200 0L-2300
Усилие запирания, МН
Рабочее давление, МПа:
предельное
нормальное
Толщина формы, мм:
наибольшая
наименьшая
Размеры плит, мм
Просвет между
колоннами, мм
Диаметр пресс-поршня, мм
Ход подвижного стола, мм
Ход гидровыталкивателя, мм
Наибольшая проекция отливки
при давлении на металл, см8
Наибольшая масса
заливаемой порции цинкового
сплава, кг
Мощность привода, кВт
0,3
6,0
4,1
320
110
0,6
6,0
5,5
400
140
1,0
7,5
9,6
500
180
2,0
12
14,2
550
180
3,0
14,5
18
650
200
445X445 520X520 625x625 /70x770 880x880
292X292
48
240
50
185
335X335
65
290
70
375
395X395 490X490 555X555
75 90 110
360 460 540
90 100 120
625
1250
1875
0,7
11
1,4
15
3,0
15
4,8
18,5
6,0
22
Габариты, м
Параметры
Усилие запирания, МН
Рабочее давление, МПа:
предельное
нормальное
Толщина формы, мм:
наибольшая
наименьшая
Размеры плит, мм
Просвет между
колоннами, мм
Диаметр пресс-поршня, мм
Ход подвижного стола, мм
Ход гидровыталкивателя, мы
3,8X1,3X2,2 4,6X1,7X2,4
0L-2400
4,0
18
22
700
250
975X975
595X595
125
600
1 140
Наибольшая проекция отливки
при давлении на металл, см2
Наибольшая масса
заливаемой порции цинкового
сплава, кг
Мощность привода, кВт
Габариты, м
2500
7
22
0L-2500
5,0
18
27
800
350
4,9X1,7X2,4 5,3X1,9X2,9 5,6x2,0X3,1
0L-2600
6,0
20
27
850
350
0L-2700
7,0
20
39
900
400
1060ХЮ60 1165X11651275X1275
650X650
130
670
150
3125
9
30
700X700
145
750
165
3750
11
30
780X780
165
850
165
4375
13
44
5,9X2,0X3,2 6,2X2,1X3,4 6,9X2^X3,5 7,5X2,3X3,7
96

Рис.39. Вертикальная
холодная камера
прессования:
1 - пресс-форма; 2 -
жидкий металл; 3 -
пресс-камера; 4 - нижний поршень;
5 - верхний поршень; б -
литник; 7 - литниковое
отверстие; 8 - пресс-остаток
каться лишь тогда, когда прессующий поршень приблизится к
поверхности металла. При дальнейшем опускании нижнего поршня
открывается литниковое отверстие, и прессующий поршень
запрессовывает металл в полость формы. После кристаллизации металла
прессующий поршень отводится вверх, нижний поршень срезает пресс-остаток
от литника и выталкивает его из камеры. Пресс-остаток снимается
с нижнего поршня вручную или сталкивается специальным
устройством. Форма раскрывается, отливка с литником вытягивается из
неподвижной полуформы и выталкивается. Нижний поршень опускается в
исходное положение.
Машины с вертикальной камерой прессования отличаются от
машин с горизонтальной камерой лишь конструкцией механизма
прессования. Более того, эти машины создают на базе машин с
горизонтальной камерой и иногда предусматривают даже возможность
замены одного механизма прессования другим в процессе эксплуатации.
Машина CLPO 250/36 имеет холодную вертикальную камеру
прессования. Механизм прессования машин состоит из двух основных
частей: цилиндра прессования и нижнего гидроцилиндра. Цилиндры
прессования современных машин с вертикальной камерой представляют
собой систему, подобную системам цилиндров прессования машин
с горизонтальной камерой, в которой предусмотрены три фазы
прессования. В период первой фазы пресс-поршень движется со
сравнительно небольшой скоростью до соприкосновения с расплавом в пресс-
камере. При этом обеспечивается вытеснение воздуха из камеры
через зазор между поршнем и камерой и предупреждается удар
плунжера и расплава. Вторая (скоростная) фаза - заполнение пресс-формы
расплавом - выполняется аккумулятором, который размещают
поблизости от цилиндра прессования. Допрессовка расплава (третья фаза)
осуществляется на современных машинах чаще всего мультиплика-
97

тором, управляют им так же, как и на машинах с горизонтальной
камерой прессования.
Основное назначение нижнего гидроцилиндра - срезать и удалить
пресс-остаток из камеры. Кроме того, нижний поршень перекрывает
отверстие литниковой втулки при заливке и открывает его в период
запрессовки расплава в пресс-форму. Шток нижнего поршня связан
со штоком гидроцилиндра через специальную муфту с пружиной,
которая обеспечивает такое положение нижнего поршня, при котором
перекрывается отверстие литниковой втулки. При движении
прессующего поршня пружина в муфте принудительно сжимается и нижний
поршень открывает литниковое отверстие.
Применение нижних гидроцилиндров для удаления пресс-остатков
значительно усложняет конструкцию машин с вертикальной камерой
прессования. В результате появляются дополнительные отказы и
ненадежности в работе машин. При эксплуатации машин с вертикальными
камерами затрачивается больше времени на их обслуживание и
ремонт. Кроме того, трудно обеспечить удовлетворительное охлаждение
нижнего поршня и камеры. Выпуск машин с вертикальной холодной
камерой объясняется в основном тем, что в эксплуатации находится
обширный парк пресс-форм для этих машин, и потребители
продолжают их заказывать. Размещение их при реконструкции существующих
цехов требует в два раза меньше площадей, чем расположение
горизонтальных машинах с холодной камерой прессования.
Технические характеристики литейных машин с вертикальной
холодной камерой прессования фирмы "Idra" представлены в табл.37.
Большинство выпускаемых в мире машин с холодной камерой
(до 90 %) имеют горизонтальные камеры прессования. В США машин
с вертикальной камерой вообще не выпускают и не применяют.
Поэтому вновь строящиеся и расширяющиеся предприятия оборудуются
более прогрессивными горизонтальными машинами с холодной
камерой прессования.
Машины с холодной горизонтальной камерой прессования начала
выпускать в 1934 г. фирма "Reed-Prentic" (США). Принцип действия
прессующего механизма такой машины приведен на рис.40. Этот
принцип сохранился почти во всех современных конструкциях машин.
Долгое время считалось, что при использовании горизонтальной
камеры прессования невозможно изготовлять отливки с центральным
литником. Специальное устройство для отрыва литника позволило
ликвидировать этот недостаток. Прессующий поршень имеет выступ
в виде ласточкиного хвоста, окружаемый расплавом. При отходе
поршня выступ удерживает пресс-остаток и отрывает его от центрального
литника. Затем пресс-остаток сталкивается с ласточкиного хвоста
98

Таблица 37. Технические характеристики литейных машин
с вертикальной холодной камерой прессования фирмы Ига (Италия)
Параметры
Усилие запирания, МН
Усилие прессования, МН
Рабочее давление
гидросистемы, МПа
Толщина формы, мм:
максимальная
минимальная
Размеры плит, мм
Просвет между колоннами, мм
Диаметр пресс-поршня, мм
Ход подвижного стола, мм
Ход гидровыталкивателя, мм
Наибольшая масса
заливаемой порции алюминиевого
сплава, кг
Наибольшая проекция отливки
при давлении на металл, см2
Мощность привода, кВт
Масса машины, т
Габариты, м
0L-V100
1
0,25
9,6
500
180
625X625
395X395
75
360
90
1,2
265
15
7
3,25X1,85X3,0
0L-V20O
2
0,35
14,2
550
180
770X770
490X490
90
460
100
1,7
530
18,5
9,2
4,2X2X3,2
QI-V3O0
3
0,40
18
550
200
880X880
555X555
110
540
120
3,0
800
22
13,6
4,5X1,65X3,58
OL-Y400
4
0,6
22
700
250
975X975
595X595
125
600
140
5,0
1065
22
16,2
5,1X2,05X3,97
OL-VfSOO
5
0,7
27
800
350
1060X1060
650X650
130
670
150
8
1355
30
20,0
5,6X2,tX4,2
QL-V6O0
6
0,85
27
850
350
1165ХЦ65
700X700
145
750
165
12
1600
30
23,5
5,8X2,2X4,9
0L-V700
7
1,0
30
900
400
1275X1275
780X780
165
850
165
16
1865
44
31
6,3X2,4X5/

Рис.40. Устройство для отрыва и выталкивания пресс-остатка из горизонтальной
камеры прессования:
1 - выступ в виде ласт<*чкиного хвоста; 2-поршень; 3- пресс-остаток:
4-выталкиватель
выталкивателем и удаляется из камеры прессования через
заливочное окно.
В настоящее время изготовляют машины с холодной
горизонтальной камерой прессования с усилием запирания 0,08-35 МЫ.
Производством машин для литья под давлением занимается в основном
завод "Сиблитмаш" (г.Новосибирск).
Завод "Сиблитмаш" выпускает машины всех типов усилием
запирания более 6,3 МН, Павлоградский завод литейного машиностроения -
несколько моделей машин по индивидуальному заказу с малым
усилием запирания. Современные машины с холодной камерой
применяют в основном для изготовления отливок из алюминиевых, магниевых
и медных сплавов.
На выпуске машин специализируются несколько десятков Фирм
в различных странах. Всемирную известность имеют фирмы "Bilihler"
(Швейцария); "Ига", "Triulzi" и "Ital PresseSpA" (Италия); "Wotarf,
Таблица 38. Техническая характеристика литейных машин, завода "Красная
Пресня"
Модель машины
Показатели
Усилие запирания, МН
Усилие прессования, МН
Ход подвижной плиты, мм
Толщина пресс-формы, мм
Площадь отливки в разъеме пресс-формы,
Ю-4 м2
Наибольшая масса заливаемой порции
алюминиевого сплава, кг
Рабочее давление гидросистемы,
Размер машины, м
Масса машины, кг
МПа
511
0,55
0,10
335
320
200
0,8
12
2,9X1,5X2,7
1900
512
1,2
0,28
450
450
400
1,8
12
2,6X1,51X2,15
3820
513
2,13
0,56
620
600
900
8
12
-
-
100

Таблица 39. Техническая характеристика литейных машин,
выпускаемых фирмой "Полак* (Польша)
Показатели
Усилие запирания, МН
Усилие прессования, МН
Ход подвижной плитьь мм
Толщина пресс-формы, мм
Наибольшая площадь отливки
в разъеме пресс-формы,
10"4ма
Наибольшая масса
заливаемой порции алюминиевого
сплава, кг
Рабочее давление
гидросистемы, МПа
600
07
0,16
310
320
200
07
12
Размеры машины, м 2,3X0,9X2,5
Масса машины, кг
2100
Модель
900
1,2
0,3
450
450
400
1,8
12
2,6X1,7X2,8
4500
машины
2255
2,2
0,55
570
600
900
8,0
12
4,2X1,9X4,6
10500
5065
5,2
0,70
1200
800
1500
12
-
6,7X1,7X4,8
—
Таблица 40. Техническая характеристика литейных машин,
выпускаемых Тираспольским заводом литейных машин
Показатели
Усилие запирания,
МН
Усилие
прессования, МН
Ход подвижной
плиты, мм
Толщина
пресс-формы, мм
Размеры просвета
между колоннами,
мм:
горизонтальные
вертикальные
Наибольшая масса
заливаемой порции
алюминиевого
сплава, кг
Количество
холостых циклов, цикл/ч
5А11
0,4
0,04
180
220*
200
250
0,2
400
5А12
0,63
0,063
242
150-258
250
320
0,4
500
Модель машины
5А13
1,0
0,10
320
170-350
320
400
0,8
400
5А14
1,6
0,16
400
220-400
500
500
2,0
200
МГ200-11
2,5.
0,2
450
450*
445
495
3,15
200

Продолжение табл. 40
Показатели
5А11
Модель машины
5А12
5А13
5А14
МГ200-11
Наибольшая площадь
отливки в разъеме
пресс-формы, 10~4 ма
Рабочее давление
гидросистемы, МПа
Вид рабочей
жидкости гидросистемы
Размеры машины, м
Масса машины, кг
87
135
8,5
450
9.5
680
12
Масло
2,5х
Х1,02Х1,49
1520
Масло
3,07*
Х0,83Х1,85
2500
Масло
3,6х
Х1,0Х1,6
4520
Масло
4,3х
Х1,1Х1,9
5600
Эмульсия
2,4Х
Х1,0Х1,2
7430
* Наименьшая толщина пресс-формы, мм.
Таблица 41, Техническая характеристика литейных машин,
выпускаемых фирмой "Wotan" (Германия)
Показатели -
Усилие
запирания, мн
Ход запирания, мм
Просвет между
колоннами, мм
Размеры плит креп-
ления, мм
Высота формы, мм
Диаметр колонны, мм
Усилие
выталкивателя, МН
Ход выталкивателя,
мм
Усилие прессования,
МПа:
наименьшее
наибольшее
Масса машины, т
Мощность двигателя,
кВт
-700
7
600
720X750
1500X1180
400-900
150
0,22
160
21,5
63
23
37
Модели машины DMKh-
-900
9
710
900X950
1500X1500
450-1050
180
0,37
200
32
80
42
45
-1100
11
800
1000X1050
1600X1650
500-1200
210
0,40
200
35
110
49
45
-2000
20
1000
1200X1200
1850X1860
500-1650
260
0,6
250
63
170
67
60
-2800
28
1200
1400X1400
2290X2270
1400-1400
320
0,8
320
79
200
165
158
102

Таблица 4 2. Техническая характерстика машин литья под давлением
с горизонтальной холодной камерой прессования производства завода "Сиблитмаш"
о
Показатели
Усилие запирания, МН
Ход запирания, мм
Просвет между колоннами, мм
Толщина формы, мм:
наименьшая
наибольшая
Время холостого цикла, с
Наибольшая масса заливаемой
порции алюминиевого сплава, кг
Наибольшее усилие
прессования, МН
Наибольшая скорость
прессования, м/с
Наименьшее время нарастания
давления при подпрессовке, с
Наибольшая производитель-"
ность, цикл/ч
Диаметр пресс-камеры, мм:
наименьший
наибольший
Ход поршня, мм
Удельное давление
прессования, МПа:
наименьшее
наибольшее
Гидровыталкиватель отливок:
ход, мм
усилие, МН
Размеры машины, м:
длина
ширина
Масса комплекта, т
711А1С
6,3
630
750
380
850
12
10
0,66
6
0,02
120
65
110
350
32
200
150
0,2
8,2
2,1
30
71111
8,0
710
850
420
950
13
13
0,78
6
0,02
80
70
120
350
30
210
200
0,34
9,2
2,3
55
71112
10
800
950
480
1060
15
18
0,93
6
0,04
63
75
140
500
23
210
200
0,34
10,0
2,4
60
71113
12,5
900
1060
530
1180
16
24
1-2
6
0,04
50
85
145
600
26
200
200
0,34
11,0
2,5
32
71114
16
1000
1180
600
1320
17
32
1г47
6
0,04
40
95
165
800
37
200
200
0,44
12,2
2,9
100
Модель машины
71115
20
1120
1320
670
1500
18
42
1,86
6
0,04
32
110
170
1000
32
200
250
0,52
13,2
3,0
120
71116С
25
1120
1320
670
1800
20
50
1,86
6
0,04
30
110
170
1000
32
200
250
0,62
13,7
3,7
150
71117С
30
гооо
132U
670
1800
25
50
1,86
6
0,04
27
110
170
1000
36
200
200
0,49
13,7
3,7
170
71117А
30
1000
1320
800
1800
25
42
1,86
5
0,04
17
110
170
1000
32
200
200
0,49
13,7
3,7
167
71118С
35
1000
1320
670
1800
27
50
1,86
6
0,04
25
110
170
1000
32
200
200
0,49
13,7
3,7
180

о Таблица 43. Техническая характеристика машин литья под давлением
■* с горизонтальной холодной камерой прессования фирмы "Biihler" (Швейцария)
Модель машины
Показатели —— u
Н-160В Н-250В Н-400В Н-630В Н-800В Н-1100В Н-2000В
2,85
840X840
550X550
650
200
560
120
0,17
0,3
50-90
1,4-4,5
186-605
1528-471
380
22
10,5
6,5X2,3
4,6
990X990
640X640
780
250
640
145
0,24
0,42
60-110
2,5-8,5
309-1040
1485-442
480
30
16
7,5X2,5
7,25
1210X1210
780X780
950
300
780
175
0,34
0,65
70-120
4,2-12,3
429-1263
1690-574
580
45
27,2
9X2,9
9,2
12
1410X14101570X1570
900X900
1050
330
900
175
0,34
0,65
70-140
4,2-14,4
544-2180
1690-422
580
55
40,9
9,8X3,5
995X995
1150
370
1000
220
0,52
1
90-160
8,9-28,2
763-2414
1572-497
750
95
52
11X4,0
22
2100X2100
1300X1300
1650
800
1300
250
0,65
V
120-180
21-48
1463-3293
1503-668
1000
150
135
14,8X3,5
*1бар = 105Па.
Усилие запирания, МН
Размер подвижной плиты, мм
Просвет между колоннами, мм
Толщина формы, мм:
наибольшая
наименьшая
Ход подвижной плиты, мм
Ход выталкивателя, мм
Усилие выталкивателя, МН
Усилие прессования, МН
Диаметр пресс-поршня, мм
Заливаемая масса алюминиевого
сплава, кг
Максимальная площадь проекции
отливки, сма
Удельное давление прессования; бар*
Ход пресс-поршня, мм
Мощность двигателя насоса, кВт
Масса машины, т
Размеры машины, м
1,8
670X645
435X435
550
150
450
100
0,128
0,175
40-80
0,75-3,0
129-518
1389-347
320
18,5
6,6
5,6X2,2

Таблица 44. Техническая характеристика литейных машин под давлением
с горизонтальной холодной камерой прессования фирмы "ItalPressef (Италия)
' Модель машины
Показатели
Усилие запирания, МН
Наибольшее усилие прессования, МН
Усилие гидровыталкивателя, МН
Минимальная высота пресс-формы, мм
Максимальная высота пресс-формы, мм
Размер плит, мм
Просвет между колоннами, мм
Диаметр колонн, мм
Ход подвижной плиты, мм
Ход центрального выталкивателя, мм
Максимальная проекция отливки при
давлении на металл, см2
Максимальная масса отливки, кг
Количество циклов в холостом ц/ ч
Мощность двигателя насоса, кВт
Масса машины, т
Габариты машины, мм
80
0,8
0,14
0,5
140
420
505X505
310X310
65
275
50
229
1
14
7,5
4,6
1150Х
120
1,2
0,2
0,7
140
420
560X560
360X360
70
275
70
343
1,6
13
7,5
5,5
1210Х
200
2
0,26
0,11
200
550
700X700
430X430
90
400
90
572
2,4
12
11
8
1460Х
300
3
0,35
0,14
220
650
880X880
540X540
110
450
110
-
858
3,5
9
15
12,8
1610Х
Х4147Х1480 Х4147Х1550 Х4904Х1665 Х5689Х1892
400
4
0,46
0,19
250
750
960X960
575X575
125
500
130
1143
5,5
9
18,5
16
1720Х
Х6401Х1950
550
5,5
0,61
0,29
350
850
750
7fi
0,72
0,34
400
950
1060X10601255X1255
640X640
135
575
160
1572
10
7
22
21
1800Х
Х7080Х2168
775^775
165
675
170
2143
13
6
30
31
2360Х
Х7988Х
Х2320
Модель машины
Показатели — '
900 1100 1350 1750 2200 3100
Усилие запирания, МН 9 11 13,5 17,5 22 31
о Наибольшее усилие прессования, МН 0,89 0,98 1,11 1,4 1,75 2,10

о
ON ,
Показатели
Усилие гидровыталкивателя, МН
Минимальная высота пресс-формы, мм
Максимальная высота пресс-формы, мм
Размер плит, мм
Просвет между колоннами, мм
Диаметр колонн, мм
Ход подвижной плиты, мм
Ход центрального выталкивателя, мм
Максимальная проекция отливки при
давлении на металл, см2
Максимальная масса отливки, кг
Количество циклов в холостом ц/ч
Мощность двигателя насоса, кВт
Масса машины, т
Габариты машины, мм
900
0,46
450
1100
1500X1500
960X960
180
850
190
2572
15
5
44
48
2450Х
I
Ткю
0,46
450
1100
1500X1500
945X945
195
850
190
3143
23,5
5
44 .
51
2650Х
Модель машины
1350
0,50
450
1200
1650X1650
1010ХЮ10
220
950
210
3858
27
4
44
63
2850Х
1750
0,65
700
1600
2100X2100
1320X1320
280
1200
300
5000
34
4
74
140
3520Х
X893QX2600 Х9630Х2600 Х10170Х2850 X128QX345Q
2200
0,65
750
1650
2100X2100
1300X1300
300
1400
300
6286
41
3
74
148
3520Х
X128QX3450
i (родолжение таол.^ч
3100
1,00
750
1900
2450X2450
1550X1550
340
1650
350
8858
80
3
110
220
3920Х
Х1460Х3870

"Weingarten", "Gries Sohn" (Германия); "Lester" "Kux", "Cast-moster"
и "Clevelard" (США); "Vigorlat" (Словакия); "Ресо" (Англия); "Toshiba
Khi-Khai" (Япония) и др,
Фирмы "Lester", "Idra", "Triulzi", "Bjihner", "Toshiba Khi-Khai"
специализируются на выпуск литейных машин с усилием запирания 0,04-
35 МН и производят их в течение 30-50 лет; они имеют свои дочерние
предприятия в странах Европы и Азии. Например, швейцарская фирма
Biihner организовала выпуск машин литья под давлением в Индии.
Технические характеристики машин некоторых фирм, представлены
в табл.38-44.
3.4. Установка и крепление станины на фундаменте
Качество и надежность работы машины литья под давлением в
значительной степени зависят от правильной установки ее на фундамент.
Фундамент дает возможность равномерно передать на большую
площадь грунта нагрузку от массы машины и от динамических нагрузок
при ее работе.
Для того чтобы обеспечить бесперебойный режим работы машины,
ее следует тщательно выверить и в достаточной мере хорошо укрепить.
В вертикальном направлении едва возникают дополнительные
динамические силы, в горизонтальном направлении они довольно сильны
и доходят до 11 -Ю4 кН.
Установка и крепление станины на фундамент. Для крепления
станины на фундаменте фирма"\л/о1ап" рекомендует следующие методы:
- установка при помощи анкерных болтов и регулирующих винтов
(рис.41,а);
-установка при помощи анкерных болтов, выравнивания
клиньями и подливкой раствора бетона (рис.41, б);
* установка на клиньевых башмаках (фиксаторах).
Первый метод вполне достаточен для укрепления и выверки
небольших машин с усилием запирания до 4МН. При этом следует
обязательно учесть, что после заливки анкерных болтов последние
разрешается притягивать только тогда, когда полностью затвердеет бетон.
Под установочными винтами должна быть расположена стальная плита.
Второй метод применяется при установке более крупных машин,
если несущая способность установочных винтов не выдерживает
большую нагрузку. После заливки анкерных болтов и полного
затвердевания бетона, машина точно выверяется при помощи монтажных клиньев.
Между фундаментом и машиной остается достаточно большая щель,
которую заливают бетоном.
Недостатком этого метода является то, что нет возможности
последующего дополнительного регулирования положения станины.
107

Рис.41. Установка и крепления станины на
фундаменте:
а - винтами и анкерными болтами; б -
анкерными болтами и выравнивающими
Установка на клиньевых башмаках (фиксаторах) позволлет точную
выверку машины. Дополнительная регулировка всегда возможна.
Одновременно фиксаторы создают достаточное сопротивление
боковым усилилм. Этот вариант крепленил станины лвллетсл наилучшим,
но одновременно и самым дорогостоящим.
Конструктивные размеры анкерных болтов и габариты фундамента
для их заливки представлены в табл.45.
На фундамент пресс-агрегат машины DMKh-ЭОО монтируется на
отдельной от машины станине и имеет уменьшенные габариты.
Заводом "Сиблитмаш" рекомендуются другие варианты,
варианты.
Для установки и регулированил по вертикальной плоскости
станины машины А71117 предусмотрены 22 отверстил под болтами МЗО.
Эти отверстил просверлены по линии контура отверстий под анкерные
болты со смещением на 90 мм. Регулирование положенил станины
Таблица 45. Элементы крепления фундамента
м
До 4
4-10
10-20
20-30
35
ашины с усилием
запирания, МН
Размеры
болтов
М
12
16
20
30
33
А
150
250
300
500
600
анкерных
мм
Б
70
90
100
150
150
а
100
120
150
200
220
Габариты фундамента
под заливки болтов, мм
L
160
200
250
320
340
В Н
60 140
70 240
80 290
125 400
150 500
108

Рис.42. Конструкция крепления
торцевых упоров:
1 - фундамент для упора; 2 -
анкерные болты; 3 - плита;
4-упор (косынка);
5-регулирующий болт; б- станина
машины; 7- отверстие под
регулировочный болт
по горизонтальной плоскости осуществляется болтами на торцевых
упорах (рис.42).
Защита фундамента от масла. Масло, используемое в
гидросистеме машины, является всегда вредным для бетона. Поэтому
рекомендуется предохранить фундамент от выступающего наружу масла.
Для нормального выполнения фундамента достаточно нанести
защитный слой из пригодного изоляционного материала. Хорошо
зарекомендовал себя способ защиты,пременяемый на Уфимском заводе
автомобильных моторов - укладка по периметру специального
металлического желоба для стека масла в колодец. При установке машины
в многоэтажном здании рекомендуется применять маслоуловитель
ные защитные ванны.
Фундамент выполняется в виде монолита из железобетонной
конструкции (рис.43).
Расчет фундамента начинают обычно с составления расчетной
схемы и определения величин и координат точек приложения сил,
действующих на фундамент (табл.46-47). Точный расчет возникающих
динамических нагрузок из-за сложности влияния многих факторов не
возможен. Поэтому динамические нагрузки обычно приводятся к
эквивалентным статическим.
При возвратно-поступательном движении эквивалентную
статическую нагрузку необходимо принять равной двух- и трехкратному
значению усилил запирания машины.
На основании компоновочного чертежа, в котором указываются
общие и монтажные габаритные размеры литейной машины, о пред е-
109

Контур для установки
Станины
Рис.43. Фундамент для
установки станины машины литья под
давлением мощностью более
20 МН
Таблица 46. Распределение нагрузки на фундамент
при горизонтальном расположении камеры прессования
(усилие запирания машины 1,6-5 МН)
Параметры
Опорные статические силы, кг
(точка А)
Силы на точки крепления, кг:
В
С
D
Горизонтальная сила, кН
(точка рг)
Масса машины, кг (Q)
DMKh-160
3380
-
-
2550
4000
5930
Модель машины
DMKh-280
4700
4100
-
950
8000
9750
DMKh-400
5700
6300
-
1500
9000
13500
DMKh-500
4800
5000
4200
3000
1100
17000
ляют расстояния между отверстиями под фундаментные болты и
размеры фундамента в плане. При этом контур фундамента максимально
упрощают.
Расчет габаритных размеров и устойчивости фундамента. Масса
фундамента определяется по эмпирической формуле:
Оф = Кф(Зст +КдРзап»
110

Таблица 47. Распределение нагрузки на фундамент
при горизонтальном расположении камеры прессования
(усилие запирания машины 7-28 МН)
Параметры
Опорные статические силы на
точки крепления, кг:
А
В
С
D
Е
Горизонтальная сила, кН (рг)
Масса, кг (Q)
Модель
-700
5000
6200
7500
2300
-
1500
24300
> машины DMKh
-900
7000
-
7900
8000
4000
3200
44500
-1100
7400
7200
7800
6800
3900
40000
52000
I
-1600
1100
11000
12000
12000
10000
50000
70000
-2000
13500
13500
17000
14500
13500
50000
87000
-2800
23500
21500
22000
21000
24500
110000
170000
где (5ф и QCT - масса фундамента и машины, кг; Кф - эмпирический
коэффициент для машины с динамической нагрузкой, Кф = 2; Кд -
коэффициент динамических нагрузок, Кд = 2*3; рзаП - усилие запирания
машины, МН.
Высота фундамента. Для расчета высоты фундамента
рекомендуется формула:
При расчете рекомендуется принять припуск от крал станины в
зависимости от ширины станины - "в" = (0,1-0,2) Вс, a L = 2Б. В
зависимости от габарита машины для определения высоты фундамента
рекомендуется также следующая эмпирическая формула
Н L
где L - длина машины, м; 6С - ширина машины, м; о°ж - прочность
грунта на сжатие, МПа; (Эф - масса фундамента, кг.
Принятая высота фундамента должна быть больше глубины
промерзания грунта в данной местности на 0,5-0,8 м.
Под станинами прокладывают водопроводы для охлаждения. Для
этого в фундаменте предусмотрены сквозные каналы.
Определив геометрические размеры монолитного фундаментного
блока, сравнивают величину среднего давления фундамента на грунт
о2 с допустимым аЯ по формуле
<аЯ,
oz=-
гср
111

где pz - сумма всех вертикальных сил, действующих на фундамент
со стороны машины с учетом приведенных динамических нагрузок.
Коэффициент ос для машин составляет 0,8-1,0; в зависимости от
грунта, его пористости и заполнения водой варьирует в пределах (1-
6)105Н/м3.
В заключение проверяют устойчивость фундамента от
опрокидывания вокруг ребер, вычисляя соответствующие коэффициенты
устойчивости:
Куст^ -
Куст^ -
Муст*-
MonpL
муств
MonpS
_ (SPz+Qp)0,5L
■~ (Мх+2руНф)
(2р2+°ф)0,58
tfgg
Pr
rr
(Му+1рхНф)
где MycTL, Мопр6 - моменты устойчивости и опрокидывания по длине
и ширине фундамента, соответственно. Коэффициенты устойчивости
должны быть Куст > 1,8*2.
Расчет прочности торцевых упоров станины. При работе машины
литья под давлением возникают силы в горизонтальном направлении
(рг). Величина их в зависимости от модели машины может доходить
до 11-104кН. Чтобы противостоять такой горизонтальной нагрузке,
на станины устанавливают торцевые упоры (см.рис.42). Значения
горизонтальных сил, возникающих
при работе литейных машин
модели DMKh фирмы "Wotan",
приведены в табл.46 и 47 и на рис.44.
Допускаемое усилие р для
угловых фланговых швов
рассчитывают по формуле:
р=2.0,7.Щт],
где к - катет шва, м; L - длина
шва, м; [т] - расчетное
сопротивление срезу,
Н/м2.
Рис.44. Схемы распределения
нагрузки на фундамент
литейных машин с усилием
запирания 1,6-5 МН (а) и 7-28 МН (б):
1 - фундамент для станины
механизмов запирания и
прессования; 2 - фундамент для
станины механизма прессования
3
L
у с в
V//,
22^
//
А
Л.
22
!
112

Таблица 48. Значение S и к для конструкции упоров
Усилие запирания, МН Толщина косынки. S , мм Катет шва, К, мм
До 6,3 10 4
6,3-10 10-15 5-6
10-25 15-30 6-10
25-35 20-50 10-20
При коэффициенте 0,7 расчет ведется из предположения разрушения
шва по перпендикуляру к гипотенузе равностороннего
прямоугольного треугольника.
Упор монтируют или в комплексе фундамента машины, или на
самостоятельном фундаменте (рис.42). Упор (косынка) привариваетсл
к фундаментной плите. Горизонтальное перемещение станины при
регулировке осуществляется болтами.
Конструкция упоров работает на срез. Поэтому расчет прочности
упоров Т-образной формы двухсторонним швом сводится к
определению размеров косынки (длины L, толщины S).
Максимальное усилие рассчитывают по формуле:
р = 2гьОД/-[т],
где п - количество упоров на торце.
Длину косынки определяют по формуле
L = p/2n-0,7fc[4..
Толщину косынки можно задавать в определенных пределах (табл.48).
3.5. Компоновка узлов, систем управления
и теплоэнергетических установок литейной машины
Общая компоновка. Станина. При компоновке машины должны быть
учтены следующие основные требования: ясная обозримая
компоновка и минимальная площадь, занимаемая машиной; возможность
использования унифицированных узлов; возможность введения
элементов механизации и автоматизации основных и вспомогательных
операций; легкая доступность пневмогидравлическим блокирующим
устройством машины; удобство перелива жидкого расплава из ковша
авто-электропогрузчика в раздаточные печи; безопасное проведение
ремонта; придание машине формы, отвечающей нормам
промышленной эстетики.
Основным узловым элементом компоновки является
горизонтально

нал станина, на которой устанавливают механизмы запиранил и
прессованил, подвижные и неподвижные плиты, элементы и узлы
гидропривода и электроавтоматики. На современных импортных и
отечественных машинах используют, как правило, сварные станины
(например, машины модели А71117 завода иСиблитмаш"). Конструктивные
особенности, а также увеличеннал жесткость станины под
механизмами запиранил форм и прессованил обеспечивают длительное
сохранение заданной точности данной машины. При потере
геометрической точности направллющих элементов станин перестает нормально
работать разгрузочное устройство подвижной плиты, быстрее изна-
шиваютсл направляющие втулки и колонки, терлетсл точность машины,
ухудшаютсл условил работы формы, механизм прессованил может
потерять соосность с пресс-камерой и т.д.
В основном при конструировании современной машины
используют общие станины под механизмом запиранил и прессованил. В этом
случае упрощаетсл монтаж машин у потребителя, проще обеспечить
соосность камеры и узлов механизма прессованил. Однако на
крупных машинах применлют раздельные станины под механизмы
запиранил и под механизмы прессованил, например машина DMKh-2000.
В основном это обусловлено технологией изготовления станины.
В рлде случаев используютсл раздельные сборные станины с целью
упрощения перехода от г^ашин с горизонтальной холодной камерой
прессованил к машинам с горлчей камерой, с вертикальной камерой
или к машинам длл литьл под давлением пластмасс.
Внутреннюю полость станин в большинстве случаев используют как
резервуар длл рабочей жидкости гидросистемы (например, машины
фирмы "Wotan" DMKh-700-2000). В этом случае насос и
гидроаппаратуру монтируют непосредственно на станине и тем самым,
уменьшается количество труб и упрощается гидросистема.
Длл современных машин фирмы "Wotan" DMKh-2000 и DMKh-2800
характерна простая, открытая (не спрятанная) система
трубопроводов (рис.32).
Схема компоновки основных агрегатов длл литейного комплекса
машины А71117 завода "Сиблитмаш" представлена на рис.45.
Резервуар или масляный бак монтируют на фундамент разделено от
станины машины.
Компоновки блокираторов и защитных устройств. В зонах доступ-
ностей и обозримых видимостеи необходимо разместить защитные
устройства:
электрические блокираторы длл всех движений друг по отношению
к другу;
кнопку "авария-стоп" длл немедленного останова машины;
114

8000
при установке колош
3600
при установке (popмы
Т
^ ■ . ■
"Л
i
t
-н
'-W-
1S00
«ЕЗ
1&Ш
О л
А Ш
О ж
fcQ£>
_ + + + i + i ++ +
+ + +
А
О
н- -н н- н- ч- Р] ^
0
Рис,45. Схема компоновки агрегатов литейного комплекса машины А71117 (I -
приток воды из циркуляционной системы; И-сток воды в циркуляционную систему;
III - подвод сжатого воздуха; IV - подключение газа; V - подключение в
электросеть):
1 - станина; 2 - упоры; 3 - раздаточная печь (МДН-6А); 4 - площадка обслуживания;
5 - термостаты; 6 - электрошкафы; 7 - масляный бак; 8 - приемный стол для
отливок; 9 - фундамент; 10 - выход колонны
двухручное включение для пуска в действие хода закрывания;
гидравлические блокираторы для неуправляемого хода
закрывания формы;
управляемые вручную кнопки и пневматические блокираторы для
закрывания дверей в передней и задней сторонах машины;
второй пульт управления с задней стороны машины для двухруч-
ного включения безопасной защиты второго оператора.
Компоновка органов управления и тепло-энергетических разводок
и установок. Основные органы управления, которыми постоянно
пользуется литейщик при работе, сосредоточены на пульте управления.
Блок пульта управления крепится на неподвижной плите литейной
машины. Приборы и органы управления периодического пользования
предпочтительнее устанавливать вне машины, на наружных панелях
шкафов электроавтоматики. Между распределительным шкафом и
магнитодинамическим насосом проходит кабельный канал. К
установке термостатированил пресс-формы подходит водопровод.
Электронно-измерительные потенциометры для контроля температуры пресс-
формы монтируются в специальном шкафу электроавтоматики.
115

Большую часть панели пульта занимает пневматическая система
с переключателями и сигнальными лампами. Оператор-литейщик
пользуется ими только при работе в операционном и наладочном
режимах. Направление поворота переключателя соответствует
направлению движения механизма машины. В центре пульта расположен
переключатель режимов. При полуавтоматической работе машины
используют только кнопку "Работа", расположенную в нижней части
пульта. При нажатии ее осуществляется начало цикла и продолжение
цикла после разрыва, если он предусмотрен по циклограмме.
Переключателем "Включено" машина подключается к напорной
гидравлической магистрали, кнопка "Стоп" служит для полного отключения
машины. В верхней части пульта расположены сигнальные лампы
"Форма закрыта", "Ритм цикла" и "Напряжение подано". Несмотря
на наличие пневмотической схемы, пульт перегружен информацией.
В плане компоновки необходимо также предусмотреть возможности
обеспечения проезда авто-электропогрузчиков для перелива жидкого
сплава из раздаточного ковша в тигель МДН-6А (раздаточная печь)
и отвода контейнеров с отливками и возвратом. Необходимо
установить колонки для подключения газа и сжатого воздуха. До запуска
машины в рабочий режим холодные крупногабаритные пресс-формы,
например "Блок цилиндров" и "Картер" автомобильного двигателя,
подогревают газом до заданной температуры. Сжатый воздух
необходим для обдувки пресс-формы и нанесения литейной
разделительной смазки на формообразующие части пресс-формы при помощи
распылителя.
3.6. Механизм запирания литейной машины
Мощность и основные технические характеристики машины
определяются усилием запирания. Поэтому механизм запирания машины
ЛПД является одним из главных узлов. От конструкции механизма
запирания и надежности его работы зависят производительность
машин, качество отливок, условия работы элементов форм, безопасность
труда литейщиков и т.д.
'К механизму запирания современных машин литья под давлением
предъявляются следующие требования: надежное, жесткое и точное
запирание пресс-форм; достаточный ход подвижной плиты; удобный
доступ и достаточное пространство для установки пресс-форм;
достаточный ход и усилие гидроустройств для выталкивания отливок из
пресс-форм; возможность установки крупногабаритных пресс-форм
различной толщины; простота настройки на любую толщину форм и
требуемое усилие запирания; быстроходность; плавное безударное
запирание и раскрытие форм; безотказное блокирование хода закры-
116

5 4 3 2
to
ff~ <ф>
Рис.46. Узел запирания машины литья под давлением:
1 - неподвижная плита машины; 2 - пресс-форма; 3 - подвижная плита машины;
4 - траверса; 5 - ось траверсы; 6 - неподвижная плита звеньев; 7 - цилиндр
запирания^ - поршень; 9 - ползун; 10, 11 - золотники; 12 - колонна; 13 - гайка
тия машины при осмотре, обслуживании и ремонте открытой пресс-
формы литейщиком и слесарем-ремонтником.
На рис.46 показан узел гидрорычажного механизма запирания пресс-
формы современных литейных машин. Основными узлами
механизма запирания машины ЛПД являются: неподвижная и подвижная
плиты механизмов запирания машины, неподвижная плита звеньев;
рычажная система (траверса), оси звеньев, ползун, цилиндр запирания,
колонны и гайки.
Механизм приводится в движение гидроцилиндром и поршнем,
который жестко связан с ползуном рычажной системы. Перемещение
поршня позволяет закрывать и раскрывать полупресс-формы, одна
из которых закреплена на неподвижной плите.
Механизм запирания начинает работать после одновременного
переключения золотников. Рабочая жидкость от насоса или пневмогид-
равлического аккумулятора подается в поршневую полость
гидроцилиндра и туда же поступает жидкость из штоковои полости.
Образуется дифференциальная схема подключения гидроцилиндра,
позволяющая уменьшить,расход жидкости из источника питания по
сравнению с прямой схемой подключения. В конце пути поршня
переключается золотник, происходит слив жидкости из штоковои полости
гидроцилиндра. Возврат механизма запирания в исходное положение
производится также с помощью золотников.
Расчет усилия запирания пресс-форм машин литья под давлением.
Расчет усилил запирания пресс-форм машины весьма сложен и
определение рзап проводится косвенно. Первоначально делают
предварительный расчет усилия запирания рзап и открытия рот, затем
корректируют параметры рычажной системы (длины рычагов, углы
кинематических рычагов, размеры осей, колонн, плит и т.д.).
Условные данные для расчета усилия запирания машины представ-
117

Рис.47. Схема механизма запирания форм машин литья под давлением (рычажной
системы)
лены на рис.47. При расчете межцентровое расстояние осей рычагов
"h" на подвижной плите обычно принимают равным расстоянию
между центрами колонн. Отношение длины рычагов "а" и "Ь" принимают
равным 0,75-0,85.
На современных машинах ЛПД рычаги, как правило, располагают
с некоторым наклоном к горизонтали. Угол наклона Ф принимают
равным 4-6°. Это позволяет получить наибольший ход подвижной плиты
при незначительном увеличении размеров плиты звеньев, хотя
характеристики скоростей и сил практически не изменяются.
Угол наклона а промежуточного рычага к основным принимают
равным 15-20° при использовании рычагов с опорными зубьями,
ограничивающими поворот основных рычагов. При меньшем угле а
конструктивно трудно обеспечить достаточную прочность проушин
основных рычагов без: существенного увеличения габаритных размеров
механизма. При отсутствии опорных зубьев и ограничений хода
ползуна гидроцилиндром запирания принимают а = 0*5°.
Длину промежуточного звена с конструктивно назначают
возможно меньшей. Расстояние а между ближайшими осями трехосного
рычага принимают также конструктивно наименьшим. Угол р принимают
обычно близким к 90°. При таких соотношениях рычажная система
обеспечивает наиболее оптимальные значения усилий запирания и
открытия форм, а также габаритных размеров механизма запирания
в Целом. Следует иметь в виду, что усилие запирания повышается с
уменьшением длины рычага а и угла ос, а также с увеличением
угла р. Ход открытия возрастает с увеличением длины рычага d и
уменьшением угла а.
После предварительной конструктивной проработки параметров
118

рычажного механизма определяют рзап для х в пределах 0-1,2 мм
хода подвижной плиты без учета жесткости системы
"Рычаги-колонны", т.е. под действием приложенных сил в произвольном ее
положении, а затем учитывают эту жесткость.
Определение усилия запирания Q'3 машины в зависимости от хода
подвижной плиты проводится по следующей формуле:
°з т= т=— Рц>
где х- ход подвижной плиты, мм;
l^c + dly-fiR-r); /2 = /9/8;
/5 = 2.f.R; /6 = а/0;
1* = /2Ь/а{а + Ь); /7 = 2fr/R-2fr;
/8 = V2с/0/Я~; /9 = d4-fR-с/7;
рц-усилие цилиндра запирания, кН; определяют по формуле рц =
= 0,0paF, учитывая падение давления газа в аккумуляторе на 10%,
здесь ра - давление жидкости в аккумуляторе, МПа; F- площадь
поршня при прямой схеме подключения, а при дифференциальной -
площадь штока, м ; f- коэффициент трения шарнира рычажной системы
(/=0,13 для стальной оси и брозновых втулок); Я-радиус большой
оси, м; г - радиус малой оси, м.
Литейные параметры рычажной системы, а, Ь, с, d, к, г, Я задаются
конструктивно согласно схемы (рис.47) для каждой конкретной модели
литейной машины.
Расчетные показатели усилил запирания Q3 в диапазоне х = Of 1 мм
изображаются в виде графика (рис.48). В процессе эксплуатации
машин литья под давлением всегда поддерживается зазор между
подвижной и неподвижной плитами пресс-форм в пределах от 0,05 до
0,30 мм.
Для определения усилия запирания вычисляют жесткость системы
"рычаги-колонны" по следующей формуле
0 -/ ! 1Дх/,
\/K/FK+a/Fa + b/Fb/
где Е- модуль упругой колонны, МПа; /к- рабочая длина колонн, м;
FK- суммарная площадь колонн, м2; а, Ь -длины рычагов, м; Fa -
суммарная площадь рычагов длиной "а", м2; Fb- суммарная площадь
119

Q,kH,
f,0 х,мм
Рис.48. Зависимость усилия
запирания от хода подвижной
плиты пресс-формы литейной
машины
рычагов длиной "Ь", м2;
Ах,-интервал варьирования хода
закрытия подвижной плиты формы, мм.
Изучаемый интервал: Ax, = 1-s-0.
Прих/тах = 1мм их/т1п = 0
интервал варьирования Дх, = 1 мм.
При х/тах= 1 мм и x/mln = 1 мм Ах, = 0; тогда Qbl = 0.
Проводим прямую по точкам А и В (рис.48), получаем зависимость
жесткости системы "Рычаги-колонна". Вторую прямую^ проводим
параллельно первой. Вторая прямая является касательной к кривой
Q3. Точка пересечения второй прямой с осью ординат - точка С (Рзац)-
Как показывают эксперименты и расчеты, коэффициент усилия
рычажной системы равен 16-20 для систем с опорным зубом на
рычагах и 22-27 для систем с ограничением хода ползуна за счет
гидроцилиндра. Усилие открытия формы (наименьшее) равно обычно
0,65-0,8 усилия гидроцилиндра на открытие формы. Наименьшее
усилие открытия наблюдается после хода открытия на 30-50 % (с начала
открытия).
Расчетное усилие запирания форм определяется так:
P3an = Kfnpu,
где рц- усилие цилиндра запирания, МН; Ку- коэффициент усиления
запирания, равный 22-27.
Усилие открытия форм Ротк=КуРц> где К°- коэффициент усилия
открытия, равный 0,6-0,8.
После определения рзап и Р0Тю конструктор при необходимости
корректирует усилие гидроцилиндра или параметры рычажной системы.
Окончательные размеры рычажной системы определяются после
проработки и расчета нескольких вариантов рзап и р0Тк с постепенным
приближением к оптимальному по желаемым параметрам литейной
машины.
Колонны и расчет прочности. Литейная машина с холодной камерой
прессования имеет четыре колонны. Колонны одним концом крепятся
120

к неподвижной плите машины, а другим концом закрепляются & плите
запирающего механизма.
Колонны машины А71117 завода "Сиблитмаш", служащие для
запирания пресс-формы литейной машины, изготовляют из стали
38ХМЮА, 38Х2МЮА. Технические требования к основным деталям
запирающего и прессующего механизмов приведены в табл.49.
Рабочую поверхность колонны азотируют на глубину 0,5 мм, полируют до
шероховатости Яа = 0,63 мкм, и после химикотермической
обработки она приобретает твердость HRC 60.
Таблица 49. Технические требования к основным деталям
машины литья под давлением
Наименование
детали
Траверса
подвижная
Ползун
Траверса
звеньев
Траверса
неподвижная
Цилиндр
запирания
Цилиндр
прессования
Цилиндр
мультипликатора
Колонна
Ось
Ось
Втулка
Материал
Сталь 35Л-11
ГОСТ 997-88
Сталь 35 Л-11
ГОСТ 977-88
Сталь 35-11
ГОСТ 977-88
Сталь 35Л-11
ГОСТ 997-88
Сталь 38Х2МЮА
Сталь 38ХМЮА
ГОСТ 4543-71
Сталь 38Х2МЮА
' ГОСТ 4543-71
Сталь 38Х2МЮА
ГОСТ 4543-71
Сталь 38Х2МЮА
ГОСТ 4543-71
Сталь 38Х2МЮА
ГОСТ 4543-71
Бронза
БР АШН-4-4
ГОСТ 493-79
Термическая
обработка
Нормализация
Нормализация
Нормализация
Нормализация
Азотирование
Азотирование
Азотирование
Азотирование
Азотирование
Азотирование
Без
термообработки
Финишная операция,
точность и чистота
Шероховатость V
точность-класс 2
25
Шероховатость V
точность-класс 2
2,5
Шероховатость V
точность-класс 2
2,5
Шероховатость V
точность-класс 2
0,63
Шероховатость V
точность-класс 3
0,63
Шероховатость V
точность - класс 3
0,63
Шероховатость V
точность - класс 3
0,63
Шероховатость V
точность - класс 3
0 63
Шероховатость V
точность-классе
0,63
Шероховатость V
точность-класс 2
1 25
Шероховатость V
точность-класс 2
121

При работе машин колонны подвергаются растяжению от усилия
запирания форм, сжатию от усилия раскрытия пресс-форм и изгибу
от масс подвижной плиты (с сопряженными деталями) и пресс-формы.
На современных машинах предусмотрены, как правило, разгрузочные
башмаки под плитой, поэтому колонны не подвержены существенным
изгибающим нагрузкам (рис.70).
Колонну рассчитывают на растяжение-сжатие при асимметричном
цикле нагружения от номинального усилия запирания (рзап) и усилия
раскрытия форм (Ротк)» равного 10 % от усилия запирания.
При расчете на прочность опасным сечением ее является сечение
не только по резьбе, но и минимальное сечение в месте заделки
колонны в неподвижную плиту. При эксплуатации литейных машин DMKh-
700-2000 в 1970-90/г. на Уфимском заводе автомобильных моторов
обрывы колонн происходили, как правило, по опасному сечению.
Необходимый минимальный диаметр колонны d может быть
определен по формуле
d = V4p3anKKH/3,14[o],
где К- коэффициент, учитывающий натяг резьбы, равный 1,2-1,3;
Кн - коэффициент, учитывающий надежность и прочность колонн,
равный 1,1-1,2.
Этот коэффициент учитывает погрешности в результате
производственно-технического отступления эксплуатации машины
(неравномерный натяг колонн, попадание облоев и других посторонних
предметов между полупресс-формами).
Условие прочности для критического сечения колонны в месте
заделки ее в неподвижную плиту необходимо проверить:
Рк
0==7; *М'"
0,785dK
где [о] = 1000Н/мм2 для стали 38Х2МЮА; рк- усилие^действующее
на одну колонну, кН.
В заключение необходимо выполнить уточненную проверку
прочности колонн по условию сопротивления усталости, так как число
циклов нагруженил достигает за период срока службы машин более
106циклов по условию сопротивления пластической деформации при
перегрузке.
Условия прочности выражаются уравнениями
d-ip ^ / ^-°р"°сж °т
——Е— > / —с—z. • > о тах
п-Ко-Ке V 2 ' n P '
где о _1р-сопротивление разрыву при растяжении, МПа; от- предел
текучести, МПа; ор- напряжение растяжения от номинального усилия
122

запирания, МПа; о сж-напряжение сжатия от усилия раскрытия форм,
МПа; л- коэффициент запаса прочности, принимают л = 1,5 4-1,8; К0-
коэффициент концентрации напряжений. Для колонн может быть
принято 1,8-2,0; Ке- коэффициент, учитывающий масштабный фактор.
Для колонн диаметром более 100 мм принимают Ке = 1,25.
На современных машинах при наличии приводов подналадки чаще
используют трапецеидальные резьбы с отношением диаметра к шагу
резьбы d: s = 15 -5-20. При таких соотношениях создаются наиболее
благоприятные условия статической и усталостной прочности. Для
колонны машины 71111 резьбы Трап 180x8 соотношение диаметра к
шагу резьбы составляет d: s = 21.
Рычажная система. На современных машинах ЛПД используются
многосрезные системы рычагов (4-8 плоскостей среза). Например,
траверса литейной машины DMKh-2000 имеет шесть срезов. При этом
механизмы запирания получаются компактными и более надежными
в эксплуатации, так как улучшаются условия работы трущихся
поверхностей, благодаря более равномерному распределению нагрузок
контактирующих поверхностей.
Для изготовления осей рычагов могут быть использованы
легированные стали 20Х, 40Х, 40ХН, 38ХМ!0А. При ремонте литейных машин
DMKh-700, 900, 1000 и 2000 на Уфимском моторостроительном
производственном объединении для изготовления осей используют только
сталь 38ХМЮА с последующим азотированием. Оси и их термическая
обработка должны быть такими, чтобы обеспечивалась
сравнительно вязкая, но прочная сердцевина при твердом и износостойком
поверхностном слое материала.
Прочность многосрезных осей лимитируют касательные
напряжения сдвига от перерезывающих сил. Влияние нормальных напряжений
от изгиба незначительно и их можно учесть введением поправочного
коэффициента.
Условие прочности осей выражается уравнением
—!*2-<г
хтах"~ 2Fn "** ^cpJ»
где р3 - нагрузка на плоскость среза от номинального усилия
запирания, МН; F- площадь оси, м2; л-число срезов (л = 6, для машины
DMKh-2000); К = коэффициент, учитывающий влияние изгибающих
напряжений; для четырехсрезных осей К = 1,4; для шестисрезных осей
К = 1,3; для восьмисрезных осей К = 1,25.
Напряжения сжатия, возникающие в траверсах, определяются по
формуле:
123

где р3 - усилие запирания, МН; Fp - площадь поперечного сечения
рычагов, м2; [о] - допускаемые напряжения, МПа.
Оси и втулки работают в условиях малых скоростей скольжения
(0,05-0,10 м/с) и больших давлений. Самым опасным в работе
рычажных элементов является задир (схватывание 1-го рода) осей и втулок.
При определенных значениях контактных нагрузок наступает
разрушение масляной пленки, возникают локальные схвачивания трущихся
поверхностей, что в некоторых случаях приводит к задирам осей и
втулок.
При расчете, изготовлении и эксплуатации осей и втулок главной
задачей является обеспечение таких условий, при которых
фактические контактные нагрузки не достигают критических значений.
Критические контактные давления для сталей твердости HRC45 приведены в
табл.50.
Контактные давления для трущейся пары ось (сталь 38ХМЮА) и
втулка (БрАЖН-10-4-4) определяются по формуле:
где р- нагрузка на втулку, МН; cf-диаметр оси, м; /- длина
контакта оси и втулки, м; [q] - допустимое контактное давление, МПа.
Допускаемое контактное давление при условии отсутствия
схватывания определяется по формуле
где Кх - коэффициент запаса износостойкости, учитывающий точность
изготовления и условия работы осей и втулок, Кх = 0,60^-0,95; К2-
Таблица 50. Критические контактные давления для трущихся пар
Материал поверхности Скорость Марка Критическое
трущихся деталей скольжения, смазки контактное
м/с давление, МПа
Сталь 30ХГС- бронза
БрАжМц 10-3-1,5
Сталь 45-сталь 45
Сталь 45-бронза
БрАЖМц 10-3-1,5
Сталь 45-баббит Б83
Сталь 45-чугун
Сталь 45-латунь ЛС59-1
Сталь 45-бронза БрОС5-25
0,1
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,26
ЦИАТИМ-203
МС-20
МС-20
МС-20
МС-20
МС-20
МС-20
18000
10000
20000
14000
11500
16000
20000
124

коэффициент, учитывающий отличие лабораторных условий от
реальных по протяженности контакта, К2 = 0,3 + 1,0; К3- коэффициент,
учитывающий отличие лабораторных условий от реальных по пути
трения, К3 = 0,75 +1,2.
Опыт эксплуатации машин показал, что оптимальным вариантом
является использование пары с бронзовыми втулками и стальными
осями.
3.7. Механизм прессования литейной машины
Главным механизмом современных машин литья под давлением
является узел прессования, определяющий технологические параметры
заполнения пресс-камеры и полости пресс-формы жидким сплавом
и подпрессовки его под оптимальным давлением.
Конструкции механизмов прессования современных машин для
литья под давлением с холодной камерой прессования
предъявляются следующие требования:
создание давлений на металл в камере прессования 20 <f200 МПа
(для вертикального способа 15-М00 МПа);
обеспечение максимальной скорости пресс-поршня до 5-6 м/с с
возможностью плавного ее регулирования на всем диапазоне;
наличие двух-трех ступеней скорости пресс-поршня по пути с
минимально возможными участками переходных процессов и
минимальным колебанием скорости при установившемся движении;
наличие малоинерционного подпрессовывающего устройства,
срабатывающего за сотые доли секунды, при этом пик давления в конце
подпрессовки не должен превышать давления установившегося
процесса более чем на 20-30 %;
возможность плавного регулирования узла прессования по
вертикальной плоскости (бесступенчатая регулировка);
жесткая связь механизма прессования с неподвижными плитами
машины и пресс-формы для обеспечения долговечной работы
деталей камеры прессования и длительного сохранения точности машины;
доступности ко всем конструктивным узлам механизма, удобство
его обслуживания и ремонта. /
На рис.49 приведен механизм прессования современной машины
с холодной камерой. Пресс-агрегат состоит из цилиндра прессования,
мультипликатора, пресс-камеры, стойки и других узлов.
Пресс-агрегат монтирован на отдельной станине.
Цилиндр прессования и закрепленный на его торце мультипликатор
установлены в стойке и могут перемещаться в вертикальной
плоскости по направляющим стойки при помощи гидравлического
подъемника. Жесткость конструкции от перемещения по оси машины обес-
125

Рис.49. Механизм прессования машины с холодной камерой;
1 - пресс-камера; 2 - плита неподвижная; 3 - станина машины; 4 - станина пресо-
агрегата; 5 - мультипликатор; 6 - цилиндр прессования; 7 - телескопические
трубки; 8 - колонки; 9 - стойка регулировочная; 10 - гидравлический подъемник
печивается жесткостью стойки соответствующим креплением
цилиндра прессования относительно стойки после установки его в
требуемое положение по высоте, а также наличием четырех колонок,
соединяющих механизм с неподвижными станиной и плитой машины. Связь
стойки со станиной необходимо предусматривать подвижную, так как
вследствие деформации колонок при работе механизма стойка имеет
небольшие перемещения относительно станины (до 0,5 мм на машинах
мощностью более 20 МН с усилием запирания). При конструировании
механизма прессования необходимо обеспечивать возможность
плавного или ступенчатого регулирования хода цилиндра прессования соос-
но с камерой прессования по высоте Mh" (рис.49).
Гидравлическая схема механизма прессования машины DMKh-2000
фирмы Wotan показана на рис.50. В 1960-65 гг. она считалась самой
современной машиной на мировом рынке. Уфимским
моторостроительным заводом были закуплены машины для производства "Блок
цилиндров" автомобильного двигателя "Москвич-412".
Машины ЛПД оцениваются по системе запрессовки. Возможности
обычных систем с мультипликатором ограничены естественными
пределами. Существенным недостатком этой системы является то, что
она не допускает возможность точной регулировки скорости
изменения давления. Повышение давления влечет за собой существенную
зависимость времени нарастания давления от предварительно
установленной величины напора и скорости пресс-поршня. Низкая скорость
пресс-поршня и наладка на низкое давление замедляют нарастание
126

12
11 10
в 7
□
Wra
V72mZZ&ZZZZS
щ да
fcfr
2Р-Ф
™л
Y^*1®
0/77 насоса
t>
Рис.50. Гидравлическая схема механизма прессования:
t - пресс-цилиндр; 2 - гидравлический подъемник; 3 - магнитный клапан; 4 -
быстродействующий клапан; 5 - мультипликатор; 6 - регулятор; 7 - аккумулятор; В -
поршневой аккумулятор; 9- клапан переключения второй фазы; 10 - стойка; 11 -
колонна; 12 - неподвижная плита машины
давления. В целях улучшения
качества отливок и повышения
производительности машины фирмой
"Wotan" разработан эффективный
способ запрессовки - "Мульти- лх
ект" (рис.51). _ _ П1
Рис.61. Система "Мультиект":
1 - подача жидкости (| фаза); 2 - подача жидкости (и фаза); 3 - поршень
мультипликатора; 4 ~ полость цилиндра пресс-поршня; 5 - пресс-поршень; 6 - трубопровод
управления клапана; 7 - клапан предварительного управления; 8 - клапан
подключении мфазы; 9- дроссель; 10 - полость мультипликатора; 11 - поршневой
аккумулятор давления; 12 - редукционный клапан; 13 - ручной маховик для ограничения
хода; 14 - кольцевая полость мультипликатора; 15 - гильзы клапана; 16 - клапан
подключения и фазы
127

Система "Мультиект" отличается, прежде всего, чрезвычайно
быстрым нарастанием давления, до 0,01 с. в третьей фазе для
эффективного сжатия жидкого металла в пресс-форме. Это дает возможность
в широких пределах регулировать литейные параметры, зависящие
от пресс-агрегата. Намерение давления регулируется по величине,
скорости нарастания и моменту начала нарастания. Давление
удерживается и во время длительной фазы допрессовки. В первой фазе
пресс-поршень плавно приходит в движение, чтобы в процессе
непрерывного ускорения выйти на предварительно заданную
максимальную скорость.
Расчет узлов пресс-агрегата на прочность
Основными узлами пресс-агрегата являются цилиндр прессования,
камеры прессования, колонки и резьбовые соединения крепления на
неподвижную плиту машины и стойку пресс-агрегата.
Расчет прочности цилиндра прессования. В момент срабатывания
аккумуляторов удельное давление в пресс-цилиндре доходит до
максимальных значений. Оно равномерно распределяется по окружности
пресс-цилиндра.
Основной задачей расчета является определение необходимой
минимальной толщины стенки цилиндра.
Для пресс-цилиндра длиной L уравнение прочности имеет вид
Q = [o]f,
где Q- разрывное усилие, кН; f- площадь сечения стенки, мм2; [о] -
допускаемое напряжение на растяжение, МПа.
В результате действия силы Q разрыв цилиндра возможен
одновременно по двум сечениям 1-1 и 2-2.
Разрывающее усилие р пол у цилиндрической поверхности будет
равно давлению на проекцию этой поверхности на плоскость,
нормальную к направлению разрывающего усилия
Q = pDL.
Расчет крепления фланца шпильками. Шпильки для крепления
фланца и мультипликатора нагружаются осевой силой (рпр). Кроме силы
рпр шпильки нагружаются дополнительно в результате затяжки. Эта
величина учитывается коэффициентом затяжки К. В большинстве случаев
величину затяжки шпилек и болтов на практике не контролируют,
поэтому смысл точного расчета теряется. Для приближенного расчета
коэффициент затяжки шпилек принимают К = 1,2 -s-1,3.
Для расчета диаметра шпильки приемлема формула
dUJ^V4pK/n[op]Z,
128

где dm - расчетный диаметр шпильки, мм; Z- количество шпилек; р-
давление рабочей жидкости в гидросистеме, МПа.
Напряжения растяжения, возникающие в шпильках, определяют по
формуле
o = pF/ZFm<[o]9
где F - площадь, на которую действует давление,mivP; Рш - площадь
поперечного сечения шпильки, мм2.
Подставлял полученные значения, получим уравнение
pD = 26[o].
Толщина стенки цилиндра прессования определяется
6>pmexV2[Opl
где б - толщина стенки цилиндра, мм; ртах - давление жидкости в
цилиндре прессования в момент срабатванил мультипликатора, МПа;
DB - внутренний диаметр цилиндра, мм; [ор] - допускаемое
напряжение на растяжение, МПа.
Напряжения растяжения ор, возникающие в стенках гидроцилиндра
прессования, можно подтвердить расчетом по следующей формуле
D2 + D2
где DH и DB - наружный и внутренний диаметры цилиндра, мм; ртах -
максимальное давление жидкости в поршневой полости, МПа.
Максимальное давление жидкости в поршневой полости
достигается в момент срабатывания цилиндра мультипликатора; ршах= 30 МПа.
При расчетах необходимо учитывать потери на трение в уплотнениях
штока и поршня цилиндра прессования и ступенчатого плунжера
мультипликатора, так как эти потери превышают в некоторых конструкциях
10-15 % номинального усилия.
На рис.52 представлены три варианта соединения фланца с пресс-
цилиндром.
Расчет толщины фланца пресс-цилиндра. Разрывающее усилие в
этом случае определяется умножением гидростатического давления
р в сосуде у его крышки или днища на проекцию поверхности этой
крышки на плоскость, нормальную к оси сосуда
где р - удельное давление, МПа.
129

А-А
Рис.52. Соединение фланца с пресс-цилиндром для малых литейных машин
Разрыв фланца может быть по сечению 1-1 и 2-2. Сечение же, по
которому возможен отрыв крышки от цилиндрической части сосуда,
определяется выражением
F=nD6.
Расчет прочности определяется из равенства
Р—~-=п-Овв[о], а
толщина фланца равна
6 = pDB/4[op].
Расчет мультипликатора. При расчете мультипликатора необходимо
определить давление мультипликации, создаваемое поршнем
мультипликатора, в поршневой полости цилиндра прессования и ход
поршня. Ступенчатый плунжер мультипликатора, внедряясь в полость
цилиндра прессования, должен осуществить подпрессовку, т.е.
обеспечить дополнительное перемещение прессующего поршня с
повышенным усилием после окончания заполнения формы. Цель подпрессов-
ки - компенсировать объем усадки расплавленного металла в пресс-
форме и сжать (дополнительно уплотнить) газовые включения за счет
технологической части пресс-остатка.
Давление мультипликации, создаваемое поршнем
мультипликатора в поршневой полости цилиндра прессования, равно:
Рм = 0,9
Ра-Рб
гп.м
+ Рб
где ра - давление жидкости в аккумуляторе, МПа; рм - давление
жидкости в цилиндре мультипликатора, МПа; FnM- площадь поршневой
полости мультипликатора, мм2; Рш - площадь штока поршня
мультипликатора, мм2.
130

Коэффициент мультипликации, т.е. отношение максимального
гидравлического давления в цилиндре прессования после подпрессовки
и до нее, принимают обычно равным 2,5-4. При больших величинах
этого коэффициента могут очазаться недостаточными усилил
обратного хода пресс-поршня и давление в камере прессования в период
заполнения формы до включения подпрессовки. При меньших
величинах механизм прессования получается утяжеленным и затруднено
обеспечение максимальной скорости пресс-поршня.
Ход поршня мультипликатора необходим для компенсации
изменений объема цилиндра прессования и заполняющей его жидкости при
повышении давления в цилиндре до максимальной расчетной
величины.
Ход поршня мультипликатора определяется по формуле (хм,мм)
*.-1-Нт-(й.-*Ь*,-5т-].
fm [ еж \ i тм^кп j
где V0 - объем жидкости в поршневой полости цилиндра
прессования, мм; Еж- объемный модуль упругости жидкости (для масла
1,75-103 МПа); Fn-площадь поршневой полости цилиндра
прессования, мм2; G - наибольшая масса заливаемой порции сплава, кг; ум-
плотность жидкого металла, кг/м3; FKn - площадь поперечного
сечения камеры прессования, мм2; К1 - коэффициент, учитывающий
сжатие жидкого металла с газовыми включениями и его усадку. Для
алюминиевых сплавов К = 0,06; рм и ра-давление жидкости в цилиндре
мультипликатора и в аккумуляторе, соответственно, МПа.
Пресс-камера. Камера прессования представляет собой металлоп-
риемник, где на предварительно поступившую из раздаточной печи
порцию металла действует возрастающее давление, заставляющее
металл заполнять полости пресс-формы за очень короткое время.
Камеры прессования разделяются на горячие и холодные. Горячие
камеры прессования монтируется в котле плавильной печи, из которой
метал для каждой операции поступает в камеру через соответствующие
каналы.
В современных машинах ЛПД алюминиевых и медных сплавов
используют холодную горизонтальную камеру прессования. За каждый
цикл работы машины пресс-камера принимает тепловой и
гидравлический удар, а также происходит эрозионное разрушение от
действия струи жидкого металла при заливке сплава.
В отечественной и зарубежной промышленности пресс-камеры и
поршни для больших машин изготовляют в основном из хромовольф-
рамованадиевых и хромомолибденовых сталей мартенситного
класса с последующей химикотермической обработки HRS 41-46.
Пресс-поршень на всех машинах с горизонтальной камерой прес-
131

без центровки
Азотировать h0,1... 0,1
HRC 60... 65
\S\tjQ2\A\
УтттШЛ
2 L ^^чга
£
70
I
ч
Рис.53. Пресс-поршень
литейной машины DMKh-2000
сования охлаждается проточной водой (рис.53), что уменьшает
приваривание металла к пресс-камере и уменьшает склонность к задирам,
но увеличивает склонность к появлению сетки разгара. Однако
применение одинаковых материалов для трущихся пар не всегда дает
положительные результаты. Так, при литье алюминиевых сплавов
высокую стойкость имели пресс-камеры, изготовленные из
магниевого чугуна марки В450-1,5,и пресс-поршень, изготовленный из стали
3UXMA, подвергнутых химикотермическому сульфоцианированию.
Известен случай (США) при литье алюминиевых сплавов
изготовления пресс-поршня из бериллиевои бронзы, который выдерживает
51000 циклов теплосмен.
Стойкость пресс-поршней при литье "Блок цилиндров" и Картер" на
машинах DMKh-2000 и DMKh-1100 составляет: для стали 2342
(Германия)-^ тыс. ударов, а 4Х5МФС (ГОСТ 5950-73) 2 тыс. ударов. На машинах
CLOO-400 и CLOO-250 при литье мелких деталей чугунные поршни
имеют стойкость 1000 ударов.
На рис.54 показаны пресс-камеры, предназначенные для литейных
машин DMKh-2000 и DMKh-900 фирмы "Wotan". На УМПО
пресс-камеры изготовляют из стали 4Х5МФС ГОСТ 5950-73.
Азотиробать ftO,f...Of2
V\0,05\A\ \ HRC36166
165
Рис.54. Пресс-камера
литейной машины DMKh-
2000
132

Пресс-камеры, изготовленные из стали 2343 (Германия), имели
стойкость 15 тыс. заливов, а из стали 4Х5МФС - 6 тыс. заливов.
Глава 4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЛИТЕЙНОЙ МАШИНЫ
Обычно каждая машина ЛПД имеет индивидуальный гидропривод,
отличающийся компактностью, быстроходностью и
производительностью, достаточной надежностью и малыми потерями.
Гидроприводом называется агрегат, состоящий из приводного
Двигателя, гидропередачи, контрольно-регулирующей аппаратуры,
вспомогательных устройств и блоков управления.
На рис.55 представлена принципиальная гидравлическая схема
литейной машины. Гидропривод обеспечивает нормальное
функционирование пресс-агрегата, механизмов запирания, открытия и
закрытия пресс-формы, выталкивателей и других механизмов. При этом
наибольшую мощность гидроэнергии потребляет пресс-агрегат в момент
подпрессовки металла.
При разработке гидропривода должны быть решены следующие
основные вопросы, существенно влияющие на структуру схемы и
конструкцию отдельных узлов и основных эксплуатационных и
технологических параметров машины: тип рабочей жидкости; возможность
регулирования нарастания до заданной максимальной скорости; обес-
Рис.55. Гидравлическая схема потребителей механизмов машины литья под
давлением:
1 - газовый баллон-гидроаккумулятор; 2 - поршневой аккумулятор; 3 -блок
управления пресс-агрегата; 4 - цилиндр прессования; 5 - неподвижная плита машины; 6 -
подвижная плита машины; 7 - цилиндр прессования ползунов; 8 - цилиндр
толкателей; 9 - цилиндр запирания машины; 10 - роторный насос; 11 - масляный бак; 12 -
дроссель; 13 - магнитный клапан; 14 - клапан
133

печение и регулирование быстрого нарастания давления в момент
запрессовки; удовлетворение требованиям техники безопасности,
санитарно-гигиенических и экологических норм.
При выборе литейной машины следует также учитывать требования,
предъявляемые к машине со стороны службы механиков, а также
ее экономичность, надежность, легкоуправляемость и
универсальность.
4.1. Рабочие жидкости гидросистемы
Жидкость в гидросистеме является рабочей средой, носителем
энергии. С помощью рабочей жидкости гидравлическая энергия от
источника преобразователя передается к гидродвигателю, в связи с чем
рабочую жидкость следует рассматривать как один из основных
элементов гидропривода.
Выбор вида рабочей жидкости зависит от типа привода
(централизованный или индивидуальный), типоразмера машины, стоимости
жидкости, наличия и возможностей специализированных ремонтных
служб. Поэтому к рабочим жидкостям предъявляются следующие
требования: хорошие смазывающие свойства, минимальная зависимость
вязкости в требуемом диапазоне температур, высокая температура
вспышки и низкая температура замерзания; стабильность свойств при
эксплуатации; высокая устойчивость к разрушению при
дросселировании; хорошая теплопроводность и малый коэффициент теплового
расширения; нейтральность к материалам гидросистемы,
особенно к уплотнениям из резины и других материалов; низкая стоимость.
Рабочая жидкость должна иметь высокую стабильность по
вязкости. При уменьшении вязкости жидкости в процессе работы из-за ее
нагрева увеличиваются утечки жидкости через технологические
зазоры в аппаратуре и через уплотнения, меняется режим работы привода,
что снижает качество получаемых отливок. Для повышения
стабильности, например, минеральных масел применяют различные
присадки, которые значительно увеличивают индекс вязкости.
В процессе эксплуатации при многократном дросселировании при
большом перепаде давлений вязкость жидкости, в частности
минеральных масел, снижается, что особенно ярко проявляется в маслах
с присадками. Это объясняется тем, что длинные углеводородные
цепочки, из которых состоят присадки, в процессе работы интенсивно
разрушаются, в результате чего вязкость жидкости может снизиться
до недопустимо малых значений. Одновременно со снижением
вязкости ухудшаются смазывающие свойства жидкости.
Антикоррозионные и смазыващие свойства жидкости определяют
срок службы и безотказность работы аппаратуры и гидросистемы в
целом.
134

Химическая и механическая стойкость жидкости - это способность
ее противостоять образованию пены при попадании в жидкость
воздуха, а также стойкость к окислению, в результате которого
возможно выпадение отложений в виде смол, способствующих загрязнению
гидросистемы. Нагрев жидкости способствует более интенсивному
окислению. Например, при повышении температуры на 10°С
интенсивность окисления минерального масла практически удваивается.
Химическая стойкость в жидкости снижается также при ее
загрязненности механическими примесями.
Способность жидкости к растворению газов должна быть
наименьшей. Влияние полностью растворенного газа на свойства жидкости
незначительно. Однако его выделение в свободном состоянии в
местах пониженного давления приводит к образованию пены, что
нарушает работу насосов и гидроаппаратуры. Положительным свойством
является способность жидкости быстро выделять из своей массы
растворенный в ней газ.
Высокая огнестойкость - основное свойство рабочей жидкости.
Специфика работы машин, определяемая условиями литейных цехов,
возможность пожара, представляющего опасность для жизни
человека, вентиляционной системы и крыши здания цеха, делают это
требование особенно важным. Для пожарной безопасности идеальной
рабочей жидкостью является эмульсия типа "масло в воде".
Огнестойкость жидкости определяется не только температурой вспышки
и воспламенения, но и способностью локализовать очаг загорания.
Такой способностью обладают водно-гликольные составы. Высокой
температурой воспламенения (выше 650 °С) характеризуются
синтетические жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты,
хлорированных углеводородов и фторсиликоновых веществ. Широко применяемые
в гидросистемах минеральные масла обладают наиболее низкой
огнестойкостью.
В табл.51 и 52 приведены характеристики основных рабочих
жидкостей, применяемых в гидросистемах литейных машин ЛПД.
Всем этим требованиям в значительной степени удовлетворяют
минеральные масла, синтетические жидкости водно-гликольных
составов "Промгидрол - П20-М1" и Houghto-Safe 45 N и 1120.
Условия эксплуатации рабочей жидкости весьма сложны. Так,
например, рабочее давление в гидросистеме при работе насосов
составляет 16 МПа, а в момент включения в систему аккумуляторов оно
достигает 30 МПа и выше. Скорость потока жидкости при
дросселировании возрастает до 50 м/с и выше.
Практически рабочая жидкость считается несжимаемой. Однако
при давлении более 10 МПа сжимаемость жидкости следует учитывать.
Сжимаемость жидкости понижает жесткость гидросистемы,
ухудшает ее динамические характеристики. -^

Таблица 51. Основные свойства минеральных масел
применяемых в гидросистемах машин ЛПД
Кинемати- Кислотное Темпера- Темпера-
Плот- ческая число, м* тура тураза-
Марка масла ность, вязкость КОН на вспышки, стывания,
или жидкости кг/м3 при 50 °С, 1 щ выше) °С (не °С (не
сСт (не более) менее) более)
Масла индустриальные
(ГОСТ 20.799-50):
И-5А
И-8А
И-12А
И-20А
И-25А
И-ЗОА
И-40А
И-50А
И-70А
И-100А
Турбинное 7^-22
Турбинное тп-30
ВНИИ НП-403 (ГОСТ 16728-71)
Цилиндровое - 24
(ГОСТ 6411-76)
Цилиндровое - 38
(ГОСТ 6411-76)
Цилиндровое - 52
(ГОСТ 6411-76)
-
-
878
886
-
901
~
910
«■*
-
900
-
-
-
-
-
4-5
6-8
10-14
17-23
24-27
28-33
35-45
47-55
65-75
90-118
20-23
28-32
25-35
20-28
32-44
44-64
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,5
0,7-1,1
-
-
-
120
130
165
180
180
190
200
200
200
210
186
190
200
240
300
310
-25
-20
. -15
-15
-15
-15
-15
-20
-10
-10
-15
-10
-10
-
+17
-5
Примечание. Для цилиндрового масла вязкость определяется при 100 °С.
Таблица 52. Основные свойства жидкостей.рекомендуемых к применению в
гидросистемах машин ЛПД _^
Вязкость
Плот- при + 50 °С Макси-
Жидкость Фирменное ность, мальная
название кг/м3 кинема- услов- темпе-
тичес- ная в ратура,
кая, сСт градусах °С
Водно-гликольный
состав
Тоже
II Я
II Я
» »
II »
Хлорированные
углеводороды
Тоже
Renolin NFi
Huyghto-Safe 620
Eeubsol witzoflamm 2
Eeubsol widzoflamm 4
Ucon Hydrolube 275
Mobil Nyvae 20
Pydraul312
Pydraul A200
1062
1041
1060
1061
1080
1067
1190
1420
21,0
25,4
11,5
30
40,5
29
17
14,5
3,0
4,2
2,0
4
5
4
2,6
2,3
65
65
65
65
65
60
100
150
136

Продолжение табл.52
Жидкость
Хлорированные
ароматические
соединения
Слабохлорированные
эфиры фосфорной
кислоты
Эфиры фосфорной
кислоты
Тоже
п »
Эфир триарил-фос-
фата
Эфир
триарил-фосфорной кислоты
Фирменное
название
Houghto-Safe45N
-
SHF 0303
Houghto-Safe1120
Pydraul F9
Mobil Fyrogard 53
Cellulube 300
Cellulube 220

Плотность .
Вязкость
при +50 *
кг/м3 кинема-
i
1180
1270
1140
1280
1160
1125
1150
тичес-
<ая, сСт
24,6
19,5
24,6
27,0
25,0
35,0
25,0
С

условная в
градусах
3,4
2,8
3,4
3,7
3,4
4,7
3,4

Максимальная

температура,
°С
100
150
150
150
150
150
150
?ш*о
Рис.56. Схема циркуляции гидравлической жидкости в машине:
1 - насос; 2 - масляный бак; 3 - маслонаполнительныи патрубок; 4 - выключатель
уровня масла; 5 - термометр; 6 - масломерныи глазок; 7 - фильтр; 8 - магистраль
холостого хода и циркуляционная линия перепуска масла (управление насосом);
9 - охладительное устройстве (фильтр)
137

Однако перевод гидросистем на эти жидкости трудоемок и требует
больших затрат. В частности, при использовании водно-гликольных
составов необходим подбор материалов сопрягаемых пар в насосах,
отличных от применяемых в насосах, работающих на минеральных
маслах.
Схема циркуляции гидравлической жидкости в литейной машине
показана на рис.56. Замена масла в гидросистеме проводится после
500 ч работы литейной машины, а температура его не должна
превышать 50 °С. Масло фильтруется через тончайший фильтр (ячейки -
5 мкм).
При применении в качестве рабочей жидкости масла обеспечивается
лучшая сохранность всех частей насоса и машины, соприкасающихся
с жидкостью. Чтобы пары масла не могли быть причиной взрыва при
взаимодействии со сжатым воздухом, рекомендуется при работе с
маслом применять в качестве газовой подушки азот.
При работе с эмульсией в качестве газовой подушки может
применяться сжатый воздух, подаваемый из баллонов или от специального
компрессора, установленного в насосном отделении.
42. Гидравлический привод
и расчет производительности насоса
В литейных машинах применяют преимущественно два типа
гидравлического привода - централизованный групповой и индивидуальный.
Под централизованным следует понимать привод, при котором
питание группы машин жидкостью высокого давления осуществляется
от общей насосно-аккумуляторной станции. Индивидуальный привод
характеризуется наличием на каждой машине своего
индивидуального источника жидкости высокого давления.
По первому варианту насосное отделение располагают в
отдельном помещении, и каждый насос обслуживает спаренный с ним
аккумулятор. Жидкость из всех аккумуляторов поступает в сборный
коллектор и от него в распределительный коллектор, расположенный
непосредственно на производственном участке около литейных машин
и соединенный с ним рядом вентилей, открываемых при пуске каждой
машины.
Отработанная жидкость поступает через фильтр в бак-сборник,
установленный на высоте около 2 м от пола, откуда производится
питание насосов. Такое расположение бака необходимо для того,
чтобы жидкость из него к насосам поступала под определенным
давлением самотеком.
При подобной схеме обеспечивается равномерное и
бесперебойное снабжение литейных машин жидкостью высокого давления. Зна-
138

чительное расстояние от насосной (доходящее до 20 м) и ряд
промежуточных сборников не нарушают нормального снабжения рабочей
жидкостью, но путевые потери в некоторой степени отражаются на
величине рабочего давления, регистрируемого непосредственно
около машин.
Очень близкое расположение аккумулятора около машины хотя и
уменьшает трение, но имеет другие недостатки: опыт показывает,
что когда имеется аккумуляторная система с газовой подушкой,
расположенная в непосредственной близости от литейной машины, то
всякое увеличение сопротивления вследствие трения, торможения и
противодавления отражается (из-за сжатия газа в аккумуляторе) на
скорости хода поршня.
При централизованном расположении гидропривода
энергетический агрегат (насос и аккумуляторы) должен удовлетворять следующим
требованиям:
1. Насос должен быть снабжен баком достаточной емкости для всей
отработанной жидкости, поступающей по обратным трубопроводам
от машин. При большом количестве машин целесообразна установка
отдельного сборника с отстойником и фильтром для сбора всей
отработанной жидкости. Из этого сборника жидкость подкачивается в баки
насосов по мере необходимости посредством насоса.
2. Масос должен быть снабжен автоматическим переключателем,
прекращающим подачу жидкости в аккумуляторы при увеличении
давления выше установленного.
3. Аккумуляторы должны быть снабжены автоматической
аппаратурой, прекращающей расходование жидкости при падении давления
ниже допустимого. Это необходимо для того, чтобы сжатый газ
(образующий газовую подушку) не мог прорваться в трубопровод через
чрезмерно понизившийся слой жидкости. Прорвавшийся газ, быстро
расширяясь и проходя по трубам с огромной скоростью, может их
разорвать.
Насосы
В отечественной и зарубежной практике в гидропроводах литейных
машин используют два класса насосов: поршневые с клапанным
распределением (разделяются в зависимости от типа привода на криво-
шипно-плунжерные и эксцентриковые) и роторные.
Поршневые насосы с клапанным распределением, кривошипно-
плунжерные насосы предназначены для работы как с минеральным
маслом, так и с эмульсией и водой. Чаще всего их применяют при труп-
повом приводе, т.е. они входят в состав насосно-аккумуляторной
станции (MAC). В индивидуальном приводе такие насосы используют для
машин большой мощности, где в качестве рабочей жидкости
применяется эмульсия.

Характерной особенностью кривошипно-плунжерных насосов
является их тихоходность из-за необходимости создания условий для
нормальной работы всасывающих клапанов, обладающих большой
инерционностью. Поэтому насосы имеют большие габаритные размеры и
большую массу. Удельная масса (масса, приходящаяся на 1 кВт
мощности) этих насосов очень велика, обычно не ниже 160 кН/кВт.
Трехплунжерный насос с числом оборотов 340 в минуту имеет
производительность 60 л/мин, создает рабочее давление 12 МПа.
Эксцентриковые поршневые насосы предназначены для работы на
минеральном масле вязкостью 20-400 сСт при температуре 10-50°С.
Насосы нерегулируемые, т.е. не имеют в своем составе устройств
для изменения производительности. При изменении частоты вращения
приводного вала производительность насоса меняется
пропорционально изменению скорости.
Насосы типа Н работают с напором на всасывании. Величина
напора должна быть в пределах 11 Па.
Насос Н-403 широко применяют в гидроприводах машин, так как
он позволяет использовать порознь обе полости нагнетания, причем
величины давлений, развиваемых полостями, могут существенно
различаться. В случае раздельного использования полостей коллектор
снимают, а нагнетательные магистрали подводят непосредственно к
полостям. Удельная масса эксцентриковых насосов значительно ниже,
чем кривошипных.
Лопастные (шиберные) насосы. Производительность лопастных
насосов пропорциональна частоте вращения приводного вала. При
использовании этих насосов на частотах вращения ниже паспортных
необходимо в полости всасывания создать небольшой подпор (около
0,05 бар).
Лопастные насосы типа Г12-2 на давление 6 МПа, типа БГ12-2 на
давление 120 бар и Г14-2 выпускает елецкий завод "Гидропривод".
Благодаря широкому диапазону производительности этих насосов
(5, 8,12,18, 25, 35, 50, 70, 100, 140, 200 л/мин) легко подобрать
наиболее целесообразный вариант исполнения насосной установки.
Лопастные насосы выпускаются и в сдвоенном исполнении.
Насосы в таком исполнении предназначены для нагнетания масла в
гидросистему двумя лопатками. Сдвоенные насосы типа Г12-2
изготовляют в различных по производительности комбинациях, а типа БГ12-2
в любой сдвоенной комбинации, но производительностью до 70 л/мин.
Лопастные насосы, сдвоенные с поршневыми насосами типа Г14-2
имеют производительность 5-10 л/мин, а давление 6 МПа.
Производительность поршневых насосов составляет 3,5-8 л/мин, наибольшее
давление 10 МПа.
Расчет производительности насоса. При длительной эксплуатации
140

в результате изнашивания уплотнителей и трущихся деталей
золотников и клапанов гидросистемы и при капитальных ремонтах
прессующих цилиндров возникает необходимость выполнять ряд
проверочных расчетов отдельных узлов на прочность и производительность
насоса гидросистемы. В целях улучшения технологических
параметров часто приходится модернизировать гидравлические схемы узлов
машины, что не обходится без достоверных расчетов.
При работе машины в момент подпрессовки наибольшую мощность
гидроэнергии потребляет пресс-агрегат. Поэтому расчет
производительности гидромашины и выбор мощности гидронасоса и
электродвигателя необходимо произвести для данного агрегата.
Силовой цилиндр пресс-агрегата является объемным
гидродвигателем возвратно-поступательного движения, преобразующим энергию
жидкости от работы насоса в кинематическую энергию
перемещающегося поршня (рис.55,57,58).
Объем рабочей жидкости за один цикл работы пресс-поршня
составляет
ло2 L
где D - диаметр поршня пресс-агрегата, м; h - ход поршня, м.
Поршень за цикл работы пресс-агрегата проходит путь h за время
т?равное
T = h/ymax.
Удельный расход жидкости составит
fl= Q = лР2 h h nP2h2 *
4 т 4 VPax ушах »
где V™ax - максимальная скорость пресс-поршня, м/с.
Часовой расход рабочей жидкости для работы пресс-агрегатаг
составит
Qnn = 3600q/,
где / - количество циклов работы машины за 1 ч.
Подставляя значение q в формуле, получим часовой расход жидкости
Qnn = 3600nD2h2//Vnmax.
Необходимый объем рабочей жидкости для
возвратно-поступательного движения цилиндра можно записать по следующей формуле:
QmK^QH,
141

где QH- производительность насоса,м3/ч; К- поправочный
коэффициент К =1,5* 2,0.
Расчетная производительность роторного насоса определяется
по формуле:
где От.и - теоретическая производительность насоса, ма/с; VpM
-рабочий объем насоса, м3/об; п - частота вращения вала насоса, об/с.
Значение п выбирается по числу оборотов предполагаемого
приводного двигателя. Наиболее широко применяемые в промышленности
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют
синхронные числа оборотов 750,1000,1500,3000 об/мин.
Как правило,для малых машин (рзап ** 6 МН) устанавливается один
насос, а для средних и больших машин два или четыре насоса, причем
на один двигатель могут спариваться по два насоса (рис.57).
о/
flE3f§
Рис.57. Размещение
гидравлических механизмов на станине
литейной машины DMKh-2000:
1 - насос; 2 - охладитель
жидкости гидросистемы; 3 -
электромагнитный золотник; 4 -
цилиндр запирания
При работе насоса под давлением некоторая часть рабочей
жидкости утекает через зазоры соединения золотников, клапанов обратно
в бак. Тогда действительная производительность насоса будет:
Qh = tUQt.h-AQh),
где ДОн- утечка рабочей жидкости, которая определяется поправкой
объемного к.п.д. насоса; ц - коэффициент полезного действия насоса
0,7-0,85.
Расчет гидравлической системы
1. Необходимая мощность рабочего поршня пресс-агрегата
определяется по формуле:
142

где р - создаваемое давление в гидросистеме, МПа; р - удельное
давление в системе, МПа; F- эффективная площадь пресс-поршня, мм2.
2. Расход рабочей жидкости (масла) рабочего цилиндра:
где h- ход поршня, м; Q- расход масла, м3; F- полезная
площадь, мм2.
3. Скорость рабочего поршня или скорость потока масла в
трубопроводе:
V=Qp.1000/60F,
где V- скорость жидкости, м/с; Qp- количество подачи жидкости
насоса, л/мин; F- полезная площадь (сечение трубы), мм2.
4. Необходимая мощность одного гидронасоса:
Л/ = рОр/450л,
гдер - рабочее давление, МПа; Qp - количество жидкости, подаваемой
насосом, л/мин; ц - коэффициент полезного действия.
5. Количество ходов цилиндра в минуту:
n = Qp/Q2,
где Qp - количество подачи жидкости насоса, л/мин; Q2 - расход
масла всех рабочих цилиндров, л/мин; л- количество циклов цилиндра,
ц/мин.
4.3. Конструктивные и гидравлические схемы
механизмов машин
Современные машины ЛПД имеют следующие основные гидравличес-i
кие узлы и механизмы:
блок управления насосами (рис.бв);
блок управления запирающих механизмов;
блок управления прессования и подпрессовки;
блок управления закрывания и открывания полуформ и
манипуляция стержней пресс-форм.
Перечисленные механизмы машины ЛПД работают от действия
гидродвигателей, состоящих из гидродвигателей вращательного
движения (роторные насосы) и поступательно-возвратного движения
(гидроцилиндры).
Оба типа двигателей считаются основным узлом для безотказной,
надежной и производительной работы литейной машины. Основные
гидравлические механизмы литейной машины закрепляются на
станине машины с тыльной стороны (рис.59).
143

Рис.58. Блок управления насосами машины DMKh-900:
1 - электродвигатель; 2 - насос низкого давления; 3 - насос высокого давления;
4, 9- клапаны предохранительные; 5 - обратный клапан; 6 - фильтр; 7 - двухпози-
ционный клапан; 8 - золотник
Рис.59. Блок управления открытия и закрытия пресс-формы и стержней и толкателей:
1 - цилиндр открытия и закрытия ползунов пресс-формы; 2 - цилиндр толкателей;
3 - дроссель и магнитный клапан; 4 - магнитный клапан; 5 - дроссель с обратным
клапаном
Гидросистема механизма запирания машины
Рабочий цикл литейной машины (рис.60) начинается с момента
включения электродвигателя и гидравлических насосов. Рабочая жидкость,
проходя в гидрораспределитель, золотник и дроссель, поступает в
рабочий гидроцилиндр.
Пресс-поршень под давлением жидкости перемещается и при по-
144

EEHZKfc
[2ЕИх
^
2
Рис.60. Блок управления запирания механизмов машины:
1 - цилиндр запирания; 2 - гидрораспределитель; 3 - электромагнитный золотник;
4 - регулируемый обратный клапан; 5 - напорный золотник; 6 - дроссель с обратным
клапаном
мощи штока и рычажных механизмов приводит к закрытию подвижной
плиты машины. Вытесняемая жидкость из гидроцилиндра, проходя
через регулируемый обратный клапан, поступает в
гидрораспределитель, а излишнее количество сливается в масляный бак гидросистемы
литейной машины.
Гидросистема механизма прессования
Конструктивные главные узлы механизма прессования приведены
на рис.49 и описаны в разделе 3.7.
Перемещение пресс-поршня осуществляется от нагнетаемой
жидкости насоса (рис.61) и обратного клапана. Горизонтально на одной оси
с основным цилиндром крепится мультипликатор с поршнем. Рядом
с цилиндром прессования, закрепленным в специальной стойке,
установлен поршневой аккумулятор, от которого осуществляются
действия второй и третьей фазы прессования.
Перед началом процесса прессования переключается
гидрораспределитель, и рабочая жидкость из насосно-аккумуляторной станции
через обратный клапан сливается в бак машины, размещенной внутри
станины. Пресс-поршень перемещается со скоростью 0,2-0,3 м/с
(первая фаза прессования) и перекрывает заливочное отверстие пресс-
камеры. Путевой переключатель,монтированный на пресс-штоке пресс-
поршня, дает команду на переключение золотника, который открывает
клапан второй фазы. Жидкость из аккумулятора попадает в
поршневую полость цилиндра прессования, перемещая пресс-поршень со
скоростью до 6 м/с (вторая фаза прессования).
145

[И в§
&ш
им
i
Рис.61. Схема механизма прессования с включением мультипликатора по давлению:
1 - цилиндр прессования; 2 - поршень; 3 - цилиндр мультипликатора; 4 - клапан
подключения второй фазы; 5 - поршневой аккумулятор; 6 - поршень; 7 ~ обратный
клапан; 8- золотник; 9* напорный золотник; 10- поршень мультипликатора; 11 -
аккумулятор; 12 - быстродействующий клапан; 13 - золотник;М-
гидрораспределитель; J5 - клапан; 16 - обратный клапан
Ручным регулятором обратного клапана настраивают необходимую
скорость прессования. Перед окончанием заполнения формы
металлом по команде от путевого переключателя, которую дает
пресс-поршень, срабатывает золотник. При этом жидкость сливается из полости
клапана, открытие клапана вызывает движение поршня
мультипликатора, который во время движения вытесняет жидкость из штоковой
полости мультипликатора в полость аккумулятора, поднимая поршень.
Происходит закрытие обратного клапанами движущийся поршень
мультипликатора своим штоком снимает замкнутый объем жидкости в
поршневой полости цилиндра прессования, создавая в ней давление
выше рабочего давления гидросистемы (третья фаза прессования).
После затвердевания отливки подается команда на отключение
золотника (возврат в исходное положение) и закрытие клапана,
благодаря чему исключается возможность дальнейшего перемещения поршня
мультипликатора. Далее подается команда на раскрытие механизма
запирания машины и через гидрораспределители электромагнитному
золотнику и на открытие пресс-формы,и отливка выталкивается пресс-
поршнем. Выталкивание отливки происходит с усилием в два-три
раза меньшим, чем полное усилие прессования, так как поршень муль-
146

16
l^f-—I
#/4^^Q3 С§||
ш
tMfflw
Ш
Рис.62. Схема механизма прессования с двумя аккумуляторами машины модели
I - цилиндр прессования; 2 - пресс-поршень; 3, 5 • поршни; 4 - мультипликатор;
6 - аккумулятор мультипликатора; 7, 16 - клапаны; 8, п, t2 - золотники; 9 -
аккумулятор прессования; 10 - регулятор клапана; 13, 14 - обратныэ клапаны;*5 ~
гидрораспределитель
типликатора неподвижен. Этим самым исключается возможность
деформирования пресс-остатка и выброса расплавленного металла
из его незакристаллизовавшейся сердцевины. После удаления
отливки механизм возвращается в исходное положение.
ПО "Сиблитмаш" изготовлена крупная машина модели 71115 с уси
лием запирания форм 20000 кН. На рис.62 приведена схема механи?
ма прессования этой машины. Механизм состоит из цилиндра и
мультипликатора, внутри которых перемещаются пресс-поршень и поршень,
Для приведения в движение служат аккумулятор прессования, распо
ложенный рядом со стойкой механизма, и аккумулятор мультипли
катора,размещенный непосредственно на цилиндре мультипликатора
Рабочее давление жидкости в этих аккумуляторах одинаково и равно
16МПа. Регулирование давления мультипликации проводится
изменением давления газа в баллоне. Для настройки скорости прессования
и времени подпрессовки служат регуляторы клапанов.
Перед началом работы механизма переключается гидрораспреде-
литель,и рабочая жидкость из насосно-аккумуляторной станции через
обратные клапаны попадает в поршневую полость цилиндра
прессования. Одновременно с началом процесса прессования переключается
золотник, отсекающий слив жидкости из поршневой полости
мультипликатора. Пресс-поршень, пройдя заливочное окно камеры, дает
команду на переключение золотника, который открывает клапан. В
конце движения пресс-поршня срабатывает золотник, и открывается
клапан. Жидкость из аккумулятора мультипликатора подается в порш-
147

невую полость цилиндра и приводит в движение поршень. В этот же
период времени закрываются обратные клапаны, поршень
обеспечивает подпрессовку. Через клапан жидкость сливается в бак машины.
4.4. Конструкция и расчет гидроаккумулятора
и газовых баллонов на прочность
Гидроаккумуляторы и газовые баллоны машины литья под давлением
постоянно работают под высоким давлением 14-5-21 МПа; в момент
нагнетания жидким азотом и в процессе испытания в газовых
баллонах давлением достигает 18-30 МПа и выше.
В целях стабилизации недостатка силы давления в момент гидрав-
удара и увеличения скорости во второй фазе подпрессовки жидкого
металла дополнительно используется энергия, сконцентрированная
в системе гидроаккумулятора - газовых баллонах.
Система аккумулятора состоит из гидроаккумулятора,
стационарного газового баллона, трубопровода и золотника для зарядки жидким
азотом (рис.63).
Рис.63. Аккумуляторы литейной машины под давлением:
1 - гидроЪккумулятор; 2 - стационарный газовый баллон; 3 - трубопроводы; 4 -
вентиль для зарядки жидким азотом
Рис.64. Конструкция и размеры гидроаккумулятора
148

Гидроаккумулятор одновременно работает под давлением газа
(верхняя зона-А) и минерального масла (нижняя зона- Б). На рис.64
показаны конструкция и типовые линейные размеры
гидроаккумулятора для работы под давлением 21 МПа. В зависимости от емкости
масла и газа разновидность таких аккумуляторов составляет 14
видов (табл.53).
В целях обеспечения безопасной эксплуатации литейных машин
и работы обслуживающего персонала система аккумулятора должна
отвечать ряду требований технадзора.
Техническим надзором контролируется и проверяется весь
технологический цикл изготовления аккумуляторов. В приемосдаточных
документациях машин литья под давлением должны быть приложены
сертификаты на материалы. В них указываются реквизиты заказчика
и изготовителя литейных машин, предмет и условия испытания
материала (марка и плавочный химический состав стали, результаты
испытаний механических свойств и сведения о термической обработке).
В удостоверении о проверке конструкции и испытании
гидравлическим давлением аккумуляторов отражаются реквизиты
завода-изготовителя, условия работы и испытания (максимальное рабочее
давление, допускаемая температура, емкость и дата испытания), метод
сварки и клеймо технадзора.
В процессе эксплуатации литейных машин технологам и
механикам приходится проводить проверочный расчет прочности материала
газовых баллонов и аккумуляторов.
Напряжение растяжения, возникающее в стенках аккумулятора,
определяется по формуле
где dH и dB - наружный и внутренний диаметры цилиндра, мм; р -
максимальное давление рабочей жидкости и газа, МПа.
Для сосудов, работающих под высоким давлением, действует
следующая зависимость
[0р]/0р > Л,
где п - коэффициент запаса прочности, равный 1,5.
Толщину стенки б сосуда можно определить по следующей
зависимости
pdHn
6=—— + 6\
2[ор]
где б' - припуск на коррозию. При расчетах 6' принимается 1 мм.
149

>>>>>>>>>>>>>>
4^ыгого~*-^оооооооо
OOOOOOWO)OOWOOOOWW
ооооооооооооо
& ё 8 о 5 зяяя^я-^S
о о о о о о ^ w <*Ъ ел рГо g
§> й 8? is з sc^es^e^-r.-E
CZ^ СЭ СЭ С5 СЭ СЭ
"са'о со со со с» w Jg
К^йП<0"ч*ся11^соо>^.^с»>
SSo§CЛOO,oc,,00,000
ооооооооооооо
слслслспслслслслслслслслслсп
OlOlUlOlOiOiOlOOOOOOO
сососососососоооооооо
oooooooooooooo
[ со со со со со со со
о о о о о о <
сососососососогогоююгогого
oooooooooooooo
гогчэюгогчэгоюооооооо
X XX ХХХХХХХХХХХ
ГОЮЮГ01Ч9ЮЮЮЮЮГОЮЮЮ
ggoioooiooiooiocno?0'
о охэ оооооооооо
oiuioioioiai Qi-^T-
со со со со со со со
Soooooo-*-*-*—*-*-*-*
ФФФФФФФСПФФФФФ
CTiaicnaiaioiaiCTioioioiojaign
oooooooooooooo
0Я
-If
m § 5
«
ГО
F

Пример
Определить минимальную толщину б стенки для стационарного
газового баллона.
Исходные данные для расчета: материал - сталь 40.
временное сопротивление разрыву при растяжении 600-750 МПа;
орасч 380 МПа;
наружный диаметр dH - 267 мм;
рабочее давление р-17,5 МПа;
испытательное давление 22,8 МПа;
коэффициент запаса прочности 1,5;
припуск на коррозию 1 мм.
Определить минимальную толщину стенки б
pdHn 17,6-2,67-1,5
6==—"_ + 6'=———- + 1 = 10 мм.
2[0р] 2*380
Принимается б = 10,5 мм.
В целях обеспечения безопасной эксплуатации гидооаккумуляторов
и газовых баллонов необходимо выполнить следующие расчеты:
1. Расчет при максимальном и испытательном давлении в зоне-
резьбы гидроаккумулятора.
2. Расчет толщины стенки цилиндрической трубы,
3. Расчет эталонного напряжения на цилиндрической трубе.
4. Расчет днищ гидроаккумулятора.
4.5. Трубопроводы и расчет их на прочность
Трубопроводы для нагнетания рабочей жидкости в потребители (пресс-
цилиндр, цилиндры для запирания ползунов и пресс-формы и др.)
работают в очень тяжелых условиях. Рабочее давление при работе
насосов составляет 16 МПа и в момент срабатывания аккумуляторов в
магистрали доходит до 27 МПа.
Внутренний диаметр трубопровода для жидкости можно определить
по формуле cfB a= ^21,2Gp/V,
где dB - внутренний диаметр трубопровода, мм; Qp - количество
жидкости, протекающей по трубопроводам, л/мин; V- средняя скорость
движения жидкости, м/с.
Скорость движения жидкости по трубопроводам составляет от 3
до 50 м/с. Прочность трубы для нагнетания жидкости под давлением
рассчитывается по следующей формуле:
р/(1"Н4[°в]-
\ н / 151

Для трубопроводов высокого давления в основном применяются
стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по
ГОСТ 8734-75.
Размеры и их механические свойства приведены в табл.5 4 и 5 5.
Конструкторам и технологам рекомендуется примерная формула
расчета толщины стенки б трубы
6 = dBp/2[oB].
Принимается запас прочности п = 3,5-4. При расчетах используются
следующие механические свойства (табл.54).
Механические свойства для стальных холоднодеформированных
труб приведены в табл.55.
Допускаемое напряжение [ов] для прямого участка трубопровода
берется по табл.55, а для участка трубопровода с изгибом с поправкой
0,6 [ов].
Таблица 54. Диаметры и толщины стенки бесшовных
холоднодеформированных труб (мм)
Наружный
диаметр
5
6
7-9
10-12
13-15
16-19
20
21-23
24
Толщина
стенки
0,3-1,5
0,3-2,0
0,3-2,5
0,3-3,5
0,3-4,0
0,3-5,0
0,3-6,0
0,4-6,0
0,4-6,5
Наружный
диаметр
25-28
30-36
38-40
42
45-48
50-76
80-95
100-108
110-130
Толщина
стенки
0,4-7,0
0,4-8,0
0,4-9,0
1,0-9,0
1,0-10,0
1,0-12,0
1,2-12
1,5-18
1,5-22
Наружный
диаметр
140
150
160
170
180
190
200-220
240-250
Толщина
стенки
1,6-22
1,8-22
2,3-22
2,0-24
2,0-24
2,8-24
3,0-24
4,5-24
Таблица 55. Механические свойства холоднодеформированных
бесшовных труб
Марка стали
Сталь 10
Сталь 20
Сталь 35
Сталь 45
10Г2
15Х
20Х
30ХГСА
15ХМ
ов, МПа
350
420
520
600
430
420
440
500
440
05,МПа
210
250
300
330
250
-
-
-
-
6,%
24
21
17
14
22
19
17
14
18
НВ
137
156
187
207
197
179
179
217
229
152

Глава 5.КОНСТРУКЦИИ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРЕСС-ФОРМ
5.1. Классификация пресс-форм
Пресс-форма для литья под давлением имеет одну или несколько
формующих полостей, очертания которых являются негативным
отпечатком отливки. Размеры оформляющей полости пресс-формы должны
отличаться от размеров отливки на величину усадки заливаемого
сплава. Собранная пресс-форма представляет собой прямоугольный набор
пакетов, иногда цилиндр. Она состоит из двух основных
частей-неподвижной и подвижной, в которых смонтированы все остальные детали.
Пресс-форма для получения отливок на машинах литья под давле-
нием-это дорогая, сложная по конструкции и трудоемкая литейная
оснастка. Она отличается большим разнообразием конструкции.
Это обусловлено конструкцией самой отливки, свойствами сплава,из
которого она отливается, выбранной машиной, характером
производства и другими факторами.
Удельное давление, действующее на пресс-поршень литейной
машины, составляет для простых деталей от 25 до 100 МПа, для сложных
деталей (при литье отливки "Блок цилиндров") - 85-100 МПа.
Пресс-форма более сложная и трудоемкая для изготовления
литейной оснастки, чем кокиль. Однако она окупается в сфере
производства по следующим направлениям:
она имеет высокую производительность по съему отливок (в 2-
10 раз выше по сравнению с кокильным литьем);
достигается экономил металла для изготовления отливки;
данный метод получения отливки позволяет более рационально
решать вопросы по механизации, автоматизации, технике
безопасности и улучшению условий труда;
обеспечивается высокая стойкость пресс-формы. При литье "Блок
цилиндров" стойкость пресс-формы составляет 100 тыс.съемов, а
кокиля - 15 тыс. отливок.
Пресс-формы, применяемые при литье под давлением для
изготовления отливок, можно разделить на два класса: неунифицированные
и ненормализованные или обычные; унифицированные и
нормализованные. На нормализованные детали, узлы, механизмы и конструкции
пресс-форм составляются заводские или отраслевые нормали,
а на унифицированные - стандарты предприятий.
Простейшие неунифицированные (обычные) пресс-формы состоят
из вкладышей матриц и пуансонов и направляющих колонок. Вкладыши
имеют заплечики для крепления специальными болтами или
крепежными планками специального профиля. Выталкивание отливок
осуществляется поршнем плунжера. Наряду с простейшими изготовляются
153

пресс-формы различной степени сложности вплоть до уникальных,
имеющих большое количество стержней, расположенных
параллельно и перпендикулярно плоскости разъема пресс-форм, механизмы
автоматического регулирования температуры и т.п. Трудоемкость
изготовления и стоимость таких пресс-форм очень высоки.
Унифицированные и нормализованные пресс-формы более
экономичны и производительны, поэтому они постепенно вытесняют
обычные неунифицированные. Унифицированные и нормализованные пресс-
формы применяются при массовом и мелкосерийном производствах,
где в одном блоке отливается несколько наименований деталей. Для
каждой детали изготовляются свои вкладыши или пакеты; по мере их
износа они заменяются дублерами.
Унификация и нормализация пресс-форм проводится
практически на всех заводах, занимающихся литьем под давлением.
Существует несколько направлений по конструктивному их оформлению и
по терминологии. По имеющейся классификации можно выделить
следующие группы пресс-форм:
состоящие из унифицированных или нормализованных вкладышей
или пакетов и блоков к ним, которые называют блок-формой и формо-
блоком;
состоящие из нормализованных или унифицированных пакетов
и унифицированных постаментов к ним;
изготовляемые из универсальных сборных узлов (УСФ).
Классификаций пресс-форм по типу заливаемого сплава
В зависимости от вида заливаемого сплава пресс-формы отличаются
конструкцией и размерами литниковой системы, материалами для
формообразующих деталей и их термообработкой, конструкцией
вкладышей, (рис.65, а). Пресс-формы для отливок из сплавов на основе цмнка,
олова, свинца и даже магния работают в более легких условиях, чем для
отливок из сплавов на основе алюминия, меди. Конструкция их не
требует системы охлаждения формообразующих частей. Например,
температура заливки цинкового сплава - 450 °С, алюминиевого - 650 °С,
кремнистых латуней - 930 °С. Пресс-формы для отливок из
алюминиевых и медных сплавов работают в более жестких условиях и
необходимо, как правило, предусмотреть систему охлаждения и
комплектацию с запасными формообразующими деталями. При этом смену
запасных частей следует проводить без дополнительной
механической и слесарной обработки.
Стойкость пресс-форм зависит от типа заливаемого сплава. По
данным И.ИГорюнова (табл.56), наиболее низкую стойкость имеют пресс-
формы при отливке деталей из сталей. Поэтому такие пресс-формы
изготавливают из тугоплавких металлов - молибдена, вольфрама и др.
154

Таблица 56. Стойкость пресс-форм, изготовленных
из стали ЗХ2В8Ф для различных сплавов
Основа
сплава
отливки
Цинк
Алюминий
Медь
Железо
Термостойкость,
циклы теплосмен
33400-530000
5000-46500
400-7500
5-120
Формостойкость,
циклы теплосмен
5700-~
3000-оо
200-7000
100-210
Износостойкость,
циклы теплосмен
50000-1000000
13300-200000
800-40000
400-1300
С повышением температуры плавления материалов, применяемых
для изготовления отливок (медь, железо), повышается температура
контакта, снижаются запасы прочности и пластичности, что приводит
к снижению стойкости и термостойкости пресс-форм. Однако
стойкостью пресс-форм можно "управлять". Например, с повышением теп-
лофизических свойств (тепло- и температуропроводности,
теплоемкости), плотности металла пресс-форм и отливок температура
контакта понижается более интенсивно, а уровень механических свойств
повышается, что приводит к повышению стойкости пресс-форм.
Классификация пресс-форм по типу производства
Литье под давлением чаще всего применяют в массовом и
крупносерийном производствах. В некоторых случаях литье под давлением
выгодно и для небольшого числа отливок. Пресс-формы для
мелкосерийного производства отличаются упрощенной конструкцией,
применением в ряде случаев ручных операций для выема стержней и
выталкивания отливок. На рис.65, б представлена классификация пресс-
форм по типу производства.
Пресс-формы для массового производства специального литья
оснащены полной автоматизацией всех операций по извлечению
стержней и выталкиванию отливок, обрубке литников и их погрузке в
контейнеры.
Специальная пресс-форма для отливки детали "Блок цилиндров"
автомобиля "Москвич-412" на УМПО состоит из тысячи различных
наименований деталей, ее общая масса составляет 20 т, стойкость -
ЮОтыс.съемов. Трудоемкость изготовления ее оценивается 20тыс.н/ч.
Габариты 1530X1500X670 мм.
Специальную крупную пресс-форму размерами 3700Х3680Х
х 1070 мм, массой 30 т изготовляли в США для отливки блока
шестицилиндрового двигателя. Аналогичную форму для Заволжского
моторного завода изготовили на заводе "Пресс-форм" в Нижнем Новгороде.
Пресс-форма для литья средних деталей (отливка 5-10 кг} менее слож-
155

Классификация пресс-форм
по залибаемому сплабу
Свинец
Олово
Сурьма
Магнии
Алюминий
Цинк
Медь
Черные
сплавы

Мелкосерийное
Классификация
пресс-форм по типу
производства
Массобое
С ручными
приводами
Универсальные
блок-формы
Типовые
пресс-формы
Специальные
формы
Универсальные\
стандартные
формы-пакеты]
Рис.65. Классификация пресс-форм по типу сплава (а) и производству (б) •
нал в изготовлении. Такими пресс-формами являются 'картер
масляный" и "крышка головки блока" для автомобильного двигателя
"М-412" изготовляют их на УМПО.
Пресс-формы для деталей мелкосерийного производства групповой
технологии разделяют по габаритам - площади проекции на
поверхность разъема пресс-формы, по подводу литника к отливке, по типу
съема отливки из пресс-формы, по поверхности разъема отливки.
Пресс-формы классифицируют также по конструкции и мощности
машин, габаритным размерам плит для их крепления, ходу подвижной
плиты.
Классификация пресс-форм
по расположению камеры прессования
Машины для литья под давлением бывают
либо с горизонтальной, либо с
вертикальной холодной камерами прессования.
Соответственно этому подразделяют и пресс-
формы. В зависимости от устройства
камеры прессования пресс-формы
отличаются друг от друга конструкциями
литниковых систем и расположением корпусных
деталей или плит.
Рис.66. Многогнездовая пресс-
форма для машины с
горизонтальной холодной камерой
прессования

В пресс-форме (рис.66), установленной на машине с вертикальной
камерой прессования, жидкий металл через мундштук и литниковую
втулку обтекает рассекатель и затем сразу по литниковым каналам
попадает в полости, образующие отливку.
Машины с горизонтальным расположением крепежных плит
(вертикальной камерой) очень неудобны для эксплуатации пресс-форм и
поэтому они применяются в ограниченном количестве.
Классификация пресс-форм по степени механизации
Применение того или иного механизма или их сочетаний влияет на
общую конструкцию пресс-формы. Степень механизации пресс-формы
определяется характером производства, конструкцией и
технологическими параметрами литейной машины, конструкцией и сложностью
отливок. При этом необходимо обеспечить наиболее простые и
экономически целесообразные устройства для удаления стержней и
выталкивания отливок.
В зависимости от конструкции
литейной машины для съема
отливок могут быть использованы или
ход подвижной плиты машины,
или специальные механические
или гидравлические системы
привода.
Рис.67. Пресс-форма с
выталкиванием отливок плитой
На рис.67 приведена пресс-форма, в которой для освобождения
отливки требуется только одно движение, т.е. одно перемещение
подвижной части пресс-формы перпендикулярно плоскости разъема.
В этой пресс-форме съем отливок осуществляется не
выталкивателями, а подвижной плитой. Центрирование подвижной и неподвижной
частей пресс-формы проводится направляющими втулками и
колонками. Для предохранения плиты от выпадения применяют
ограничительный винт.
157

52. Конструктивные и формообразующие детали пресс-форм
Конструктивные детали
Основные детали по назначению делят на три группы: конструктивные;
формообразующие и вспомогательные крепления.
Конструктивные детали служат для установки формообразующих
деталей в подвижной и неподвижной полуформах, обеспечения их
точного взаимного расположения и направления, а также для
крепления пресс-форм к машине. К этим деталям относятся неподвижные
плиты-обоймы, плиты подкладные и прижимные, плиты
выталкивателей, бруски, постаменты, контртолкатели, направляющие колонки,
направляющие втулки, упоры и др. Конструктивные детали должны быть
достаточно прочными, не деформироваться под влиянием усилий,
передаваемых формообразующими деталями при действии
гидродинамического давления в процессе заполнения и при действии
статического давления подпрессовки. При проектировании
конструктивных деталей необходимо учитывать тепловые условия работы
пресс-формы.
Наиболее широко применяемые материалы для изготовления
корпусных деталей пресс-форм приведены в табл.57.
Для изготовления конструктивных деталей пресс-формы (плиты,
выталкиватели, втулки, колонки и т.д.) применяют углеродистую и
низколегированную стали 40,45,50 и 35ХМЛ (ГОСТ 977-88).
Важными и ответственными конструктивными деталями пресс-форм
являются корпусные детали, к которым относятся неподвижные и
подвижные обоймы.
Обоймы неподвижные и подвижные
Обоймы - плиты служат для крепления в пресс-форме вкладышей,
вставок, гидро- и пневмоцилиндров, щек и стержней. В зависимости от
конструкции, габаритных размеров и конфигурации вкладышей обоймы
бывают прямоугольные, квадратные, круглые и др. Между
неподвижной и подвижной обоймами проходит плоскость разъема пресс-формы.
Отверстия под вкладыши в обоймах могут быть прямоугольными или
круглыми, сквозными или несквозными. В любом случае при назначении
габаритных размеров обойм необходимо предусматривать, чтобы
расстояние от края обоймы до вкладыша было не менее 50 мм. В случае
изготовления вкладышей из отдельных вставок необходимо
рассчитывать толщину стенки обоймы, куда монтируют отдельные части вкла-
158

Таблица 57. Материалы, применяемые для изготовления лресо-форм
Обозначение
марки
35ХМЛ
42Мо
4Х5МФС
С-Х38С
35Сд
Н13
ХЗБСД5
КД61
ЗХ288Ф
ЭИ958
Страна
Россия
Германия
Россия
Германия
Франция
США
Италия
Япония
РФ
РФ
Примечание. 36ХМЛ i
Стандарт
ГОСТ 9/7-88
ДИН 17007
ГОСТ 5950-73
ДИН 1-2343
-
-
-
ГОСТ 5950-73
ГОСТ 5950-73
С
0,3-0,4
0,38-0,45
0,37-0,44
0,36-0,42
0,33-0,4
0,4
0,35
О,32-=0,42
0,3
0,4
Si
0.2-0,4
0,3-0,5
0,8-1,2
0,9-1,2
0,8-1,2
1,0
1,0
0,8-1,2
0,35
1,10
Химический
Мп
0,4-0,9
0,5-0,8
0,15-0,4
0,3-0,5
0,2-0,5
-
-
-
0,3
0,3
л 42МоУ предназначена для корпусных деталей обоймы,
состав, %
Сг
0,8-1,0
0,8-1,2
4,5-5,5
4,8-5,8
4,75-5,25
5,0
5,0
4,5-5,5
2,0
5,0
остальное -
Mo V Ni w 54-P
0,2-0,3 - 0,3 - 0,008
0,2-0,3 - - - 0,070
1,2-1,5 0,8-1,1 - 0,02 0,02
0,8-1,4 0,25-0,50 - - 0,060
1,2-1,6 0,4-0,6 - 0,30 0,060
1,0 1,3 - - -
1,3 0,4 - - -
1-1,1 0,8-1,2 - -
0,2 0,2 - 8,0 -
0,5 1,0 0,3 2,0 -
- формообразующие.

дыша, так как возможно попадание жидкого металла в стык между
ними и во время гидравлического удара обойма будет воспринимать
большие нагрузки.
Минимальная толщина обойм 40 мм. Если вкладыши
устанавливают заподлицо с обоймами, то толщину обойм выдерживают в
пределах 3-го класса точности. Если плоскость разъема проходит только
по лицевым плоскостям вкладышей, то толщину обойм уменьшают
на 1 -2 мм и допуском не ограничивают.
Анализ работы пресс-форм системы "Вайнгартен" (с 1976 по
1980 г.) показал, что имела место низкая стойкость неподвижной
обоймы и неподвижной вставки. После съема 10-35 тыс. отливок на
полуформах образовались сквозные трещины. Данные о стойкости и
характере трещин приведены в табл.58. Неподвижная обойма
изготовлена из стали 42СгМо4 (ДИН 17007), а вставка- из стали 2344 (ДИН 1,
стандарт ФРГ). Конструкции неподвижной и подвижной обоймы "Блок
цилиндров" приведены на рис.68.
Неподвижная плита литейной машины служит для крепления
неподвижной части пресс-формы к блоку прессования машины. В
центре плиты находится отверстие, диаметр tf глубина которого
соответствуют диаметру и высоте фланца камеры прессования. Этим
отверстием фиксируется неподвижная полуформа. В крепежных плитах пресс-
форм машин с вертикальной камерой прессования делают отверстие
под фланец литниковой втулки. Крепежная плита неподвижной обоймы
является одновременно подкладной плитой, служащей опорой для
Таблица 58. Стойкость неподвижной обоймы пресс-форм
фирмы "Вайнгартен" при литье блоков цилиндров на УМПО
Характер обоймы
Стойкость блоков
до разрушения, шт.
Характер дефекта
обоймы
Новая
Установленная взамен
треснувшей
Новая
Установленная взамен
треснувшей
Новая
Новая
Установленная взамен
треснувшей
Установленная взамен
ранее треснувшей
34750
-
9660
3833
23660
1325
3828
16847
Сквозная трещина
Тоже
Сквозные трещины
Тоже
Сквозные трещины
Сквозные трещины
Тоже
»»
160

odboo
L
$
6
6
f^b-
Б-6
-d
^
Рис,68. Корпусные детали
пресс-формы "Блок цилиндров":
1 - неподвижная обойма; 2 -
подвижная обойма; 3-
подкладная плита
вкладышей или стержней. Для
крепления на машине плита
имеет отверстия под болты или
пазы. В некоторых случаях
плиту изготовляют шире обоймы на
20 мм на сторону для крепления
прихватами.
Подвижная обойма служит
для крепления и монтажа
формообразующих частей,
механизмов толкателей,
гидроцилиндров-ползунов и
механизмов для удаления отливок. Она
крепится к подвижной плите
литейной машины (мелких и сред- чЛ^^р—1;!—Щ Jy
них пресс-форм) или через подк- Vlj ф и/
ладную плиту (пресс-форма —|
"Блока цилиндров"). б
Плита подкладная подвижной обоймы предназначена для
восприятия во время запрессовки металла усилия, передаваемого через
опирающиеся на нее сквозные вкладыши, вставки и неподвижные
стержни. Чтобы устранить брак отливок по размерной точности, подкладная
плита должна обладать достаточной жесткостью. Для пресс-форм
малых и средних размеров толщина подкладной плиты может быть 30-
50 мм, для крупногабаритных пресс-форм - до 70 мм. В
крупногабаритных пресс-формах с большими оформляющими полостями
рекомендуется вместо толстой подкладной плиты устанавливать
дополнительные упоры или увеличивать толщину брусков с тем, чтобы
вкладыш частично опирался на них.
Плита выталкивателей и плита прижимная предназначены для
монтажа и закрепления выталкивателей. Плиты скрепляют винтами.
Толщина плиты выталкивателей определяется высотой головок
выталкивателей. Плита прижимная воспринимает усилие упоров машины при
раскрытии пресс-форм и поэтому должна быть достаточно жесткой.
В этих плитах монтируют направляющие втулки для колонок,
фиксирующих положение плит выталкивателей. При установке
гидровыталкивателя в прижимной плите выполняют резьбовые отверстия для
выталкивающих стержней или отверстие под центральный шток
гидровыталкивателя. 161

Плита для непоовижных стержней служит для их монтажа и
фиксации при выталкивании отливок трубчатыми выталкивателями.
Закрепляют эту плиту между плитой основания и брусками. Толщина плиты
зависит от размеров стержней и составляет 20-30 мм.
Плита основания служит для крепления подвижной части пресс-
формы к подвижному блоку машины. В плите сверлят отверстия или
пазы для крепления болтами подвижной полуформы на постаменте
машины или же ее изготовляют шире остальных плит на 20 мм на
сторону для крепления полуформы прихватами. В плите основания
предусматривают отверстия под выталкивающие упоры.
Бруски (обычно два) монтируют между подкладной плитой и плитой основания.
Длина брусков должна обеспечивать необходимый ход плит выталкивателей,
расположенных между ними. Бруски имеют сквозные отверстия под болты для фиксации
и крепления плиты основания и подвижной обоймы. В одном из брусков выполняют
резьбовые отверстия под грузовые винты, необходимые для транспортировки пресс-
формы. Площадь опоры брусков рассчитывают на смятие.
Рекомендуемые ряды толщин обоймы, врезных вкладышей, крепежных,
подкладных и прижимных плит, плит выталкивателей и брусков приведены в табл.57. Эти
толщины должны обеспечивать механическую прочность и работоспособность
конструктивных деталей в условиях повышенных температур.
Упоры служат, во-первых, для того, чтобы воспринимать усилия от
подкладной плиты, и, во-вторых, для фиксации положения плит
выталкивателей. В первом случае их размеры и число требуют
специального расчета, так как усилия, которые они должны воспринимать,
зависят от размеров отливки. Во втором случае размеры упоров
определяются только конструктивными соображениями. Упоры
устанавливают в плите основания (или в плите для неподвижных стержней) и
упирают торцами в подкладную плиту. Когда пресс-форму изготовляют
на основании стандартного форм-пакета, упоры монтируют в
подкладной плите - в этом случае они служат ограничителями хода.
Рекомендуемый ряд диаметров упоров: 20, 30, 40, 50 и 60 мм. Длина
упоров определяется главным образом ходом выталкивателей.
Формообразующие детали
К формообразующим деталям относятся детали, которые в процессе
заливки соприкасаются с жидким металлом. Эти детали определяют
внешние контуры и внутренние геометрические очертания и точность
отверстий и каналов отливки. К ним также относятся стержни,
ползуны, литниковые втулки и рассекатели.
Вкладыши. Формирование внешних контуров отливки происходит
во вкладышах. Стойкость вкладышей определяет стойкость пресс-
форм, а следовательно, и рентабельность производства и стоимость
отливок. Вкладыши изготовляются из высоколегированных и
легированных сталей. Выбор материалов для вкладышей, режимов
термической обработки, эксплуатации является важнейшим вопросом,
определяющим работоспособность вкладышей.
162

Вкладыши чаще всего имеют прямоугольный или круглый профиль.
Габаритные размеры вкладышей устанавливаются исходя из размеров
отливки. Расстояние от рабочей полости до крал вкладыша
принимается не менее 15-20 мм. Толщина тела вкладыша, учитывал
необходимость достаточного посадочного места для стержней и возможных
кусков - вставок, принимается равной глубине оформляющей тело
отливки плюс 15-20 мм. Меньшая толщина тела вкладыша,
особенно при литье высокотемпературных сплавов, может приводить к
возникновению трещин в тонких сечениях.
Вставки. Вставками называют детали пресс-форм, которые служат
для оформления внутренней поверхности отливки. Например, "непод*
вижная вставка" пресс-формы "Блок цилиндров" состоит из четырех
или шести вставок, монтированных в неподвижной обойме.
При конструировании вкладышей и вставок рекомендуется
соблюдать принцип равностенности сечений. Местные утолщения
затрудняют термообработку и могут привести к короблению, закалочным
трещинам и излишним внутренним напряжениям, снижающим
стойкость вкладышей.
Вкладыши крепят в обоймах пресс-форм различными способами.
Врезные вкладыши крепят винтами. Недостатком этого крепления
является то, что по мере износа резьбы вкладыш может
разбалтываться в гнезде. Сквозные вкладыши закрепляют в обоймах с помощью
опорного буртика, высота которого (6-12 мм) зависит от усилия
выталкивания отливки. Этот способ крепления более надежен и прост.
Круглые вкладыши фиксируются в обоймах от поворота штифтами
или шпонками. Оформляющую полость иногда изготовляют не в
отдельных вкладышах, а в обойме, которую часто называют матрицей. Такие
конструкции пресс-форм экономически нецелесообразны, их
используют только для литья сплавов с низкой температурой плавления.
При литье сплавов с высокой температурой плавления применяют
вкладыши, в которых оформляющая полость выполнена с двух сторон.
Эти вкладыши делают сквозными и фиксируют опорными буртиками,
располагающимися симметрично относительно плоскостей вкладыша.
Если отливка имеет сложные по конфигурации выемки или
отверстия, оформляемые стержнями большой длины или сложной формы,
то вкладыши собирают из нескольких вставок. Применение вставок
значительно сокращает затраты на механическую обработку пресс-
формы. В некоторых случаях вставки делают с целью замены наиболее
быстроизнашивающихся деталей оформляющей полости,
подверженных непосредственному воздействию струи металла. Вставки должны
тщательно подгоняться друг к другу. В противном случае образуются
заливы металла, ухудшающие поверхность отливки или требующие
дополнительной зачистки. Вставки устанавливают так, чтобы облой,
163

возникающий при попадании жидкого сплава в зазоры между
вставкой и вкладышем, находился в направлении удаления отливки.
Назначением вставок является также дополнительная вентиляция пресс-
формы через воздухоотводы между самими вставками и между
вставками и вкладышами.
Стержни. Стержни могут быть неподвижными и резьбовыми.
Неподвижные стержни устанавливают в пресс-форме
перпендикулярно плоскости разъема. Для облегчения удаления отливки стержни
имеют конусность или уклон. На стержнях, установленных в
неподвижной полуформе, конусность должна быть больше, чтобы отливка
при раскрытии пресс-формы осталась на стержнях подвижной части.
Для предотвращения коробления и поломки отливок при их удалении
около стержней в подвижной полуформе располагают
дополнительные выталкиватели.
Неподвижные стержни крепят в пресс-форме различными
способами. Наиболее распространен способ крепления стержней буртиком,
опирающимся в пресс-форме на подкладную плиту. Высота Н
посадочной части стержня зависит от размера его оформляющей части. При
наличии врезных вкладышей стержни опираются на дно обоймы. Стержни
небольшого диаметра рекомендуется пропускать через обойму до
упора в подкладную плиту. Если в многогнездных пресс-формах, где
центральный стержень является одновременно рассекателем, для
съема отливок с неподвижных стержней применяют трубчатые
выталкиватели, то стержни монтируют в дополнительной плите между
брусками и плитой основания. Иногда для крепления таких стержней
применяют планку или прижимную гайку. Для повышения устойчивости
стержней и для получения в отливках глубоких отверстий небольших
диаметров устанавливают замок, что дает возможность выполнять
отверстия в отливках без облоя.
На рис.69 приведены различные способы фиксации неподвижных
стержней во вкладышах или обоймах.
Рис.69. Крепление неподвижных стержней:
а - двойной лыской; б - продольной шпонкой (шпилькой); в - поперечной шпонкой
164

Неподвижные и подвижные стержни имеют посадочную,
направляющую и оформляющую части. Посадочная часть стержня служит для его
закрепления в пресс-форме. Ее выполняют для неподвижных стержней
по 2-му классу точности по плотной посадке, а для подвижных - по
скользящей посадке. Посадочную часть стержней чаще всего делают
цилиндрической (кроме крупногабаритных стержней). Направляющая
часть стержней служит для их фиксации в оформляющей полости.
Ее выполняют по 2-му классу точности по широкоходовой посадке
при литье сплавов на основе свинца, олова, магния, алюминия или
цинка и по теплоходовой посадке при литье латуни и черных сплавов.
Направляющая часть стержня должна быть длинней его оформляющей
части. Оформляющая часть стержня служит для получения в отливках
внутренних полостей с заданной точностью.
Подвижные стержни оформляют все полости и отверстия в отливке,
расположенные не перпендикулярно к плоскости разъема, а
параллельно или под углом к ней. Подвижные стержни с помощью
различных механизмов извлекаются из отливки или до раскрытия, или,
чаще всего, во время раскрытия пресс-формы. Требования к
оформляющей части этих стержней такие же, как и к оформляющей части
неподвижных стержней. Чтобы обеспечить плавное
поступательно-возвратное движение в пресс-форме подвижные стержни имеют увеличенную
длину направляющей части. Это дает возможность избегать перекосов,^
заливов жидкого металла и подтеков смазки. Как правило, длина
направляющей части подвижных стержней должна составлять не менее
2,25 их диаметра или высоты сечения.
Наиболее надежно и без перекосов работают подвижные стержни,
направляющая часть которых расположена полностью в обойме или
вкладыше. Для устранения перекосов стержня, расположенного в
плоскости разъема пресс-формы, ползун стержня ставят в
специальной направляющей втулке, закрепленной в обойме подвижной
полуформы. В неподвижной обойме сделано углубление под выступающую
часть втулки. Полость ползуна защищена от попадания в нее грязи
или жидкого металла втулкой.
Размеры направляющей части подвижных стержней с целью
предохранения от попадания брызг и грязи, а также для обеспечения
плавного хода стержня выполняют для алюминиевых и цинковых сплавов
по широкоходовой посадке 2-го класса точности, для латуни - по
теплоходовой посадке 2-го класса точности. Шероховатость поверхности
посадочных соединений выполняют по 7-му классу, шероховатость
поверхности оформляющей части стержня - по 8-10-му классам
(ГОСТ 2789-73).
Ползуны или щеки оформляют наружные боковые поверхности и
поднутрения отливок. В отличие от стержней щеками принято называть
165

подвижные детали больших размеров. К щекам предъявляют те же
требования, что и к подвижным стержням. Щеки состоят из
оформляющей и направляющей деталей, соединяемых между собой с помощью
штифтов, ласточкиного хвоста или хвостовика, входящего в
Т-образный паз ползуна. В обойме движение щек также осуществляется по
Т-образным пазам. Щеки делятся на две детали в целях экономии
дорогостоящей легированной стали.
Литниковые втулки и рассекатели. Литниковые втулки
предназначены для сопряжения пресс-формы с камерой прессования машины,
рассекатели - для направления струи жидкого металла, поступающего
через литниковые втулки, в каналы литниковой системы и далее в
оформляющую полость. Литниковые втулки и рассекатели больше
других деталей пресс-формы подвержены динамическому, химическому
и термическому воздействию жидкого металла. Поэтому их всегда
делают в виде сменных вставок.
Диаметр отверстий литниковой втулки пресс-формы машины с
горизонтальной камерой прессования равен диаметру отверстия камеры
прессования, так как втулка является продолжением камеры и в нее
входит прессующий поршень. Рассекатель в виде сменной вставки
служит не только для направления потока, но и для защиты подвижной
обоймы от действия жидкого металла. Все формообразующие детали
пресс-форм изготовляются преимущественно из высоколегированных
хромовольфрамованадиевых и хромомолибденовых сталей мартен-
ситного класса.
Литниковые втулки, наконечники, стаканы изготовляют из стали
ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС, 4Х5МФ1С. Однако применение одинаковых
материалов для трущихся пар не всегда дает положительные результаты.
Так, при литье алюминиевых сплавов высокую стойкость имели
стаканы, изготовленные из магниевого чугуна марки ВЧ 50-1,5, и
наконечник, изготовленный из стали ЗОХМА, обработанные перёд работой
химико-термическим сульфоцианированием. Положительные
результаты при литье алюминиевых сплавов были получены при
изготовлении камеры прессования и наконечника из магниевого чугуна. В США
одна фирма при литье алюминиевых сплавов изготовляет наконечники
из бериллиевой бронзы, которые выдерживают 51000 циклов теплосмен.
Детали металлопровода к машине с вертикальной камерой
прессования отличаются от деталей, указанных выше, не только
конструкцией, но и условиями, при которых работают. Условия работы на этих
машинах более тяжелые. Детали узла камеры прессования,
соприкасающиеся с жидким металлом, следующие: стакан, пятка, литниковая
втулка и рассекатель. Стойкость деталей металлопровода,
изготовленных из стали ЗХ2В8Ф, при литье алюминиевых сплавов
приведена ниже:
166

Деталь Стойкость,цикл/теплосмвна
min max средняя
Вкладыш 17000 50000 36000
Стержень 7000 20000 11000
Стакан 9000 14000 12000
Наконечник 4000 12000 6000
Литниковая втулка 12000 17000 16000
Вследствие высоких требований к чистоте поверхности отливок
и к точности размеров отливок, стойкость вкладышей, стержней и
других деталей низкал.
Рассекателем называют стержень в подвижной половине пресс-
формы, выступающий над линией разъема против литникового хода.
Рассекатели предназначаютсл длл сокращения времени образования
напорного потока в литниковом ходе, длл создания плавного хода и
длл извлеченил литника из литникового хода при раскрытии пресс-
формы. Рассекатели, как и литниковые втулки, испытывают большие
тепловые и гидравлические нагрузки и быстро изнашиваются, поэтому
их изготовляют в виде легкосменяемой втулки-стержня.
Конструкции рассекателей очень разнообразны. Наиболее
распространенный тип рассекателей состоит из усеченного конуса с
закруглением на концевой части, цилиндрической части и бурта.
Цилиндрическая часть рассекателя длл удержания литника обычно входит
в литниковую втулку на 2-3 мм. Крепление рассекателей
производится во вкладыше пуансона буртом высотой 5-8 мм. Посадочные
размеры выполняются по 3-му классу точности. В некоторых случаях
через рассекатель пропускают выталкиватель длл съема отливки.
Иногда в цилиндрической части рассекателя делают небольшую выемку
длл более надежного извлеченил отливки из матрицы. В этом случае
в рассекатель устанавливают выталкиватель. При съеме отливок
плитой рассекатель крепится в задней плите. В незакаленных плитах
ставят закаленные втулки. В некоторых случаях рассекатель может
заменять стержень.
5.3. Механизмы пресс-форм
Применение того или иного механизма или их сочетание влияет на
общую конструкцию пресс-формы. Степень механизации пресс-формы
определяется характером производства и конструкцией отливок:
необходимо обеспечить наиболее простые и экономически
целесообразные устройства стержней и выталкивания отливок.
Пресс-формы имеют следующие механизмы: механизмы открытия
и закрытия пресс-формы, стержнеизвлекающие механизмы, меха-
167

низмы фиксации полуформ и стержней, механизмы выталкивания
отливок, механизмы подогрева и охлаждения пресс-формы, механизмы
очистки, смазки и удаления воздуха из пресс-форм.
Механизмы открытия и закрытия пресс-форм
Технологический процесс открытия и закрытия пресс-формы
выполняется несколькими механизмами в следующей последовательности.
Последовательность открытия и закрытия пресс-формы рассмотрим
на примере "Блок цилиндров" автомобильного двигателя
"Москвиче! 2".
Открытие и закрытие пресс-формы. Команда на открытие пресс-
формы подается в реле времени, которое определяет время
кристаллизации отливки. Например, для отливки "Блок цилиндров" из сплава
Ал32 автомобильного двигателя "Москвич" продолжительность
кристаллизации составляет 2,54 мин. Реле времени дает команду йа открытие
электромагнитного золотника пресс-цилиндра литейной машины.
Плита подвижная литейной машины, одновременно с подвижной
половиной пресс-формы, отводится на заднее положение и пресс-форма
раскрывается.
Отвод ползунов. Система управления дает команду и
автоматически отводятся задний и передний ползуны. Открытие верхнего и
нижнего ползунов осуществляется индивидуально рабочим-литейщиком.
На рис.70 показана схема механизма открытия R закрытия
переднего ползуна пресс-формы "Блок цилиндров".
Гидроцилиндр, предназначенный для движения обоймы ползуна,
крепится к боковой поверхности подвижной обоймы пресс-формы.
В качестве направляющих обойм служат наружные поверхности
гидроцилиндра. К обойме крепится ползун, который фиксирует по
вертикальной плоскости вставки при помощи направляющей, закрепленной
к боковой поверхности подвижной обоймы пресс-формы. К штуцеру
подается масло под давлением 5-7 МПа. Шток и плита приводят
движение обоймы под действием давления в системе гидроцилиндра.
Рис./О. Схема механизма отк
рытия и закрытия ползуна
пресс-формы "Блок цилиндров":
Задний 1 - цилиндр; 2 - обойма ползу-
ползун на; 3- ползун; 4- вставка;
5- система подвода масла;
. 6 - шток; 7 - плита; 8 - подвиж-
Иижнии\\ы обойма пресс-формы; 9-
ползун гнездо для фиксации
полуформы; to-башмак
Станина
168

Стержнеизвлекающие механизмы
Стержневые механизмы с ручным приводом применяют крайне
редко, когда конструирование полуавтоматических или автоматических
механизмов нерентабельно из-за удорожания пресс-формы при
изготовлении отливок небольших серий.
Реечные автоматические механизмы рекомендуется использовать
при ходе стержня более 50 мм. Реечный механизм работает так: при
раскрытии пресс-формы рейка, закрепленная в неподвижной обойме,
входит в зацепление с зубчатым валиком, который приводит в
движение реечный ползун вместе со стержнем, закрепленным в нем
штифтом. Для фиксации положения стержня в оформляющей полости
предусмотрен замок.
При монтаже пресс-формы необходимо соблюдать следующее
правило - ось впадины зубчатого валика должна быть параллельна
плоскости разъема. При несоблюдении этого правила может произойти
поломка рейки. Кроме того, недостаток реечного механизма
заключается еще и в том, что усилие раскрытия воспринимается последним
зубом: при больших усилиях, необходимых для извлечения стержней,
это приводит к его быстрому износу или поломке.
В реечном механизме применяют зубчатую передачу с модулем.
Большие модули не применяют, так как это увеличивает размеры
пресс-формы. Полный ход S ползуна, который должен на несколько
миллиметров превышать длину I оформляющей, равен:
S = nt+T,
где п- число шагов на рейке ползуна; (- шаг зубьев рейки, мм; "Г-
добавочное расстояние на выход и вход валика в зацеплении.
Значения (и Гв зависимости от модуля зубьев рейки приведены
ниже:
Модуль t T
3 9,42 18,4
4 12,56 24,6
5 15,70 30,7
Длину ползуна I находят по формуле
Расстояние lt от торца ползуна до оси зубчатого валика
определяют по эмпирическому выражению
li=S +1,250.
Реечный механизм для автоматического извлечения трех стержней,
расположенных под углом друг к другу в плоскости, параллельной
169

разъему пресс-формы, работает так: стержни извлекаются
одновременно реечным ползуном, приводимым в движение зубчатым валиком,
который вращается при раскрытии пресс-формы от неподвижной
рейки. В паз ползуна входит ролик, закрепленный в ползушках,
соединенных со стержнями. При движении ползуна ролики перемещаются
вместе с ползуном влево, одновременно перемещаясь в
перпендикулярном направлении вдоль паза, осуществлял движение стержней
под углом друг к другу.
Комбинированные механизмы для автоматического извлечения
стержней. Очень часто для устранения недостатков, присущих
клиновым и реечным механизмам, применяют комбинированные реечно-
клиновые механизмы автоматического извлечения стержней.
В комбинированном механизме нагрузка в момент отрыва
стержня воспринимается коротким клин-пальцем, закрепленным в
неподвижной обойме и входящим в наклонное отверстие реечного ползуна.
Последний находится в зацеплении с зубчатым валиком, вступающим
в зацепление с неподвижной рейкой после отрыва стержня от
отливки. Рейка укреплена в неподвижной полуформе, а реечный ползун
вместе со стержнем и валиком располагаются в подвижной полуформе.
Принцип работы механизма следующий. При раскрытии
пресс-формы клин-палец перемещает ползун на небольшую величину,
обеспечивающую отрыв стержня от отливки. Ползун упирается в
ограничитель, а клин-палец выходит из наклонного отверстия в ползуне.
При дальнейшем раскрытии пресс-формы рейка вступает в
зацепление с валиком, который перемещает ползун вместе со стержнем до
полного его выхода из отливки. Рассматриваемый механизм
предназначен для пресс-форм, в которых при извлечении больших боковых
стержней (диаметром более 300 мм и длиной оформляющей части
более 50 мм) приходится преодолевать значительную силу сцепления
стержня с отливкой.
Если стержни расположены под углом друг к другу и к плоскости
разъема пресс-формы, то они могут извлекаться одновременно одним
ползуном с полудиском. В полудиске закреплены ведущие пальцы,
которые входят в отверстия ползунов. Ползун служит, кроме того, для
извлечения основного стержня, расположенного в плоскости,
параллельной разъему пресс-формы.
Перемещение стержней осуществляется следующим образом.
В первый момент раскрытия пресс-формы клин-палец отрывает все
стержни от отливки, после чего неподвижная рейка входит в
зацепление с зубчатым валиком, который продолжает движение ползуна
одновременно с полудиском и пальцами. В результате этого все
стержни извлекаются из оформляющей полости по наклонным плоскостям.
При этом пальцы не выходят из зацепления с ползунами.
170

Гидравлические приводы стержней. Гидравлический привод
представляет собой цилиндр двойного действия, установленный на
кронштейне, чаще всего на подвижной, а в некоторых случаях и на
неподвижной обойме. Цилиндр приводится в действие от золотника машины
или от специального распределительного устройства. В последнем
случае движение стержней не связано с движением пресс-формы, и
они могут перемещаться в любой момент, в том числе и при закрытой
пресс-форме, что является преимуществом этого привода. В
большинстве конструкций современных машин предусмотрен
гидравлический привод стержней и выталкивателей.
В цилиндре гидравлического стержнеизвлекателя (рис.71)
движется поршень, снабженный манжетами и сальником для герметизации.
Под давлением рабочей жидкости поршень устанавливает стержень
в пресс-форме. При переключении золотника (вручную или
автоматически) поршень под давлением жидкости, поступающей в штуцер
обратного хода, перемещается влево и выводит стержень из отливки.
Поршень гидроцилиндра стержнеизвлекателя заканчивается
выступающим штоком, бурт которого соединяется с буртом хвостовика
стержня (или ползуна) муфтой. Разрезная муфта очень удобна в
эксплуатации, так как позволяет легко разъединить стержень и поршень
привода. Гидроцилиндр с помощью резьбы ввертывают в кронштейн,
который, в свою очередь, болтами крепят к обойме пресс-формы.
Если при использовании гидравлических стержнеизвлекателей нет
надежных запирающих устройств, то возможен отход стержней под
давлением жидкого металла, который может вызвать нарушение
размеров отливки и поломку пресс-формы. Этот недостаток
исключается при установке шарнирно-рычажных гидравлических приводов.
Рис.71. Гидравлический стерж-
неизвлекатель:
1- цилиндр; 2- поршень; 3-
манжеты; 4 - сальник; 5 - шток;
6- муфта; 7- кронштейн; 8-
стержень
171

Рис.72. Узел крепления
гидроцилиндра стержнеизвлекающе-
го механизма:
1- гидроцилиндр; '2-
неподвижная обойма;
3-неподвижная вставка; 4- верхний
ползун; 5 - отливка; 6,7,9-
стержни; 8 - стержень для отверстия
коренных подшипников
На рис.72 показан узел крепления стержнеизвлекающего
механизма пресс-формы "Блок цилиндров". Гидроцилиндр механизма наклон-
ных маслоканалов крепится к гнездам А (всего на пресс-форме пять
механизмов) неподвижной обоймы пресс-формы. Стержень
наклонного маслоканала фиксируется под действием давления поршня в
гидроцилиндре. После кристаллизации отливки 5 стержень б
извлекается из тела блок-цилиндра, а стержень 8 извлекается из отливки
центральной вставки 3.
Два других стержня центрального маслоканала возвращаются в
исходные положения на ползунах переднего, заднего и верхнего.
Механизмы фиксации стержней и полуформ
Замковые механизмы. Такие механизмы применяют для надежной
фиксации подвижных стержней в рабочем положении во время
заполнения оформляющей полости металлом. В пресс-формах применяют
несколько различных конструкций замковых механизмов.
Привертный замок помещается снаружи пресс-формы. Замок имеет
установочные штифты. Его крепят болтами с наружным
шестигранником. Угол наклона замка на 1° больше угла наклона клина. Приверт-
ные замки применяют при малых усилиях вытягивания стержней.
Конический замок на клин-пальце используют при близком
расположении деталей и отсутствии места для других замков.
Рекомендуемый угол наклона клина 12-15°. Конические замки применяют в пресс-
формах не очень больших размеров при малых усилиях по оси стержня.
Пальцевый замок используют при наличии свободного места для
его размещения в неподвижной обойме и ползуне в случае
применения реечного механизма извлечения стержня. Пальцевые замки
рекомендуются при небольших усилиях вытягивания.
172

Замок, выполненный за одно целое с неподвижной обоймой,
применяют при симметричном расположении боковых стержней и
ползунов больших размеров по обеим сторонам пресс-формы. Длл
уменьшения износа наклонной поверхности таких замков ее армируют
стальной пластиной.
Врезной замок следует использовать для длинных плоских
ползунов при больших усилилх извлеченил стержней! В гидравлических
стержнеизвлекателях при больших усилиях вытягивания
рекомендуется выполнять замок за одно целое с подвижной обоймой.
При реечной подаче стержня под углом к плоскости разъема
используют клавишный замок, в котором угол поворота замка регулируется
перемещением упора винтами.
Механизмы фиксации стержней при раскрытии пресс-формы. Одним
из недостатков клиновых и реечных механизмов является то, что и
клин-палец и неподвижная рейка могут при раскрытии пресс-формы
выходить из зацепления с ползунами. Длл предотвращения поломки
деталей стержневых механизмов применяют различные фиксаторы
ползунов в крайнем выдвинутом положении.
При движении ползуна вертикально вниз фиксация его
осуществляется установкой кронштейна или упорного винта в подвижной обойме.
Длл закрепления ползунов в крайнем верхнем положении при
раскрытии пресс-формы можно использовать пружинные фиксаторы. Эти
фиксаторы состоят из элемента, имеющего сферический или
конический конец, входящий в отверстия ползуна, расположенные друг
от друга на расстоянии хода. Фиксатор поджимается пружиной, натяг
которой регулируется пробкой.
Такие фиксаторы не всегда обеспечивают надежное удержание
ползунов во время работы. Дело в том, что при выдвижении ползун
приобретает определенную скорость. Для реечной передачи она
равняется скорости движенил стола машины. При клиновой передаче
скорость меньше и зависит от угла наклона клина. Чем больше
масса и скорость по^иуна, тем большую кинетическую энергию он
получит после выхода шз зацепления с рейкой или с клин-пальцем. В
результате ползун по инерции проскакивает положение фиксации. Если при
его обратном движении величина сжатия пружины окажется равной
глубине утопания головки фиксатора, то ползун проскакивает и
падает, что может повредить оформляющую часть стержня или
вкладыша. Для устранения инерционного действия ползуна рекомендуется
устанавливать внешние или внутренние пружины, разжимающиеся
при выдвижении ползуна. Такал конструкцил фиксаторов может быть
использована только длл ползунов, имеющих небольшой ход. При
большой длине хода ползуна пружина быстро уменьшает свое усилие.
С целью предотвращения выпадения ползунов Ю.Н.Кузнецовым
173

разработана конструкция замкового фиксатора, выполненного в виде
системы двух пальцев: выталкивающего и фиксирующего.
Фиксирующий палец имеет цилиндрический наконечник, исключающий
самопроизвольное перемещение при нажиме на него ползуна. Пружину
в этом случае рассчитывают на усилие, необходимое для
перемещения фиксирующего пальца при совмещении гнезд в обойме и
ползуне. Принцип работы замкового фиксатора с двумя пальцами
следующий: в отверстии ползуна находится выталкивающий палец,
упирающийся сферическим концом в клин, а другим плоским концом - в
обойму. На расстоянии хода ползуна от выталкивающего пальца в обойме
есть гнездо, в котором находится фиксирующий палец, поджатый
пружиной и резьбовой пробкой. При раскрытии пресс-формы клин
выдвигает ползун до тех пор, пока гнездо фиксирующего пальца в обойме
не совпадет с гнездом выталкивающего пальца в ползуне, в
результате чего пружина перемещает выталкивающий палец в гнездо
ползуна. В свою очередь, фиксирующий палец перемещает палец до его
упора в заплечико. При закрытии пресс-формы клин нажимает на
выступающую часть сферы пальца и сдвигает его заподлицо с боковой
поверхностью ползуна. При этом палец выводит из гнезда ползуна
палец, который устанавливается заподлицо с обоймой, после чего клин
беспрепятственно перемещает ползун. Таким образом, надежность
фиксации обеспечивается прочностью фиксирующего пальца.
Замковые фиксаторы крупных и средних пресс-форм. Жесткое
фиксирование полуформ "Блок цилиндров" достигается с двумя
контурами (рис.73). На неподвижной полуформе имеются четыре
прямоугольные направляющие (первый контур), которые фиксируют гнезда
подвижной обоймы при закрытии пресс-формы. На заключительном этапе
при закрытии пресс-формы жесткое фиксирование по вертикальной
и горизонтальной плоскостям осуществляете я контурами А на
неподвижной и Б на подвижной полуформах.
(0
А
1
к>
1 /
/
,ф|—■—*—
Р
гг
"П
-J
1
п
У
Рис.73 Замковый фиксатор пресс-формы "Блок цилиндров" с двумя контурами:
1 - неподвижная полуформа; 2 - подвижная полуформа; 3 - плита; 4 - гнездо для
фиксации пресс-формы; 5 - направляющая планка неподвижной обоймы; 6 -
направляющая подвижной обоймы; 7 - неподвижная центральная вставка
174

Средние и мелкие пресс-формы фиксируются по вертикальной и
горизонтальной плоскостлм четырьмя направляющими, как правило
круглыми штырями или штифтами.
Механизмы выталкивания отливок
Для удаления отливок из пресс-формы предназначаются
выталкиватели. Кроме того, их используют для вентиляции рабочей полости.
Выталкиватели формируют какую-то небольшую часть поверхности
отливки, и чем больше выталкивателей, тем большую поверхность они
формируют.
На рабочей поверхности пресс-формы вкладыши с
выталкивателями образуют стык, который может сминаться. В образовавшийся
зазор затекает жидкий металл, образуя облой - залив на поверхности
отливки. Появление облол вызывает дополнительную механическую
обработку и нарушает товарный вид отливок.
По профилю выталкиватели подразделяются на цилиндрические,
штифтовые, ступенчатые, трубчатые, сегментные, плоские и др. Чаще
всего применяются цилиндрические - ступенчатые выталкиватели,
на которые на ряде заводов имеются нормали, предусматривающие
унификацию диаметра цилиндра, его длины и диаметра головки.
Унификация выталкивателей позволяет подготовить их для
работы заранее, а после выхода из строя переточить на меньший диаметр.
Крепление выталкивателей производится так же, как и стержней, -
буртом, прижимаемым специальной плитой.
Для надежной работы выталкивателей длина их направляющей
части должна быть не менее 20 мм. Рабочая часть выталкивателей
изготовляется по скользящей посадке 2-3-го классов точности. Зазор
между выталкивателем и отверстием во вкладыше выполняют в
пределах 0,08-0,1 мм, а иногда до 0,2 мм. Зазор должен быть
максимально допустимый, он зависит от применяемых материалов для
изготовления вкладышей и выталкивателей, материалов отливок,
температуры заливки, температуры подогрева пресс-форм, скорости потока
жидкого металла, удельного давления на стенки рабочей полости и
других факторов. Поэтому рекомендации, указанные выше, являются
ориентировочными, а вопрос о выборе зазора решается в
зависимости от конкретных условий. Отверстия под головки выталкивателей в
плите выполняются на 1 мм больше диаметра головки.
Все механизмы выталкивания делятся на ручные и механические.
Ручные выталкиватели применяют крайне редко и нет
целесообразности их рассматривать. Механические выталкиватели делят на
автоматические и гидравлические. Гидравлическое выталкивание отливок
осуществляется с помощью гидропостамента, который
представляет собой гидроцилиндр двойного действия, вмонтированный в корпус
175

основания постамента. Гидропостаменты выгодно использовать
взамен ручных механизмов выталкивания при изготовлении армированных
отливок, так как в этом случае часто бывает необходимо предвари-
ел ьно вернуть выталкиватели в исходное положение, чтобы
освободить место для установки арматуры. Основным преимуществом
гидроприводов является то, что они могут действовать независимо от
раскрытия пресс-форм.
К основным случаям выталкивания отливки из формы можно
отнести следующие: выталкивание отливки непараллельно движению
стола машины, выталкивание с помощью подвижной плиты,
выталкивание через специальные приливы и предварительный отвод
выталкивателей.
Выталкивание отливки непараллельно движению стола машины
применяют в том случае, когда стержни или стержень имеют
поднутрения в направлении, перпендикулярном движению пресс-формы. Такое
выталкивание возможно при условии, что угол между направлениями
движения и выталкивания составляет не более 20°. Для того чтобы
уменьшить силу трения во время перемещения плит выталкивателей,
в местах соприкосновения толкателей машины с прижимной плитой
помещают ролики.
Механизмы выталкивания с помощью подвижной плиты применяются
для выталкивания средних и крупных отливок различной
сложности. Эти механизмы широко применяют в многогнездных и одног-
нездных пресс-формах для снятия тонкостенных отливок. На рис.74
показан механизм выталкивания отливок "Блок цилиндров". При
раскрытии пресс-формы подвижная полуформа и плита литейной машины
отводятся совместно с отливкой от неподвижной полуформы. На лод-
1 - основная плита выталкивателей; 2 - подвижная плита литейной машины; 3 -
дублирующая плита выталкивателей: 4 - подвижная половина пресс-формы; 5 -
отливка "Блок цилиндров"; б - неподвижная плита литейной машины; 7 -
гидроцилиндр выталкивающего механизма; б- толкатели (4 шт.); 9 - основная плита пресс-
формы; J0-стержневые выталкиватели
176

вижнои плите литейной машины закреплена основная плита
выталкивателей. С другого конца на дублирующей плите закрепляются
23 стержневых выталкивателя (диаметр 10 мм). При движении штока
гидроцилиндра основная плита приводит в движение четыре
толкателя, а дублирующая плита выталкивает отливку 23 толкателями.
Выталкивание отливок через приливы осуществляется, когда нет
возможности вытолкнуть отливку непосредственно выталкивателем
или когда требования к ее поверхности не позволяют оставлять следы
от выталкивателей. В этом случае делают специальные
технологические приливы, которые соединены с отливкой перемычкой высотой
не более 1,5 мм, укрепленной ребром жесткости. В других случаях
в этом приливе делают поднутрение. После выталкивания отливку
сдвигают с поднутрения и удаляют.
Система подогрева пресс-форм
Подогрев пресс-форм является эффективным мероприятием,
повышающим стойкость пресс-форм. При повышении температуры
подогрева снижается температурный перепад в стенках вкладышей,
приводящий к снижению общей деформации и температурных напряжений.
Однако чрезмерное повышение температуры приводит к повышению
температуры в местах контакта, что ведет к снижению уровня
механических свойств материала вкладыша пресс-форм и снижению их
стойкости. Поэтому существует оптимальная температура подогрева,
определяемая расчетом.
Тепловой баланс пресс-форм. Тепловые расчеты температурных
полей пресс-форм показывают, что температурное поле пресс-форм
является нестационарным, т.е. изменяется во времени. При
соприкосновении жидкого металла со стенками пресс-формы возникает
интенсивная теплопередача от жидкого металла к ее стенкам. При ритмичной
работе машины через некоторое время температура пресс-формы
достигает вполне определенного значения. Эта температура не зависит
от начальной температуры, а зависит преимущественно от теплофизи-
ческих свойств металла отливки и пресс-формы, от технологических
параметров принятого процесса и конструкции пресс-форм. При
установившейся температуре подвод тепла 6П равен отводу теплаQ0, т.е.
Qn=Q0f что и является основным уравнением теплового баланса.
Подвод тепла с достаточной точностью можно рассчитать по следующим
формулам:
Qn = Qnep + Окр + Оот + Отр = Go k (7о" 7кр) + Окр +
+ С0(7Кр-Т0т) +
дРпр "|
^стЪк Г
177

где Gnep = Govo (T0- 7кр)- теплота перегрева металла; QKp = G0Qmf-
теплота кристаллизации; 00т = 20со(ткр- Тот)- теплота твердой от-
Артр V
ливки; (JTp = ALTp = ApTpS = — теплота трения; S = ра-
рот?ж G FCT
рабочий ход прессующего поршня; V0=—~ объем полости стака-
Т?ж
на; Ртр ^ Рпр - сила трения и усилие прессования; с0 и с<;-
теплоемкость (удельная) твердого и жидкого металла, Дж/(кг-град); FCT-
площадь сечения стакана, м2; G0 - вес порции жидкого металла, кг; уж -
плотность жидкого металла, кг/м3; А- механический эквивалент
работы 1/427 в кДж/(кг-м); Опл- удельная теплота кристаллизации,
кДж/кг; Тот - температура отливки в момент снятия с пресс-формы, °С;
ТКр - температура кристаллизации металла отливки, °С; LTp - работа
трения, кДж/кг.
Общее количество тепла, отведенного за цикл работы за счет
теплообмена определяется по формуле
От = Онп + Qp = ап (7Ф ~ Tc)(FHnru + Fpt" ),
где QHn - количество тепла за счет теплообмена за два периода (цикл);
Qp - количество тепла, отведенного по разъему пресс-формы; Тф -
температура пресс-формы, °С; 7С - температура окружающей среды,
°С; FHn- внешняя поверхность пресс-формы, м2; Fp - поверхность
разъема двух половинок пресс-формы, м2; *"- продолжительность
второго периода, ч; *ц- продолжительность цикла работы, ч; сел -
коэффициент лучеиспускания.
Разность между подводом и отводом тепла позволяет определить
количество тепла, которое необходимо удалить охлаждением
проточной водой, если этот избыток тепла нельзя удалить регулированием
литейного цикла.
Подогрев пресс-формы. Перед началом серийного выпуска отливок
пресс-форма должна быть подогрета до рабочей температуры,
установленной при разработке технологических режимов и
откорректированной в процессе освоения пресс-формы.
Предварительный нагрев пресс-формы может быть осуществлен
различными способами:
1) заливкой горячего сплава в камеру прессования с запрессовкой
в полость пресс-формы и некоторой выдержкой сплава в ней. В этом
случае одновременно подогревается пресс-форма и стакан камеры
прессования. Интенсивность такого нагрева во времени наибольшая.
Тем не менее его нельзя рекомендовать, так как даже при заливке
неполными порциями горячий сплав может привариться к стержням.
К тому же, вследствие теплового удара, вызванного из-за высокого
178

^—щ
Рис.75. Установка для подогрева пресс-формы "Блок цилиндров":
1 - неподвижная половина пресс-формы; 2 - газовая горелка; 3 - подвижная
половина пресс-формы
температурного перепада, на поверхности пресс-формы появляется
сетка трещин.
2) Подогрев жидким теплоносителем, нагретым выше 100*С
(маслом или невоспламеняющейся жидкостью) циркулирующим по каналам
в теле пресс-формы.
3) Подогрев пресс-формы электрическими нагревателями в
сочетании с проточной холодной и горячей водой или паром, или
индукционными нагревателями.
4) Подогрев пресс-формы с электрическими нагревателями
сопротивления инфракрасными излучателями.
Однако эти перечисленные методы подогрева пресс-формы не
нашли практические применения из-за сложности, неэкономичности
установки. На УМПО, например, для подогрева сложных пресс-форм,
например "Блок цилиндров", "Картер масляный", как правило, применяют
газовые горелки (рис.75). Нагрев пресс-формы проводится строго по
заданному режиму согласно инструкции для каждой пресс-формы.
Продолжительность нагрева пресс-формы "Блок цилиндров" при первом
опробовании составляет 24 ч, а в последующих - 8-12 ч до
температуры 100 °С.
Система охлаждения и регулирования
температуры пресс-формы
Для стабилизации качества отливок следует создавать определенные
закономерности распределения и изменения температуры
пресс-формы. Непременным условием достижения этой цели является
технологичная конструкция отливки: без скоплений металла, с
равномерной толщиной стенки и плавными переходами. Это особенно важно
для крупногабаритных отливок. Равностенкал отливка должна
затвердевать одновременно по всем сечениям при постоянной температуре
179

пресс-формы. При плавном утолщении стенки отливка размещается
в пресс-форме таким образом, чтобы питатель примыкал к стороне,
противоположной ее утолщенному концу. Этим достигается
последовательное затвердевание отливки в направлении от наиболее тонкого
сечения к наиболее толстому, так как более нагретым местом пресс-
формы является область пресс-остатка и литника.
Система охлаждения. Перегрев пресс-формы снижает темп работы
или вызывает остановку машины. Для повышения производительности
труда, а также для улучшения качества отливок и повышения
стойкости пресс-форм в их конструкциях предусматривают различные
системы охлаждения. Эти системы предназначены не только для
быстрого отвода теплоты от отливки, но и для создания направленного
затвердевания, выравнивания и регулирования температурного поля пресс-
формы.
Наиболее распространен способ охлаждения пресс-формы водой,
циркулирующей по каналам диаметром 8-12 мм, расположенным в
обоймах или вкладышах (рис.76). Вода к пресс-форме подводится по
резиновым трубкам через штуцера, ввернутые в обоймы или вкладыши.
Каналы изготовляют чаще всего сверлением. Поперечные каналы
заглушают пробками.
При охлаждении непосредственно вкладышей или вставок делают
разветвленную систему каналов, число которых зависит от
конфигурации отливки, интенсивности охлаждения и массы заливаемого
металла. В крупногабаритных неподвижных стержнях, например, в пресс-
форме для литья под давлением - блока цилиндров автомобильного
двигателя (рис.77), вода подается через отдельные штуцера в каждую
Рис.76. Охлаждение вкладышей
водой, циркулирующей по
каналам:
1 - штуцер; 2- резиновые
трубки; 3 - обоймы или вкладыши;
4 - пробки заглушки
!
г
г»
180

вставку с целью создания автономных систем регулирования
температуры.
Неподвижные центральные стержни охлаждаются через штуцера,
ввернутые в их посадочную часть в крепежной плите подвижной
полуформы. Циркуляция воды осуществляется с помощью перегородки,
разделяющей охлаждающий канал. Для охлаждения подвижных
стержней значительной длины применяют систему трубок, ввернутых в
стержень и перемещающихся вместе с ним по клин-пальцу при
раскрытии пресс-формы. Во вкладышах, в которых невозможно
просверлить отверстия для охлаждения, каналы выфрезеровывают и
прокладывают в них медные трубки, которые для плотного контакта с пресс-
формой заливают оловянно-свинцовым сплавом.
Водяное охлаждение действует наиболее эффективно в том случае,
когда охлаждающие каналы расположены в непосредственной
близости от отливки и литниковой втулки, а не на периферии пресс-формы.
Поэтому для быстрого охлаждения пресс-остатка и литников вокруг
литниковой втулки рекомендуется делать полость, в которой
циркулирует вода.
При необходимости интенсивного охлаждения, например при литье
латунных фитингов, вместо охлаждения через обоймы
рекомендуется вводить дополнительные обоймы-холодильники вокруг вкладышей.
Обоймы-холодильники представляют собой рамку или плиту со
множеством просверленных
отверстий, образующих систему, которая
Рис.78. Пресс-формы с интенсивным охлаждением вкладышей
181

быстрого и многократного обмена воды. Холодильники позволяют
снизить тепловую нагрузку с обойм форм-пакета, причем при выходе из
строя обойм-холодильников их можно быстро заменить.
Регулирование температуры пресс-формы. В крупногабаритных
пресс-формах используют несколько автоматически регулируемых
систем охлаждения. Например, пресс-форма "Блок цилиндров"
автомобильного двигателя имеет отдельно регулируемых систем
водяного охлаждения, автоматически управляемых по сигналу термопар
и контактного гальванометра с помощью электромагнитных
вентилей (рис.79). Регулирование температуры пресс-формы включает
следующие технологические этапы: первый этап включает
предварительный нагрев пресс-формы до заданной температуры по отдельным
системам и узлам: на втором этапе пресс-форма должна работать в
определенном заданном тепловом режиме, который осуществляется
регулированием температуры установкой термостатированил пресс-
формы.
Для установления оптимального режима регулирования температуры
необходимо изучить распределение температуры в пресс-форме.
Распределение температуры в пресс-форме. Различают
температуру на поверхности и внутри тела пресс-формы. Первую измеряют на
наружной поверхности контактными термопарами.
В наиболее тяжелых температурных условиях работают передние
и задние ползуны, особенно нагреваются неохлаждаемые стержни
центрального маслоканала (280 °С) и стержни водяной помпы, где
Рис.79. Система
автоматического регулирования водяного
охлаждения пресс-формы "Блок
цилиндров":
1 - главный запорный вентиль;
2- установка
терморегулирования; 3- электронный
потенциометр; 4- сливной стояк;
5- термопары в пресс-форме;
J 6 - неподвижная полуформа;
7 - сливной водопровод
182

Рис.80. Расположение термопары- в
неподвижной обойме пресс-формы "Блок
цилиндров'1:
1 - неподвижная обойма; 2 -
термоопоры; 3 - неподвижная центральная
вставка; 4 - электронный потенциометр
-/
<
AiA
|ооиооо|
0
' я*г
3
ш
ш
температура достигает 260 °С. На боковых поверхностях отливки
(верхний ползун) температура составляет 150-170 °С, а поверхности
нижнего ползуна нагреваются до 200-290 °С; это объясняется тем, что
поверхность отливки расположена ближе к литниковой системе.
В производственных условиях для серийного и массового
производства отливок целесообразен постоянный контроль внутри тела пресс-
формы термопарами, слой которых монтируют в отверстия матрицы
с тыльной ее стороны. Такой способ контроля температуры внедрен
на всех литейных машинах фирмы "Wotan" (рис.80). Во внутренних
точках пресс-формы температуры значительно ниже, чем на
поверхности.
На поверхности пресс-формы и внутри нее температура в процессе
заполнения и подпрессовки в разных точках может быть различной,
что приводит к неравномерному затвердеванию и ухудшению качества
отливки. Осциллографические записи изменения температуры (рис.81)
показывают, что температурные колебания на поверхности пресс-
формы значительно выше, чем на глубине 3,5 мм. На глубине 12 мм
эти колебания почти исчезают.
Исследование температурных полей пресс-форм, выполненное
В.П.Новиковым показало, что распределение температур по
сечению пресс-формы имеет свои закономерности. Например,
неравномерность температуры по толщине пресс-формы незначительна по
сравнению с перепадом температур, под действием которого теплота
отливки поступает в пресс-форму. И если на наружной поверхности
рабочей полости температура зависит от конфигурации отливки и
распределения ее масс, то по толщине формы распределение
температур аналогично приведенному на рис.82. Точка III указывает место
замера температуры термопарой в центре пресс-формы (|| - тыльная
поверхность). На поверхности происходит следующее изменение
температур:
во время заполнения рабочая поверхность (вблизи контура отливки
183

Рис.81. Изменение температуры за один литейный цикл в различных точках пресс-
форм:
1, 2 - на поверхностях подвижной и неподвижной полуформ, соответственно; 3, 4 -
на 3,5 и 12 мм, соответственно
Рис.82. Распределение температуры по толщине пресс-формы
на плоскости разъема и особенно в области пресс-остатка и питателя)
почти достигает температуры заливки (*зал);
далее в процессе медленного охлаждения отливки в закрытой пресс-
форме температура на поверхности падает до температуры
удаления отливки из пресс-формы (<уД);
после удаления отливки раскрытая пресс-форма охлаждается
быстрее и температура поверхности к началу следующего цикла достиг-
нется значения температуры перед заливкой (tn>3).
Циклические температурные колебания проникают в матрицу на
различную глубину - от 4-5 мм для малых пресс-форм при быстром
темпе работы и до 30-40 мм для крупных пресс-форм при среднем
темпе работы. Колебания температуры уменьшаются в результате
более высокого темпа работы и использования специальных сталей
с низкой теплопроводностью. Таким образом, следует различать
поверхностный слой, прилегающий к лицевой поверхности
оформляющей полости, сравнительно небольшой по сравнению с толщиной
пресс-формы, и основной ее массив от поверхностного слоя I до
тыльной стороны ||, в котором нет значительных циклических колебаний.
Температура в основном массиве плавно понижается от fn#3 до
температуры tin на тыльной поверхности пресс-формы. Из всех'этих
температур как среднюю за цикл принимают *п.з = *ф- Ее измеряют
контактной термопарой, прикладывая горячий спай к рабочей
поверхности средней части полости пресс-формы перед очередной заливкой,
когда подвижная полуформа находится в крайнем левом положении.
Необходимо поддерживать такой темп работы, чтобы значения tn 3 и
tT п были воспроизводимы после каждого удара. При этом температура
184

в поверхностном слое оказывает основное влияние на качество
отливок, а температура в основном теле пресс-формы служит лишь
тепловым фоном.
Для стабилизации качества отливок следует создавать
определенные закономерности распределения и изменения температуры пресс-
формы. Непременным условием достижения этой цели является
технологичная конструкция отливки: без скоплений металла, с
равномерной толщиной стенки и плавными переходами. Это особенно важно
для крупногабаритных отливок. Равностенная отливка должна
затвердевать одновременно по всем сечениям при постоянной
температуре пресс-формы. При плавном утолщении стенки отливка
размещается в пресс-форме таким образом, чтобы питатель примыкал к
стороне, противоположной ее утолщенному концу. Этим достигается
последовательное затвердевание отливки в направлении от наиболее
тонкого сечения к наиболее толстому, так как более нагретым
местом пресс-формы является область пресс-остатка и литника.
Одновременному охлаждению отливки по всем сечениям способствуют
сплавы эвтектического состава, разветвленная литниковая система,
расположение каналов охлаждения в стержнях и по наружным стенкам
отливки, низкие темпы работы и скорость прессования.
Направленному затвердеванию отливок способствует использование сплавов
с широким интервалом кристаллизации, установка каналов
охлаждения в дальней от питателя части пресс-формы, быстрый темп работы
при несколько увеличенной скорости прессования, использование
машин со специальной ступенью подпрессовки.
При составлении технологического процесса литья
устанавливаются средние температуры во внутренних точках пресс-форм. Например,
при литье "Блок цилиндров" значенил таких показателей приведены
в табл.59.
Таблица 59. Рекомендуемые температуры по узлам
по регулировке температуры систем охлаждения
пресс-формы "Блок цилиндров"
Параметры
Температура узлов, °С по зонам
Зона формы Литник,
неподвижная вставка
Рекомендуемая 115
температура, °С
Температура 180
формы по точкам, °С
Литник,
нижний ползун
160
210
Форма
подвижная
90
200
Нижний
ползун
145
210
185

Продолжение табл.59
Температура узлов, °С по зонам
Параметры ——
5 6 7 8
Зона формы Форма непод- Задний Передний Верхний
вижная ползун ползун ползун
Рекомендуемая 135 150 155 145
температура, °С
Температура 210 180 190 180
формы по точкам, °С
5.4. Стойкость материалов и пресс-форм
Стойкость материалов пресс-форм в зависимости
от химико-термической обработки
Разрушения пресс-форм начинаются с ее рабочей поверхности, так
как она испытывает самые высокие температуры, деформации,
напряжения и химические взаимодействия с жидким металлом. В связи
с указанным, еще при зарождении процесса литья под давлением
начали применять защитные покрытия рабочей поверхности жидкими
смазками.
Для повышения стойкости пресс-форм применяются следующие
защитные покрытия:
химико-термическая обработка;
электрохимические и химические покрытия;
металлизация;
электролитические покрытия.
Механизм повышения стойкости пресс-форм за счет применения
защитных покрытий изучен недостаточно. Практикой производства
литья под давлением установлено, что не все покрытия повышают
стойкость пресс-форм.
По теоретическим соображениям все виды химико-термической
обработки должны снижать термостойкость и повышать
износостойкость пресс-форм.
Были приведены исследования по изучению влияния
химико-термической обработки и покрытий на механические свойства и стойкость
материалов пресс-форм. Механические свойства стали ЗХ2В8Ф
изучались в зависимости от азотирования, сульфоцианированил, фосфатиро-
вания и термической обработки.
Механические свойства образцов (Ф= 6 мм, l = 30 мм) приведены
в табл.60.
186

Таблица 60. Механические свойства сталиЗХ2В8Ф
Механические свойства образцов Механические свойства образцов
^исп» ^исп, !
°С °в» °т. 6» Ф» ан. Рт> °С °в> °т» S, ф, ан рт>
МПа МПа % % Дж/м2 МПа МПа МПа % % Дж/м2 МПа
без обработки Сульфоцианирование
20 1360 1250 61 16,4 0,14 410 800 108 82 78,7 86,5 2,92 198
400 1060 930 99 41,7 0,30 670 1000 32 27 93,7 83,6 1,91 62
600 670 590 24 55,6 0,37 610
800 108 87 68,3 85,0 3,15 157 Низкотемпературное цианирование
1000 39 35 89,9 84,6 2,91 72 20 1060 1060 - - 0,056 0
Азотирование 400 740 /40 - - 0,25 0
20 1210 1110 2,2 4,7 0,035 190 600 480 450 9,7 - 0,33 0
400 990 860 8,8 14,1 0,40 356 800 115 99 64,2 73,1 3,40 177
600 560 510 23,5 63 0,35 535 1000 41 36 73 - 2,84 -
800 110 9 65,6 86,6 3,44 190 ж ^
1000 36 33 108 87 3 258 77 Фосфатированив
20 1300 1200 8,5 31 0,11 610
Сульфоцианирование 400 1010 870 11,6 41,1 0,35 670
20 1030 1030 - - 0 03 0 600 570 460 32'8 72'9 °'33 710
400 030 880 5 8 17 7 0 2 390 800 10° 74 70 95'7 3'50 192
Z Г So 2% ft! 0°224 47? 100° 35 31 86 79'4 2>30 *2
Приведенные результаты показали, что низкотемпературные
цианирование, сульфоцианирование и азотирование снижают прочностные
и, особенно резко, пластические свойства. Следовательно, указанные
слои являются исключительно хрупкими, поэтому азотирование,
сульфоцианирование и низкотемпературное цианирование, как считает
И.ИГорюнов, снижает стойкость пресс-форм. Авторы издания с &тим
выводом не согласны.
Химико-термическая обработка деталей проводится с целью
упрочнения рабочей поверхности пресс-форм, повышения твердости, ус- ♦
талостной прочности и т.д. В зависимости от состава внешней среды
химико-термическая обработка может сопровождаться как
обогащением, так и обеднением рабочей поверхности тем или иным
элементом. В нашем случае происходит обогащение поверхностного слоя
азотом, серой, углеродом, хромом, алюминием, бором и другими
элементами, сопровождающееся образованием нитридов, карбидов,
боридов и других соединений. Образующиеся химические соединения
снижают пластичность стали, но повышают прочность и самое главное
снижают коэффициент диффузии металлов отливок в рабочую
поверхность пресс-формы и предохраняют ее от налипания, приваривания
и износа.
187

Химико-термическал обработка сопровождается тремя
элементарными процессами: диссоциацией внешнего вещества, поглощением
рабочей поверхностью пресс-формы атомов (ионов) и диффузией его
в глубь тела детали пресс-формы.
Сущность азотирования сводится к насыщению рабочей
поверхности вкладышей пресс-форм или трущихся частей деталей азотом. При
этом в поверхностном слое легированных сталей могут возникать
нитриды алюминия AIN, железа Fe2N, Fe3N, Fe4N; нитриды хрома
CrN, Cr2N; нитриды вольфрама WN, WN2; нитриды молибдена MoN,
Mo2N, Mo3N; нитриды ванадия VN, V3N.
По назначению азотирование разделяют на износостойкое и
антикоррозионное, различающиеся по глубине слоя. Существуют различные
способы азотирования: одно- и двухступенчатое, ионное, в тлеющем
разряде, с применением токов высокой частоты и ультразвука и т.д.
Это чрезвычайно усложняет процесс и приводит к различным
свойствам азотированного слоя и к различной стойкости пресс-форм.
По вопросу применения азотирования для деталей пресс-форм
существуют самые противоречивые мнения, которые исходят из
неправильного представления о процессе их разрушения. Азотирование
снижает сопротивление материала термической усталости вследствие
резкого снижения пластичности материала, поэтому трещины и сетка
разгара на азотированной поверхности возникают значительно
быстрее, чем на неазотированнои. В то же время азотирование повышает
сопротивление материала износу, уменьшая диффузию алюминия
и других элементов в рабочую поверхность, уменьшает налипание,
приваривание, коэффициент трения и т.д. Указанные факторы
способствуют повышению стойкости пресс-форм.
Поэтому целесообразность применения азотирования
устанавливается в зависимости от условий работы пресс-формы и стержней.
В США и Словакии азотируют камеры прессования, повышал за счет
этого их стойкость. Детали, работающие на трение, особенно в
дорогостоящих пресс-формах, также целесообразно азотировать - это
повышает их срок службы. Глубина азотирования составляет 0,1 мм.
На заводе автомобильных моторов "Москвич-412" камеры
прессования азотируются на глубину 0,2-0,4 мм, пресс-поршня - 0,1-0,2 мм.
Сульфоцианирование - это процесс насыщения серой, азотом и
углеродом, а сульфидирование - только серой. Сульфидирование и
сульфоцианирование повышают сопротивление материалов задирам,
что видно из табл.61.
Сульфидирование и сульфоцианирование повышают сопротивление
материала задирам. В зависимости от стали, положительное действие
проявляется так же, как и при азотировании, поэтому высказанные
области применения для азотирования справедливы и для сульфоциа-
188

Таблица 61. Повышение сопротивления материалов задирам
Время испытания в ч до появления задира
Груз- при обработке поверхности
ка кг
без обработки сульфидированием сульфоциани- теллурирование
рованием
Сталь 45
15 8 205 130 49
50 6 164 92 8
100 2,8 140 48 7
Чугун СЧ 18-36
15 16 440 18 51
50 5 20 7 13
100 2,5 7 4 3,3
Сталь 1Х18Н9Т
15 14 180 1595 660
50 2,5 115 425 362
100 1,7 10 310 195
нирования. Некоторые французские и немецкие фирмы утверждают,
что сульфоцианирование повышает стойкость пресс-форм в
Образа и более, но наша проверка не подвердила этого [4].
Цианирование- это насыщение поверхности азотом и углеродом.
Различают низкотемпературное и высокотемпературное
цианирование. Для деталей пресс-форм применяют преимущественно
низкотемпературное цианирование.
Цианирование повышает стойкость в два раза (табл.62). Авторы,
проделавшие большую работу по изучению и внедрению
низкотемпературного цианирования, утверждают, что стойкость стержней и
вкладышей пресс-форм при цианировании повышается. Однако
исследование автора книги этого не подтвердили. Цианирование повышает
твердость стали, снижает коэффициент трения (у стали ЗХ2ВН2ФА с 0,63
до 0,22), уменьшает налипание и приваривание алюминия и повышает
износостойкость стали, но снижает термостойкость. В связи с
указанным, применение цианирования производится в тех же случаях, что
и азотирования.
Исследования и практика производства показывают, что все виды
химико-термической обработки при надлежащем проведении
процессов могут способствовать повышению износостойкости стержней и
вкладышей пресс-форм, но они снижают их термостойкость,
увеличивая склонность к появлению сетки разгара и трещин.
В связи с этим, конструкторы пресс-форм при назначении материа-
189

Таблица 62. Стойкость стержней (цикл термостойкости)
Вид обработки рабочей
поверхности стержня
Без обработки
Химическое оксидирование
Электролитическое
оксидирование
Азотирование
Низкотемпературное
цианирование
Сульфоцианирование
Диффузионное хромирование
Борирование
Стойкость стержней
ИЗ СТАЛИ. LLT
ЗХ2В8Ф
4300
5100
5400
7400
8600
8700
9400
12300
*
ЗХ5МФС
4800
5600
5700
7500
9800
9800
11000
—
Характеристика
дефекта
Приваривание
и п
п и
Мелкие трещины,
приваривание
Эрозионное разрушение
(местное)
Тоже
Мелкие раковины - эрозия,
приваривание
Тоже
ла и режима его обработки должны руководствоваться следующим.
Если стержни и вкладыши пресс-формы выходят из строя по износу,
то применение азотирования или других обработок будет
способствовать повышению их стойкости. Если стержни и вкладыши пресс-
формы выходят из строя по сетке разгара или трещинам, то
применение азотирования или других химико-термических обработок приведет
к еще большему снижению стойкости.
Стаканы, камеры прессования, колонки, поршня, рассекатели и
другие части пресс-форм, работающие на трение необходимо только
азотировать.
Фосфатирование применяется для защиты рабочей поверхности
пресс-форм от окисления, для снижения коэффициента трения и
уменьшения налипания. Фосфатные покрытия наносятся толщиной 5-10 мкм.
Кроме того, фосфатные покрытия уменьшают остроту концентраторов
напряжений, улучшают чистоту поверхности и этим повышают
термостойкость и стойкость пресс-форм на 30-50%. Повышение
износостойкости при фосфатировании объясняют физико-химическим
свойством поверхностей трения, уменьшающих склонность материала к
"схватыванию" в точках контактирования. Фосфатные покрытия,
наносимые на литниковые втулки пресс-форм, в присутствии
окислителей-нитратов кальция, бария или цинка, повышают их стойкость при
литье, например алюминиевых сплавов, в десятки раз.
Фосфатирование рекомендуется применять при всех видах литья
как для деталей пресс-форм, так и для деталей металлопровода.
Следует иметь в виду, что фосфатирование смывается струей жидкого
металла, поэтому его необходимо возобновлять через определенное
190

Таблица 63. Стойкость вкладышей
Вид
хромирования
Без хромирования
Хром пористый
Толщина
слоя
хрома в мм
-
0,025
0,050
Стойкость
в ц.т Вид
хромирования
280 Хром пористый
500
420 Хром беспористый
Толщина
слоя
хрома в мм
0,100
0,025
0,050
0,100

Стойкость
вц.т
400
400
400
250
число циклов теплосмен. При этом старое фосфатное покрытие
должно быть полностью удалено химическим путем в растворе хромового
ангидрида (200-250 г/л) при температуре 50-70 °С, а затем
механической очисткой или только механической очисткой до полного его
удаления. Из-за трудоемкости удаления старого слоя, технология
фосфатирования не находит широкого применения в широких
масштабах.
Металлизация вольфрамом или карбидом вольфрама повышает
стойкость пресс-форм при литье цветных сплавов на 200-300 % (по
зарубежным данным). Выполненные работы И.И.Горюновым по
металлизации и алитирования (FeAl, Al203) вкладышей пресс-форм из
стали 3X13 и 1X13 при литье имели низкую стойкость и выходили из строя
из-за трещин или выкрашивания.
Электролитическое хромирование и никелирование при
изготовлении отливок из латуни во вкладышах из стали замедляет начальные
стадии образования сетки разгара и поэтому рекомендуется для
использования особенно на инструментальных углеродистых сталях.
Электролитическое хромирование вкладышей из стали ЗХ2В8Ф
повышает стойкость в 1,4-1,7 раз.
Стойкость вкладышей, изготовленных электролитическим
хромированием (ст.ЗХ2В8Ф) приведена в табл.63.
Стойкость формообразующих узлов пресс-форм
Стойкость формообразующих узлов пресс-форм зависит в основном
от трех следующих факторов:
физико-механических свойств материалов;
химико-термической обработки деталеГ и узлов пресс-форм;
технологии изготовления деталей пресс-форм и качества литейных
смазок.
191

Стойкость в зависимости от физико-механических свойств материалов
При изготовлении отливок из любых сплавов на рабочей поверхности
и стенках вкладышей пресс-форм возникают процессы (термическая
усталость, необратимое формоизменение и износ), приводящие к
выходу вкладышей из строя. Сопротивление материала пресс-форм
указанным процессам определяют длительность их службы.
Вышеуказанные процессы протекают одновременно. Скорость протекания этих
процессов с повышением температуры контакта увеличивается.
При каждом литейном цикле физико-механические свойства
материалов деталей пресс-форм изменяются (от значений при Tg до их
значений при ,ТК). В основном механические свойства при /к определяют
стойкость пресс-форм. Механические свойства и стойкость пресс-форм
при литье под давлением детали "звездочка" во вкладыше и пресс-
форме из стали ЗХ2В8Ф и сплава молибдена ЦСДМ приведены в
табл.64. Сплав молибдена при нормальной температуре был
совершенно не пластичен, но при температуре контакта 800 °С
прочностные и пластические свойства, а также стойкость его выше, чем у
стали ЗХ2В8Ф, хотя при нормальной температуре сталь ЗХ2В8Ф имела
прочность примерно в три раза выше молибдена.
Механические и физические свойства материалов при нормальной
температуре практически не влияют на стойкость пресс-формы. В
интервале температурного цикла они могут оказывать влияние на
стойкость пресс-форм, но ввиду сложности расчетов это не учитывается
в расчетных формулах.
Для сравнительных расчетов значения деформации за цикл е0 и
условные температурные напряжения отн можно брать минимальные,
но при расчете термостойкости острых углов (концентраторов
напряжений), где имеет место поперечная и продольная деформации,
максимальные.
Для точных расчетов необходимо учитывать изменение
коэффициентов Кт, КсМ и Ки, которые зависят от многих факторов и могут оп-
Таблица 64. Стойкость материалов пресс-форм
Марка
сплава
ЗХ2В8Ф
ЦСДМ
^ИСП| -
°С
20
800
20
800
Механические свойства
Ов>
МПа
1400
100
500
210
От.
МПа
1230
90
500
200
6,%
13
10
0
25
♦ ,%
44
90
0
80
Рт.
МПа
970
110
0
230

Стойкость,
Ц.т
о о
со со
СМ СМ
2690
2690
192

ределлть стойкость пресс-форм. Значения коэффициента Кт зависят
от чистоты обработки рабочей поверхности пресс-форм и отливки,
от чувствительности материала пресс-форм к концентраторам
напряжений. Небольшие риски, надрезы и различные дефекты могут служить
концентраторами напряжений и резко снижать термостойкость. Очень
острые концентраторы могут снижать термостойкость при литье
медных и железных сплавов до минимального значения (Кт близко к
нулю). Обычно значение Кт меньше единицы, но при неответственном
литье, когда допускается зачистка поверхности отливок наждачным
кругом или другими средствами, Кт может быть и больше единицы.
Значения коэффициента KqM зависят от удельного давления,
возникающего в местах смятия, скорости потока жидкого металла в
рабочей полости пресс-формы, жидкотекучести металла, ширины
зазора перед началом работы и места его расположения и других
факторов.
Указанные коэффициенты зависят от специфических условий
работы литейного цеха, поэтому их необходимо устанавливать
конструктором-технологом в каждом цехе путем анализа работы пресс-форм
и прочих условий работы на данном предприятии.
Определяющим процессом при литье сплавов на основе алюминия,
магния, меди и железа является термическая усталость, так как она
служит причиной забракованил большинства пресс-форм из-за
появления заливов на поверхности отливок. Необратимое формоизменение
проявляется чаще всего в виде появления облол на отливках
вследствие смятия пресс-форм. Этот вид дефекта имеет местный
ограниченный характер, поэтому он удаляется различными способами. Но в
некоторых случаях размеры облол более 2-5 мм удаление его
нерентабельно, так как требуется дополнительно устанавливать
обрубочные пресса.
Износ пресс-форм является основной причиной выхода пресс-форм
из строя при литье сплавов на основе цинка и имеет менее
существенное значение при литье высокотемпературных сплавов на основе
меди и железа, так как они выходят из строя по термостойкости и фор-
мостойкости. При литье алюминиевых сплавов пресс-формы часто
выходят из строя из-за местного износа вследствие налипания или
приваривания.
Изменение стойкости пресс-форм в зависимости от основы
сплавов, применяемых для изготовления отливок, по данным
отечественных заводов и по данным отечественной и зарубежной технической
литературы, приведено на рис.83: для сплавов на основе Pb, Sn, Zn,
Тит Д° 500 °С, 7К = 200-4-400 °С; для сплавов на основе Al, Mg, Тпл =
= 500ч-800 °С, Тк = 400-т-600 °С; для сплавов на основе Си Тпл = 800*
-М200°С, Тк=600*800°С;для сплавов на основе Fe Тпл = 1200-4-1600 °С,
193

Nc*fO%T
too У
Оснода сплава
Nc<l03,ti.r
Рис.83. Изменение стойкости
пресс-форм в зависимости от
температуры контакт и
температуры плавления различных
сплавов, применяемых для
изготовления отливок
Рис.84. Изменение стойкости пресс-форм
при изготовлении отливок из стали 20Л
колпачка ( а) и звездочки (б ) в
зависимости от механических свойств рт = (1 +
6+ф)ов-отв МПа материалов
вкладышей:
7 - сплав на основе молибдена; 2 -
сплав на основе меди; 3 - сплав на
основе железа
NC'W3,U.T
• 1
о 1
А 3
У
/
/
JLl
JA
1,5 3,0 4,5 6,0
7,5 9,0
РМПа

Тк = 800 -г 1100 °С. С повышением температуры плавленил материалов,
применяемых длл изготовления отливок, повышаетсл температура
контакта, снижаются запасы прочности и пластичности, что приводит
к снижению стойкости и термостойкости пресс-форм.
По данным И.И.Горюнова влияние запаса прочности и пластичности
материала пресс-форм на термостойкость и стойкость показано на
рис.84. На примере изготовления отливок деталей колпачка и
звездочки была изучена термостойкость и стойкость при литье стали при
одинаковых технологических условиях, проверено большое
количество различных материалов вкладышей пресс-форм с различным
запасом прочности и пластичности рт. В результате было выявлено, что с
повышением рт термостойкость и стойкость повышаются. С повышением
теплофизических свойств (теплопроницаемости,
температуропроводности, теплопроводности, теплоемкости, плотности металла пресс-
форм и отливок) температура контакта понижается, а уровень
механических свойств повышается, что приводит к повышению стойкости
пресс-форм.
С уменьшением коэффициента линейного расширения и модуля
нормальной упругости снижается общая деформация и
температурные напряжения, что приводит к повышению стойкости и
термостойкости пресс-форм. Но с повышением модуля нормальной упругости
повышается формостойкость пресс-форм и уменьшается смятие.
С понижением предела текучести повышается термостойкость, а с
его повышением уменьшается смятие. Следовательно, предел
текучести и модуль нормальной упругости выбираются оптимальными.
Авторами издания проведены исследования влияния механических
свойств и выявления оптимального химического состава стали в
зависимости от режима термической обработки стали из проката и
литых образцов. Исследование проводилось методом крутого
восхождения (Бокса-Уилсона) для материала пресс-формы. Пресс-форма
длл литья под давлением на основе сплава алюминия работает в
условиях воздействия напряжений при повышенных температурах (700-
760 °С), поэтому он должен обладать умеренной теплостойкостью.
Механические свойства сталей должны иметь высокие и вместе с
тем стабильные значенил в области рабочих температур пресс-форм
(табл.65).
Однако в настоящее время не существует общепринятого метода
и комплекса критериев для априорной оценки стойкости литейной
оснастки (пресс-форм, кокилей и др.).
В качестве основных априорных критериев теплостойкости пресс-
форм нами приняты значения предела текучести при сжатии в
условиях повышенных температур (** 700 °С), а также стабильность
прочностных свойств стали в процессе пластической деформации при ис-
195

Таблица 65. Механические свойства исследованных сталей
Предел Предел Относи- Относи- Ударная
Марка прочности текучести тельное тельное вязкость, Твердость,
стали при растя- о02 удлине- сушение кДж/м2 HRC
женииов, Мпа ние6,% ф,%
МПа
ЗХ2В8Ф 1750/650 1600/600 10/15 30/46 250/170
4Х5МФС 1700/430 1500/390 11/37 45/97 400/120
00Н18К9М5Т1950/1450* 1950/- 8,5/- 30/- 400/-
(ВКС)
Примечание. Числитель при 20 °С, знаменатель при 700 °С.
* При 600 °С.
пытаниях в условиях рабочих температур. Максимальные напряжения
сжатия при этом развиваются в поверхностных слоях металла, формы
в момент термоудара в ходе заливки пресс-форм не успевают
прогреться на значительную глубину.
Измерение механических свойств проводили на разрывной машине
типа "инстрон" модель 1115. Образцы диаметром 10 мм и высотой
15 мм, изготовленные из литых заготовок опытной плавки 12 имели
следующий химический состав, % (по массе): углерод-0,45; марганец-
0,4; кремний - 0,4; хром - 5; молибден - 1,2; ванадий - 1; алюминий -
0,5; цирконий - 0,3; бор - 0,01; сера - 0,02; фосфор - 0,02.
Образцы опытной стали подвергались термообработке по
,режимам согласно плану-матрице (табл.66).
В целях получения сопоставимых данных, в идентичных условиях
испытаны и образцы проката марки 4Х5МФС, термическая обработка
которых заключалась в нагреве до 850 °С, далее до 1000°С
(выдержка соответственно 1,0 и 0,5 ч), охлаждении в масле и последующем
отпуске при 620 °С с охлаждением на воздухе.
Исследуемый образец помещали в герметичную камеру машины
"инстрон", нагревали до температуры 700±10°С. Время нагрева
образца выдерживали постоянным (0,5 ч). Затем образец сжимали со
скоростью 2 мм/мин. Пластическую деформацию каждого образца
доводили до величины 4 % и фиксировали на диаграмме. После снятия
нагрузки производили охлаждение камеры с образцом до 100 °С и
вскрытие ее. В ответственных случаях опыты, неоднократно дублировали.
Результаты испытаний образцов обрабатывали, рассчитывал предел
пропорциональности, предел текучести, напряжение при одном, двух,
43-46/43-46
43-46/43-46
50/50
196

Таблица 66. Термическая обработка образцов опытной стали
Режимы термической обработки
наименование
фактора
Температура закалки, °С
Температура отпуска, °С
Среда при нагреве под закалку
Время выдержки при нагреве под
закалку, мин
Закалочная среда
Среда охлаждения при отпуске
1
900
300
Воздух
18
Воздух
Воздух
2
950
400
Воздух+
руда
24
Масло
Масло
3
1000
500
Воздух+
чугунная
стружка
30
Эмульсия
Эмульсия
4
1050
600
36
Вода
Вода
5
1100
700
42
Раствор
щелочи
Печь
Примечание. Время выдержки при отпуске для всех уровней варьирования
факторов равно 45 мин.
трех и четырех процентах пластической деформации образца в
процессе сжатия (табл.67).
Расчет прочностных характеристик проводили по общеизвестной
формуле: o=p/S0,
где р - нагрузка, приложенная к образцу; S0 - площадь поперечного
сечения образца до испытаний, мм2.
Таблица 67. Механические свойства опытной стали
Результаты испытаний
Характеристика
образца 0В, МПа Оо05,МПа 0002, МПа 6,% ф,% HRC
Образцы (опыт 12 по 1264/1286 1061/1073 1046/1085 3,3/4,3 1,2/1,3 38/41
основной матрице)
Образцы с дополни- 1110/1170 1035/1065 915/1040 0,7/0,8 0,2/0,2 39/43
тельным
модифицированием бором
Образцы с
дополнительным
модифицированием иттрием
Образцы с
дополнительным модицифиро-
ванием цирконием
СТ.4Х5МФС
956/1114 917/980 888/1108 2,1/2,4 0,4/2,1 36/40
722/994 701/886 678/859 1,1/1,4 0,3/0,4 38/42
-/1250
-/-
-/1010 -/3,6 -/0,2 -/38
Примечание. Числитель - литое состояние; знаменатель - после
термообработки.
197

> / группе*
Рис.85. Зависимость
напряжений от деформации образцов
при 700 °С
\Егруппа
\Шгрулпа
0,1 1 2 J 4
Деформация е, %
По результатам испытаний построено семейство кривых
зависимости напряжений от пластических деформаций при температуре
700 °С (рис.85). Рассмотрение приведенных на рисунке зависимостей
показывает, что семейство кривых можно разграничить на три группы:
кривые первой группы после термообработки образцов по режимам
№№1, 9, 19, 25 имеют высокие значения как упругих (опц = 290~
580 МПа), так и прочностных характеристик (от = 330т610 МПа).
Наилучшую стабильность прочностных свойств обеспечивает режим № 1
(от = 610МПа). При изменении деформации от 0,2 до 4% упрочнение
стали До характеризуется изменением напряжения деформации от
610 до 730 МПа, что составляет всего 20% от предела текучести
образца при сжатии.
Испытания образцов второй группы после режимов №№3, 7, 14, 16,
21 показывают более низкие значения упругих (от 2,6 до 2,8 раза) и
прочностных (от 1,7 до 2,6 раза) свойств, чем первая группа.
Способность сталей этого семейства к упрочнению
характеризуется изменением напряжений от 140 до 467 МПа при увеличении
деформации от 0,2 до 4 % соответственно, что составляет более 300 %
относительно величины предела текучести при сжатии.
Третья группа образцов имеет самые низкие значения
прочностных характеристик (от = 140+216 МПа), что в 2,5 раза меньше, чем у
образцов первой группы кривых.
Сравнение упругих и прочностных свойств образцов опытной стали,
198

обработанных по режимам первой группы, со свойствами проката
из стали марки 4Х5МФС показывает, что свойства у лучшего образца
из литой заготовки после термообработки по режиму 1
соответственно в 2,7 и 2,8 раза выше, чем у деформированной стали серийного
производства.
Наибольшие величины прочностных и упругих свойств получены
при температуре закалки образцов литой стали 900, 1050°С.
Получили значительно меньшие (в Зраза) величины указанных свойств,
чем в первом случае.
Закалка образцов от температур 1050 и 1100°С приводит к
лучшим значениям свойств стали несколько большим, чем при 950-
1000°С, но тем не менее в 1,2 и 2 раза соответственно ниже, чем
при 900 °С.
Таким образом, температура закалки 900 °С для достижения
максимальной прочности (от) при допустимой деформации 4% является
оптимальной.
Выявлено уменьшение упругих и прочностных свойств образцов
стали с увеличением времени выдержки при закалке от 18 до 42 мин.
Причем максимальные значения указанных свойств отмечены при
минимальном для эксперимента времени выдержки, равном 18 мин,
а наименьшие значения указанных свойств получены при 30 мин
выдержки.
При увеличении скорости закалки, изменение которой реализовали
применением различных закалочных сред, происходит уменьшение
упругих свойств и предела текучести.
Наибольшие значения этих свойств стали зафиксированы при
охлаждении образцов на воздухе, наименьшие (три раза)- при
охлаждении в растворе щелочи.
Рассматривая влияние среды нагрева при закалке на величину
упругих и прочностных свойств стали, необходимо отметить, что
наибольшие значения этих свойств получили при нагреве образцов в
открытой атмосфере (в воздухе), а наименьшие - в сильно
окислительной среде, реализованной нагревом образцов в контейнере с железной
рудой. Уровень механических свойств стали после нагрева под
закалку в слабо восстановительной среде (в контейнере с «угунной
стружкой) занимает промежуточное положение.
С увеличением температуры отпуска от 300 до 500 °С
наблюдается значительное (почти в три раза) уменьшение прочностных свойств
образцов стали, далее с увеличением температур отпуска наблюдали
некоторое увеличение свойств, но оно примерно в 1,5 раза меньше,
чем при 300 °С.
Среда охлаждения при отпуске также влияет на свойства стали.
Так, при охлаждении на воздухе получили максимальные значения
199

свойств, а при охлаждении в печи, масле и воде отмечали, в целом,
их значительное уменьшение (в три раза) по сравнению с воздухом.
Таким образом, с целью достижения наивысших механических
свойств новой стали получены следующие оптимальные режимы
термообработки:
1. Нагрев под закалку до 850 °С, выдержка 1 ч, далее нагрев до
900 °С (в атмосфере воздуха), затем выдержка 18 мин на каждые 10 мм
сечение заготовки, охлаждение - на воздухе, отпуск при 300 °С,
охлаждение на воздухе. (Рекомендуется для мелких заготовок).
2. Нагрев под закалку до 850 °С, выдержка 1 ч, затем новый нагрев
до 1050 °С (оба нагрева в атмосфере воздуха), далее выдержка 24 мин
на каждые 10 мм сечения заготовки, охлаждение в эмульсии; отпуск
при 600 °С, охлаждение с печью до температуры заготовки не выше
200 °С. (Рекомендуется для крупных заготовок).
3. Нагрев под закалку до 850 °С, выдержка 1 ч, затем новый нагрев
до 1100 °С (оба нагрева в атмосфере воздуха), далее выдержка 36 мин
на каждые 10 мм сечения заготовки, охлаждение в масле; отпуск при
700 °С, охлаждение в эмульсии.
Повышение стойкости пресс-форм в зависимости
от технологических и конструкторских факторов
и условий эксплуатации
Наиболее эффективными и более доступными мероприятиями
являются следующие:
внедрение новых материалов и технологических процессов
изготовления деталей;
внедрение и обязательное соблюдение графика нормализации
напряжений во вкладышах, в ставках, ползунах пресс-форм, после
определенного количества съема отливок с пресс-форм;
предохранение рабочей полости пресс-форм от преждевременного
разрушения;
соблюдение оптимальных конструкторско-технологических
зазоров между трущимися частями пресс-форм;
применение качественных литейных смазок.
Внедрение ндвых материалов и технологических процессов.
Несмотря на широкое применение традиционных хромовольфрамовых и хро-
момолибденовых сталей мартенситных классов возможности
повышения стойкости новых материалов и улучшения технологических
процессов изготовления формообразующих частей пресс-форм не
исчерпаны.
В.М.Паращенко, А.П.Цисиным, М.М.Рахманкуловым в 1976-1978 гг.
была исследована возможность применения стали ВКС (00Н18К9М5Т)
для вставок пресс-форм "Блок цилиндров". Базовая технология изго-
200

Таблица 68. Химический состав исследованных сталей
Содержание элементов, % (по массе)
марка
стали с Мп Sl Nj Co Mo Tj Al Cr V W
3X2B8 0,3- 0,2- 0,35 0,25 - - 2,2- 0,2- 7,5-
0,4 0,5 2,7 0,5 9,0
4Х5МФС 0,35- 0,2- 0,8- - - 1,0- - - 4,8- 0,5- -
0,45 0,5 1,2 1,5 5,8 1,0
00H18K9M5T 0,016 Следы 0,04 18,57 9,17 5,0 0,76 0,06 0,03 -
(ВКС)
товления формообразующих деталей (вставок, ползунов, вкладышей)
предусматривала использование кованой стали 4Х5МФС по
ГОСТу 977-88.
Химические составы базовых и исследованных сталей приведены
в табл.68.
Заготовки и образцы термообрабатывались, согласно
температурных режимов, указанных в табл.69.
Механические свойства стали составили: ВКС при температуре
600 °С ов = 450 МПа, а стали 4Х5МФС при этой же температуре ов =
= 430 МПа или в три раза выше. Из новой марки стали изготовлялись
вставки верхнего ползуна "Блока цилиндров" и испытывались на
60000 съемов отливок (из стали 4Х5МФС- 30000 съемов). По
характеру теплостойкости и формостойкости сталь ВКС дала увеличение
стойкости в два раза.
Проводились работы на Казанском моторостроительном заводе
совместно с работниками Златоустовского металлургического завода
в 1965-1975 гг. по применению стали 4Х5МФС, полученной вакуумной
Таблица 69. Режимы термической обработки исследованных сталей
Температура нагрева Температура
Марка под закалку, °С Среда отпуска, °С твердость
стали предва- оконча- охЛаж" 1-ый ll-ой HRC
рительный тельный дениЯ отпуск отпуск
нагрев нагрев ___
ЗХ2В8Ф 600-650 1050-1100 Масло 600 42-48
4Х5МФС 700-750 1050-1080 Масло 620 600 44-48
00Н18К9М5Т - 820 Воздух 480 - 48-50
(ВКС)
201

и электро-шлаковой технологией. Повышение теплопроводности
металла за счет изготовления слитков вакуумным или электро-шлаковым
переплавом приводит к повышению теплопроводности стали и
повышению стойкости пресс-форм. Например, при литье алюминиевых сплавов
во вкладышах пресс-форм из стали 4Х5МФС, переплавленных в
вакуумных печах, стойкость повышается с 165000 до 410000 п.т.
Авторами книги разработана в 1981-86 гг. и внедрена
оригинальная технология изготовления формообразующих узлов (вставок) пресс-
форм "Блок цилиндров" для автомобильных двигателей "Москвич-412".
Согласно серийной технологии вставки, ползуны, вкладыши
изготовляются из стали 4Х5МФС по ГОСТу 977-88. Авторами предложена
технология изготовления вставок, стержней методом точного литья.
Разработанная сталь* в отличие от химического состава стали 4Х5МФС
дополнительно легирована цирконием и бором и имеют следующие
составляющие (% по массе): С = 0,35*0,45; Si = 0,3* 0,5; Мп = 0,3*
*0,5; Сг = 4,4*5,5; Мо = 0,9*1,6; V = 0,7* 1,5: Al = 0,3* 0,6; Zr =
= 0,2* 0,4; В = 0,002* 0,01. Примеси: S^0,02; Р^0,02.
Из стали 40Х5МФ4ЮРЛ методом тонкого литья отливались в
оболочковые формы "Центральные вставки".
Модель заготовки детали "Вставка неподвижная" заливалась
расплавом карбамида (технической мочевиной) при 73ал = 135 °С, а
прибыли из состава БППВК (буроугольного парафино-полиэтиленового
воска и канифоли) при 7зал = 80оС, На поверхность модели наносили
15 слоев огнеупорной оболочки из электрокорунда 20 и 50 на основе
гидролизного этилсиликата марки ЭТС-40 и дистенсиллиманита.
Собранную форму прокаливали в течение 4-5 ч при температуре 950 9С
и подавали на заливку. Заливку осуществляли сталью оптимального
состава, расчет шихты при выплавке которой проводили с учетом
получения в металле % (по массе) : С = 0,45; Si = 0,5; Мп = 0,3; Сг =
= 5,5; Мо=1,5; V = 1,2; Al = 0,5; Zr-=0,3; В = 0,01. Примеси: S^ 0,020;
Р ^ 0,020.
В отличие от серийной стали 4Х5МФС она дополнительно
легирована цирконием, бором и алюминием, для чего использовали ферроси-
ликоцирконий ФСЦр 50 (ТУ 14-5-83-77), ферробор ФБ (ГОСТ 14848-69)
и металлический алюминий (ГОСТ 11069-74).
Выплавку стали производили в открытой индукционной печи
(емкость тигля 400 кг) с основной (магнезитовой) футеровкой.
Заливку металла производили при температуре 1560-1580 °С из
ковша чайникового типа.
По данной технологии припуски на механическую обработку незна-
* А.0.13677466 СССР (Открытия, Изобретение 1987. № 46.
202

Рис.86. Технологическая схема
получения заготовки "Вставка
неподвижная", оформляющая
нижнюю полость отливки "Блок
цилиндров":
I - базовые поверхности для
механической обработки
детально пресс-формы "Вставка"
чительные; на базовых поверхностях 2-2,5 мм, на поверхностях
формообразующих 0,5-0,8 мм. На рис.86 приведена технологическая
схема получения заготовки "Вставка неподвижная". Качество отливок
из разработанной стали должно удовлетворять требованиям
ГОСТ 977-88 на отливку из легированных сталей, а допустимые
предельные отклонения габаритных размеров отливки по ОСТ 1.90021-92,
класс точности МТ4.
В целях снятия внутренних напряжений и распада первичных
крупных карбидных включений в отливках производили термическую
обработку по определенному режиму.
Проведение термообработки. Параметры отжига литых образцов
и формообразующих вставок: загрузка отливки в печь при 400 °С;
нагрев в защитной среде со Скоростью 80-100 °С/ч до 850-870 °С;
выдержка 3-5 ч; охлаждение с печью до 700 °С, выдержка 3-5 ч, охлаждение
с печью до 300 °С и далее на воздухе. Твердость отливок после отжига
составила 200-230 НВ.
Авторы провели оптимизацию параметров режима термической
обработки стали 40Х5МФ4ЮРЛ ( с использованием метода
греко-латинских квадратов) и рекомендуют два варианта режима
термообработки отливок для сложных формообразующих.
Первый вариант. Рекомендуются следующие параметры закалки
с низким отпуском: температура закалки 900-950 °С, нагрев в печи
без ограничения скорости в атмосфере воздуха, время выдержки
18 мин на каждые 10-15 мм сечения заготовки, закалочная среда -
воздух; температура отпуска 300-320 °С, время выдержки - 40-45 мин
на 10-15 мм сечения заготовки, охлаждающая среда - воздух.
Сталь обрабатывается на твердость HRC 47-52 ед.,
микроструктура-сорбит отпуска; в этом случае обеспечиваются высокие значения
механических свойств (ов = 610МПа, апц-590МПа), при
температуре 700 °С.
Рекомендуемая область применения - малогабаритные и средне-
нагруженные детали пресс-форм (мелкие вставки, стержни, вкладыши).
Второй вариант. Рекомендуются следующие параметры закалки с
высоким отпуском: температура закалки 1020-1050 °С, нагрев в печи
203

ступенчатого (до 850 °С, затем выдержка 4-5 ч и далее нагрев до
закалочной температуры в защитной среде), времл выдержки при 1050 °С
20-24 мин^на 10-15 мм сечения заготовки, подстуживание на
воздухе до 900 °С. Далее производится закалка: закалочная среда - масло;
отпуск при температуре 600-620 °С, время выдержки в зависимости
от габаритов заготовки 40-45 мин на каждые 10-15 мм сечения,
охлаждение с печью. В зависимости от твердости отливки второй
отпуск корректируется.
Сталь обрабатывается на HRC = 36-5-44 ед., микроструктура в
результате термообработки - сорбит отпуска, механические свойства
при повышенных температурах (700 °С) на уровне о02 = 470МПа
опц = 430МПа.
Сфера применения - для крупногабаритных и сильно нагруженных
деталей пресс-форм (крупные вставки, ползуны, литниковые втулки
и др.).
Трещиноустойчивость стали по основной матрице оказалась
весьма высокой. По-существу, трехкратное превышение длительности
термоциклических испытаний образцов стали опытного состава (170
циклов) по сравнению с испытаниями образцов из проката стали 4Х5МФС
(58 циклов) не привело к образованию трещин усталости или
поверхностной сетки разгара.
Таблица 70. Коэффициенты регрессии математической модели
оптимизации состава стали по различным параметрам
оптимизации (матрица планирования опытов 214~10)
Коэффициенты регрессии
Параметр
оптимизации Ь0 Значения коэффициентов при элементах Ь/
Положительное влияние элементов
Трещиноустойчивость 67,2 +31,5 V +24,7Zr +13,5 Y +10,5 Al +60 В
Окалиноустойчивость 4,15 +0,71 V +0,36 Y +0,34А1 +0,28 Zr +0.18W
Устойчивость к раство- 18 +2,7 Ti +0,57 С +0,36 Мо +0,36 В +0,35 Си
рению в расплаве
Отрицательное влияние элементов
Трещиноустойчивость 57,2 -31,5 Си -27,8 Ni -23,5 Сг -13,4 С -7,2 3i
-7,2 Ti -6,6 Mn
Окалиноустойчивость 4,15 -0,71 Си -0,47 Mn -0,36 С -0,34 SL-0,21 В
-0,18 Мо -0,1 Ti
Устойчивость к раство- 18 -1,06 Мп -2,92 Ni -0,85 Zr -0,57 Y -0,36 W
рению в расплаве -0,35 V -0,14 Cr
Примечание. Уравнение оптимизации в общем виде
у,=Ь0 +х1Ь1 + хаЬ +х3Ь3 +• • • х14Ь14.
204

Окалиностойкость образцов опытного металла также достаточно
велика. Интенсивность развития процессов поверхностного окисленил
стали опытных плавок практически вдвое замедлена в сравнении с
окислением образцов из проката стали 4Х5МФС.
Полученные экспериментальные данные использовали длл расчета
коэффициентов регрессии в уравненилх математической модели длл
оптимизации состава стали, обладающей наивысшими свойствами
(табл.70).
Внедрение новой технологии дало следующие результаты.
Трудоемкость разработанной технологии при изготовлении
формообразующих деталей неподвижной вставки снизилась на 30%. Коэффициент
использования металла длл условий применения поковок составллет
0,21 (масса детали 20743-3-3.7.4 для неподвижной вставки
пресс-формы "Блок цилиндров" равна 41кг, кованой заготовки-198кг), для
варианта отливок - 0,73 (соответственно массы 41 и 56 кг).
Термовосстановление формообразующих деталей
Важнейшим технологическим мероприятием, повышающим стойкость
пресс-форм, является своевременное снятие остаточных напряжений.
И.И.Горюнов провел изучение влияния промежуточного отпуска на
стойкость пресс-форм при изготовлении отливок массового
производства (деталей фотоаппаратов).
Результаты сравнительных испытаний при изготовлении четырех
наименований деталей из алюминиевого сплава во вкладышах пресс-
форм из стали ЗХ2В8Ф показаны на рис.87. Из приведенных данных
видно, что стойкость повысилась в два-три раза.
При выборе отпуска руководствовались следующими
соображениями. Во-первых, температуру отпуска принимали на 30-50 °С ниже
основного отпуска, что гарантировало сохранение исходной твердости
и даже ее некоторое повышение за счет доотпуска и старения. Это
соображение затем подтвердилось при измерении твердости
вкладышей при каждом отпуске. Во-вторых, интервал между отпусками
выбирали таким, чтобы до него не появлялись трещины или сетки
разгара, но этот промежуток должен быть наибольшим, что устанавливав
лось на основании опыта по учету стойкости пресс-форм.
Применяемый режим отпуска был следующий: загрузка ящиков
в печь при температуре 560-580 °С; нагрев вкладышей до
температуры 560-580 °С; выдержка при этой температуре 6 ч, охлаждение с
печью до температуры 200 °С и последующее охлаждение на воздухе.
Интервал между отпусками был принят 25000-30000 ц.т.
И.И.Горюнов предлагает следующий интервал цикличности
термовосстановления. Для отливок из алюминиевых сплавов массой до
205

*u*
зоою
Рио.87. Изменение стойкости
вкладышей пресс-форм,
изготовленных из стали ЗХ2В8Ф, при
получении отливок из сплава Ал2
в зависимости от применения
промежуточных отпусков для
снятия напряжений:
а - стойкость вкладышей,
подвергнутых промежуточному
отпуску; б - стойкость вкладышей
без отпуска
0,1 кг интервал равен
25000 ц.т., массой 0,1-
S*T' L 2 Т 3 Г~ * °/КГ * I9999 К- массой
" свыше 0,5 кг - 5000 ц.т.
Для отливок из сплавов на основе меди массой до 0,1 кг интервал
равен 3000 ц.т., массой 0,1-0,5 кг-2000 ц.т., массой выше 0,5 кг -
1000 ц.т.
Следует отметить, что указанные значения интервалов являются
ориентировочными и пользоваться ими нужно очень осторожно с
учетом опыта работы цеха, так как интервал между отпусками зависит
от многих факторов. Например, степени автоматического
регулирования температуры охлаждения пресс-форм, качества литейных смазок
и совершенствования технологии литья.
В.М.Паращенко, (М.М.Рахманкуловым выполнены работы по
оптимизации интервалов цикличности термовосстановления
формообразующих деталей (материал 4Х5МФС) пресс-форм для литья деталей
автомобильных двигателей из сплавов Ал32, Ал2. Внедренные результаты
приведены ниже:
Наименование
отливки
Цикличность
термовосстановления, Ц.Т
206
Крупные детали (блок цилиндров
массой 17 кг) 3000, Т0000,20000 и т.д. через
1000 отливок
Средние детали (картер массой 6,5 кг)..,2000,5000,10000,20000 и т.д.
через 10000 отливок
Мелкие детали массой до 1 кг 10000,30000 и т.д. через 10000
отливок

Режим термовосстановленил: нагрев и охлаждение деталей пресс-
форм производится со скоростью 50 °С/ч, загрузка в печь при 20-40 °С
и выдержка при 525+25 °С в течение 4-5 ч. Охлаждение с печью до
150-200 °С и далее на воздухе. Внедрение данной технологии
позволило увеличить стойкость пресс-форм в 2,5 раза. Например для пресс-
формы "Блок цилиндров" стойкость достигает 100-120 тыс.съемов.
Зависимость стойкости от качества литейных смазок и конструк-
торско'Твхнологических мероприятий. Литейные смазки, наносимые
при каждом литейном цикле, способствуют повышению стойкости
пресс-форм, но вопрос о качестве смазок, их свойствах и требованиях
к ним изучен недостаточно. Отсутствуют стандартные смазки и неор-
ганизовано их централизованное изготовление и снабжение. Все
указанное не позволяет использовать смазки, как резерв *более
эффективного их использования, для повышения стойкости пресс-форм.
Основное назначение смазок - это повышать стойкость вкладышей
и стержней и улучшать качество поверхности отливок. Смазки
должны предохранять рабочую поверхность пресс-форм от налипания и
приваривания жидкого металла, а в деталях металлопровода снижать
коэффициент трения и предохранять их от задиров и износа.
Литейные смазки должны удовлетворять следующие технические
требования:
ложиться на нагретую рабочую поверхность ровным слоем
толщиной не более 0,2 мм;
обладать хорошей адгезией, прочно удерживаться на поверхности
и особенно на выступающих частях при температуре жидкого
металла (от 400 до 1600 °С) и при скорости течения металла от 5 до 200 м/с;
быть химически инертными по отношению к металлу деталей пресс-
форм и отливок, не давать газовой пористости и газовых раковин в
отливках;
хорошо удаляться вместе с отливкой;
для трущихся частей камер прессования, кроме
вышеперечисленных требований, они должны быть антифрикционными и снижать
коэффициент трения;
быть низкотеплопроводными;
наносится автоматическими приспособлениями;
быть дешевыми, а ее составляющие недефицитными, не вредными
для здоровья литейщика.
Смазка должна снижать температуру контакта, что повышает
механические свойства и стойкость. Низкотеплопроводные смазки более
эффективно снижают температуру контакта.
Качества литейных смазок подробно изложены в главе 6.
Работы по повышению стойкости пресс-формы на УМПО проводились
207

авторами по совершенствованию технологии литья применением
качественных литейных смазок.
На первоначальном этапе освоения технологии производства
отливок "Блок цилиндров" литьем под давлением в течением 5 лет
(1970-1975 гг) при эксплуатации литейных машин использовали
литейные смазки Тидроклляг-18" и "Клюбер-К2", поставляемые из
Германии по импорту. Графитовая водорастворимая смазка Тидроколляг-18"
предназначалась для предотвращения диффузионного взаимодействия
жидкого металла с формообразующими поверхностями деталей,
пресс-форм и смазки направляющих ползунов. Тонкодисперсный
графит (тонина помола графита 5-25 мкм) смазки хорошо
стабилизирован поверхностно-активными веществами (ПАВ). Зазоры между
направляющими ползунами для импортного варианта составляли 0,10-
0,15 мкм.
Пластическую смазку "Клюбер-К2" использовали для
предотвращения задиров на тяжелонагруженных в тепловом и механическом
отношении деталей и узлов. В качестве наполнителя в смазке
использовался коллоидный графит.
Оптимизация технологических зазоров в пресс-форме
Оптимизация технологических зазоров крупных пресс-форм, в
частности "Блок цилиндров", стала возможна только после завершения
работ по замене импортных смазок. Взамен смазки Тидроколляг-
18" были внедрены отечественные смазки на основе коллоидно-гра-
в-в ±А
Рис.88. Допуски между направляющими и ползунами и по периметру замка обойм:
1 - неподвижная обойма; 2 - подвижная обойма; 3 - направляющая обойма; 4 -
направляющая ползуна; 5 - ползун передний; 6 - ползун нижний; 7 - ползун задний;
8 - ползун верхний; 9 - периметр замка подвижной и неподвижной обойм
208

фитового препарата КГП марки В1, дисперсность графита в которых
меньше (5-20 мкм), чем в импортной смазке. Взамен смазки "Клю-
бер-К2" внедрены смазки УГП-2, разработанной на УМПО
(промежуточный вариант) и "Антивар".
В результате опытным путем были установлены следующие
технологические зазоры для пресс-форм типа "Блок цилиндров":
между ползунами и направляющими плитами 0,17-0,2 мм;
по периметру замка подвижной и неподвижной обойм - 0,05-
0,08 мм (рис.88).
Длительная эксплуатация (более 5 лет) этих крупногабаритных
пресс-форм свидетельствует об оптимальной величине этих зазоров.
Внедрение этих мероприятий позволило увеличить стойкость пресс-
форм "Блок цилиндров" в 1,3 раза.
Глава 6. ЛИТЕЙНЫЕ СМАЗКИ
Стабильность технологического процесса литья под давлением и
качество получаемых отливок во многом зависят от вида и состава
литейных смазок.
В 1970-75 гг. были проведены работы, направленные на получение
высококачественных отечественных смазок. Исследования
проводили в Уфимском нефтяном институте под руководством проф.Р.Н.Ги-
маева.
Аналогичные исследования и опытно-промышленные работы в
данной области проводили в 1968-71 гг. Государственный
научно-исследовательский институт прикладной химии (ГИПХ, г.Санкт-Петербург),
машиностроительные заводы и некоторые предприятия химической
промышленности. На УМПО были опробованы отечественные литейные
смазки "ЛД", применяемые на автоВАЗе, а также
коллоидно-графитовое масло "МС", выпускаемое по ГОСТ 5262-50. Однако, результаты
испытаний показали, что качество литья на этих смазках заметно
уступает качеству литейных изделий, достигнутых на УМПО при
применении импортных смазок- Кроме того, следует иметь ввиду, что
зарубежные фирмы предлагали новые смазки, превосходящие, судя по
рекламным проспектам, прежние образцы литейных смазок. Так,
немецкая фирма "Acheson" поставила УМПО новые смазки "Ache-
son 72/3", "ДА 5295", "Дусохе 25" и др.
6.1. Назначение и условия применения литейных смазок
Смазка "Гидроколляг 17-13" относится к типу бездымных водных
коллоидно-графитовых смазок, стабилизированных ПАВ. Смазку
"Гидроколляг 17-13" после разбавления водой в соотношении 1:30 исполь-
209

зуют для покрытия пресс-форм: наносится на поверхность пресс-форм
пульверизатором непосредственно перед заливкой жидкого сплава.
Пастообразная смазка "Клюбер-К2" применяется в качестве
разделительной "противопригарной" смазки для пресс-форм. Она
периодически (через 3-4 отливок) наносится на поверхность пресс-форм
до нанесения смазки Тидроколляг 17-13" капроновой или
металлической (медной или латунной) щеткой.
Смазка "Треннекс" предназначена для смазки силовой части пресс-
машин: поршня-толкателя и камер прессования. 'Треннекс"
предназначена также для смазки пресс-форм мелких деталей.
Смазочные покрытия, наносимые на рабочие поверхности пресс-
форм и камер прессования, выполняют следующие функции:
1. Способствуют созданию в зоне контакта отливок с
пресс-формой реологической системы, при которой сдвиговые деформации
сосредотачиваются в слое смазки или в модифицированном
(пластифицированном и пассивированном) под действием смазки
поверхностном слое контактирующих поверхностей, и тем самым уменьшают
трение между отливкой и пресс-формой. При этом улучшается под-
прессовка отливок, облегчается съем отливок с пресс-формы,
уменьшается деформация отливок и износ пресс-формы, исключаются
схватывание и сопутствующие ему задиры отливок и металлизация
рабочей поверхности пресс-формы.
2. Повышают стойкость пресс-форм за счет меньшего износа,
снижения циклических тепловых и кавитационно-гидравлических ударов,
действующих на рабочую поверхность пресс-формы при ее
заполнении жидким металлом.
3. Улучшают заполняемость пресс-формы литейным сплавом при
некоторых условиях в 1,2-3 раза, а также, исключая схватывание и
"сглаживал" микрошероховатую поверхность пресс-формы, повышают
качество поверхности отливок.
4. Охлаждают формообразующие части пресс-формы, что
особенно важно для тонких выступающих частей, для которых внутреннее
охлаждение затруднено.
Наряду с положительным первичным действием технологических
смазок при литье под давлением (ЛПД) имеет место и отрицательное
вторичное действие, которое усиливается при использовании
неоптимальных составов смазок, неравномерном нанесении и избытке
смазки на рабочей поверхности пресс-формы. Так, со смазкой пресс-форм
в той или иной мере связано: ухудшение условий труда; повышение
пожароопасности; ухудшение служебных свойств отливок, а именно:
повышение пористости; снижение прочности, загрязнение
компонентами смазок (графитом, алюминиевой пудрой, маслами, солями и
пр.) и связанное с этим снижение коррозионной стойкости отливок.
210

Применяемые в России, странах СИГ и за рубежом смазки можно
разделить на две группы.
1. Смазки, содержащие жиры и масла и различными
наполнителями. Основа таких смазок - минеральное масло или животный жир
(80%). Наполнителями служат мелкодисперсные металлические
порошки (обычно алюминиевая пудра) или вещества со слоистой
структурой (графит, дисульфид молибдена). Иногда в смазку вводят
растворитель (уайт-спирт, керосин, ацетон),облегчающий нанесение
смазки на поверхность формы, а также добавки различного назначения.
Например, камфору вводят для улучшения испаряемости смазки,
жирные кислоты и ПАВ для изменения поверхностных свойств.
2Водные растворы солей, водные препараты на основе
коллоидного графита, силоксановые жидкости. Основы как таковой в этих
смазках нет. Наполнитель вводят в смазку с водой в соотношениях
1:15,1:20. Вода (разбавитель) испаряется при соприкосновении с
нагретой поверхностью формы. Остающийся налет солей или
коллоидного графита и выполняет роль смазки. В состав смазки вводят
различные добавки, стабилизирующие распределение коллоидального
графита в воде.
Основное преимущество смазок первой группы высокая стойкость
и сохранение смазывающих свойств в течение нескольких циклов.
Другое достоинство смазок на жировой и масляной основе
большая эффективность при защите поверхности формы от эрозийного
воздействия струи и налипания сплава, что можно объяснить
образованием граничных фаз молекулами или ассоциатами поверхностно-
активных жировых компонентов. Это свойство особенно усиливается
при использовании наполнителей со слоистой структурой, особенно
дисульфида молибдена.
При взаимодействии смазки с поверхностью металла происходят
сложные процессы. Прежде всего смазка смывается со стенок
питателя и стремится покрыть тонким слоем поверхность струи. Поэтому
между струей и формой всегда будет находиться некоторый слой
смазки, но ее распределение по поверхности формы будет зависеть
от положения в форме места входа струи и скорости впуска металла.
Если при входе в форму струя металла распыляется, то ее
поверхность резко увеличивается, и в этом случае даже большое количество
смазки не предотвратит взаимодействия жидкого металла с
материалом формы.
Экспериментально доказано, что сохранение смазки в месте удара
струи о поверхность формы возможно лишь при скоростях впуска,
не превышающих 7 м/с. При литье под давлением обычно применяют
большие скорости впуска, поэтому для сохранения слоя в месте
попадания струи необходим правильный выбор материала формы и ре-
211

жим его термической и химико-термической обработки,
обеспечивающий создание на поверхности твердого антикоррозионного слоя. При
этом следует увеличивать толщину питателя и, по возможности,
уменьшать скорость впуска, понижать температуру заливаемого сплава,
выполнять литниковую систему с таким расчетом, чтобы
осуществить подвод струи по касательной к стержню или выступам формы.
Основным недостатком смазок первой группы является их низкая
термостойкость.
По технологии горячего литья смазку на пресс-форму наносят
непосредственно перед заливкой жидкого металла. Температура рабочей
поверхности пресс-форм перед отливкой алюминиевых заготовок
должна быть 120-250 °С. Уже при температуре 125-140 °С большая часть
жировой основы испаряется. Литейный сплав в камеру прессования
заливается при температуре 620-720 °С. В ходе прессования
жидкого металла масляные и жировые компоненты смазки крекируются
и частично сгорают с интенсивным газообразованием, что приводит
к повышению газонасыщенности и пористости отливок. Основную
рабочую нагрузку несет наполнитель, поэтому работа смазки
определяется его составом и количеством. Оставшаяся часть смазки также
претерпевает изменения, связанные с высокой температурой
заливаемого сплава. Так, окисление наполнителя приводит к образованию
нагара и осадка на поверхности формы, что, в свою очередь,
приводит к увеличению удельного содержания кислот и других
поверхностно-активных веществ и усиливает склонность материала формы к
адгезии.
Очевидно, из-за указанных недостатков смазок первой группы
намечается тенденция к замене их смазками на водной основе.
Около 95 % всех отливок из алюминиевых сплавов можно получать,
используя смазки второй группы. При использовании водных смазок
уменьшается загрязненность поверхности отливок и форм для литья,
обеспечивается противопожарная безопасность, увеличивается
эффективность действия смазки.
Кроме того, применение водных смазок позволяет увеличить темп
работы машин ЛПД, следовательно, и производительность процесса;
стоимость водных смазок ниже стоимости смазок на жировой основе.
Однако, при работе с водными смазками не всегда достигаются
хорошие результаты, ввиду плохой работоспособности водных смазок
и неправильного применения приспособлений для нанесения смазки.
Для широкого внедрения водных смазок следует
совершенствовать их составы, а также модернизировать и правильно использовать
распылители.
Важным достоинством смазок второй группы следует считать их
способность очищать поверхность формы от остатков старой смазки
212

(существует мнение о нежелательности применения смазок на основе
жиров и пигментных веществ).
Сложившееся представление об отрицательном воздействии водных
смазок на тепловой режим форм литья под давлением опровергается
некоторыми исследователями. Они считают, что мелкодисперсное
состояние смазки при нанесении ее на поверхность формы при помощи
распылителя и пара, в который превращается растворитель (вода),
препятствует в первый момент чрезмерному охлаждению
поверхности формы, но затем отводится в два раза больше тепла, чем смазками
на жировой и масляной основе.
Эффективность применения смазки повышается при увеличении
содержания в ней воды. Поэтому при больших размерах поверхности
следует применять смазки с малой концентрацией наполнителя.
При этом необходимо учитывать, что уменьшение концентрации
наполнителя в смазке должно компенсироваться увеличением времени
смазывания, что в свою очередь приведет к дополнительному охлаждению
формы. Для снижения интенсивности охлаждения поверхности
смазкой можно уменьшить время смазывания при соответствующем
увеличении концентрации наполнителя.
Недостаток водных смазок (неравномерность их распределения
на поверхности формы) можно устранить подогревом смазки перед
употреблением.
В тех случаях, когда водные смазки не предотвращают эрозию
поверхности формы в месте попадания струи или налипания смазки при
сложной конфигурации отливки, можно рекомендовать смазки на
основе дисульфида молибдена, обладающие всеми достоинствами
смазок первой группы и характеризующиеся высокой термостойкостью.
Смазка на его основе сохраняет смазывающие свойства при
температуре свыше 400 °С. Действие дисульфида молибдена в роли смазки
обусловлено его структурой: гексогональной решеткой слоистого типа,
причем расстояние между плоскостями решетки дисульфида
молибдена в два раза больше, чем у графита, что обеспечивает более
низкий коэффициент трения.
Для выбора оптимальных составов и режимов их нанесения
важно знать зависимость качества отливок, как от физико-химических и
эксплуатационных свойств смазок, так и от режима смазки
пресс-формы. Режим нанесения смазки характеризуется количеством наносимой
на пресс-форму смазки, равномерностью распределения ее на
поверхности пресс-формы, концентрацией, продолжительностью и
частотой нанесения.
В последнее время как за рубежом, так и в отечественной
промышленности наметилась тенденция к использованию бездымных смазок
на водной основе. Смазки, изготовляемые зарубежными фирмами,
213

представляютсобой водные ("Аквадаг" "ДАГ-554/20", Тидроколляг"),
эмульсионные ("Хем~Тренд-12", ДАГ-5135", "ДАГ-5210") или водо-
самоэмульгир/емые ("Индразерафлюкс", "Нерафлюкс", "Треннекс-
PWL") жидкости различной консистенции, иногда содержащие
(кроме "ДАГ-5135", Хем-Тренд-1037", "Индразерафлюкс", "Нерафлюкс")
антифрикционный и разделяющий высскодисперсный наполнитель.
Перед применением смазки разбавляют водой в 5,0-г50раз
непосредственно на рабочем месте и наносят распылением на пресс-форму.
Высокал степень разбавленил позволяет максимально использовать
охлаждающую способность смазки.
В качестве антифрикционного и разделяющего наполнителя в
большинстве случаев используется графит (Тидроколляг", "Аквадаг",
"ДАГ-554/20", "Хем-Тренд-12", "ДАГ-5210"), в некоторых
смазках алюминиевый порошок ("Треннекс-PWL"). Для повышения
эффективности действия смазки в состав вводят различные добавки и
поверхностно-активные вещества (ПАВ) в зависимости от марки
отливаемого сплава, категории и размеров детали, требуемой чистоты
поверхности, точности отливки и технологических параметров (температуры
металла, скорости заполнения, способ и режим нанесения смазки).
Технология подготовки и применения смазки разрабатывается для
каждого конкретного случая. Кроме того, это есть искусство работы
литейщика.
6.2. Технические характеристики импортных литейных смазок
Исследование и идентификации состава импортных литейных смазок
Тидроколляг 17-13", "Треннекс" и "Клюбер-К2" проводились на
Уфимском заводе автомобильных моторов совместно с Уфимским
нефтяным институтом и Государственным институтом прикладной химии
(г.Санкт-Петербург) в 1968-73 гг.
Исследование состава смазки Тидроколляг" показало, что она
относится к типу водных коллоидно-графитовых смазок. Такие смазки
широко применяют за рубежом для ЛПД различных сплавов, а также
для горячей штамповки углеродистых и легированных сталей.
Наше предположение о том, что в качестве углеродистого
наполнителя в составе смазки Тидроколляг" служит графит,
подтверждается высокой плотностью углерода (2,18 г/см3), характерной для графи-
тированных материалов.
Свойства компонентов смазки 'Тидроколляг 17-13" приведены
ниже [% (по массе)]
Состав, %:
углеродистое вещество 23
разбавитель (вода + ПАВ) 77
214

рН - среда Щелочная
Свойства углеродистого, входящего в состав смазки:
плотность, г/см3 2,18
содержание серы, % 0,015
зольность, % 2,62
выход летучих веществ, выделяющихся при
прокаливании углеродистого вещества при температуре
900 °С, % 12,4
выход экстрагируемого продукта (ПАВ), % 12,0
выход углерода, % 73,0
запах * Аммиака
Высокая зольность (2,62 %) указывает на его природное
происхождение, поскольку зольность искусственного графита обычно не
превышает 0,15 и 0,20%. Очевидно, коллоидно-диспергированный графит
стабилизирован в воде добавкой поверхностно-активных веществ
(ПАВ). Действительно, из сухого углеродного остатка нами было
экстрагировано около 12% светлого продукта, хорошо растворимого в
воде. Однако, идентифицировать его состав не удалось.
Щелочная среда и запах аммиака, по-видимому, обусловлены
наличием в смазке растворенного аммиака и карбамида (мочевина).
Как указывается выше, этот прием применяется для предотвращения
коррозии пресс-форм. Карбамид, кроме того, может выполнять
функции связующего вещества, способствующего образованию сплошной
пленки из частиц графитового наполнителя.
Свойства компонентов смазки "Треннекс" приведены ниже:
Состав,% (по массе):
углеродистое вещество 25
минеральное масло 75
Механические примеси 0,035
Свойства минерального масла:
Плотность, р* ° 1,0016
Коксуемость, % (по массе) 1,46
Зольность, % (по массе) 0,015
Вязкость кинематическая, сСт:
при 50 °С 192,50
при 100 °С 24,84
Индекс вязкости, усл.ед 91,8
Рефракция (при 20 °С) 1,5080
Фракционный состав по Богданову:
НК, °С 290
выход до 400 °С, % (объемн.) 0,5
выход до 420 °С, % (объемн.) 0,6
выход до 450 °С, % (объемн.) 1,0
выход до 480 °С, % (объемн.) 4,0
выход до 500 °С, % (объемн.) 10,0
Групповой углеводородный состав, % (по массе):
парафино-нафтановые 31,3
моноциклические ароматические 49,7
бициклические ароматические 13,7
полициклические ароматические Отсутствие
смолы 5,3
215

Свойства углеродистого вещества (после сушки при
200 °С в течение 6 ч):
плотность, г/см3 1,70
зольность, % (по массе) 13,1
выход летучих веществ при 900 °С, % (по массе). 25,7
Смазка "Треннекс" представляет собой масляную углероднапол-
неную систему. Содержание углерода в ней примерно такое же,
как и в смазке Тидроколляг". Однако, в качестве наполнителя
использован менее плотный углерод, чем графит. Исходя из плотности
(1,7 г/м3), зольности (13,1 %) и выхода летучих (25,7%) данный
углеродный наполнитель можно отнести к антрациту. Высокий выход
летучих и повышенная зольность могут быть обусловлены отложением
на углеродных частицах поверхностно-активных веществ и присадок,
используемых для стабилизации системы. Следует отметить, что
стабилизирующее действие известных ПАВ в системе "масло-углерод"
значительно ниже, чем в системе "вода-углерод". Этим можно
объяснить то, что в качестве наполнителя в составе смазки "Треннекс"
использован менее плотный углерод, для стабилизации которого
требуется меньшая диспергирующая способность среды, чем в случае
графита.
Основа смазки "Треннекс" по физико-химическим свойствам
близка к остаточному депарафинированкому минеральному маслу,
используемому в России для производства авиационных масел.
Масло, по-видимому, подвергнуто также селективной очистке
(отсутствие полициклических углеводородов). Высокая плотность масла
может быть обусловлена введением различных добавок для
стабилизации углеводородного наполнителя.
Хроматографическая фракция, идентифицируемая нами как "смолы"
возможно представляет собой именно стабилизирующие добавки,
в качестве которых могут быть использованы диспергирующие
присадки.
По вязкости и индексу вязкости аналогами данного масла могут
служить также "вапор" и масло для прокатных станов марки ПН-28.
Литейная смазка "Клюбер-К2" не содержит углеродного наполнителя.
Свойства компонентов смазки "Клюбер-К2" приведены ниже [% (по
массе)]:
Состав, % (по массе)
масло минеральное 100
углеродистое вещестзо Отсутствие
Свойства смазки:
плотность pj° 0,918
коксуемость, % 2,7
зольность, % ,ч 0,07
содержание серы, % 2,15
216

кислотное число, мг KOH/ir масла 28,5
температура вспышки, °С 305-325
температура каплепаденил, °С 67
пенетрация при 25 °С, ед 230
Групповой углеводородный состав, %:
парафино-нафтеновые 59,03
моноциклические ароматические 20,20
смолы 16,12
асфальтены 1,23
потери 3,42
Растворимость:
в спирте Полная
в изооктане То же
в толуоле
Фракционный состав по Богданову:
НК, °С 250
выход при 290 °С, % (объемн.) 65*
* Перегонка неточная ввиду наличия влаги.
По физико-химическим свойствам она близка к высоковязким
минеральным маслам, получаемым из сернистых нефтей ( S=2,15%).
Высокое содержание смол и асфальтенов, а также повышенная
коксуемость указывают на то, что масло не подвергнуто селективной
очистке.
Известно, что смолы и асфальтены обусловливают высокую
адгезионную способность минерального масла. Кроме того, при высоких
температурах они дают большой выход углеродистого остатка.
Очевидно, для увеличения адгезионной способности в состав
масла введены кислые компоненты, в том числе уксусная кислота. С этой
же целью в состав масла могут быть введены нефтяные окисленные
битумы, буроугольные и каменноугольные воски.
Масло обладает большой склонностью к вспениванию, что может
быть обусловлено наличием кислоты и воды. Присутствие тонко
эмульгированной воды при наличии в системе ПАВ придает маслу
мазеобразный характер, что улучшает условия нанесения смазки. В данном
случае вода может быть введена в состав смазки с целью улучшения
ее охлаждающей способности, а также для сокращения времени
испарения компонентов масла, не обладающих пленкообразующими
свойствами.
Масло, по-видимому, не подвергнуто депарафинизации, о чем
можно судить по высокой температуре каплепаденил. На это указывает
также высокая температура застывания групповых компонентов.
Проведенные исследования позволяют определить круг нефтяных
минеральных масел и битумов, а также продуктов коксохимии,
которые могут служить компонентами литейных смазок. Для
воспроизводства идентифицированных смазок прежде всего необходим под-
217

бор отечественных ПАВ и диспергирующих присадок, обладающих
стабилизирующей способностью по отношению к твердому углероду
в водной и масляной средах.
В качестве углеродного наполнителя можно использовать кроме
графита, нефтяные коксы и тонкодисперсную сажу. Введены в
смазку сажи, обладающей значительной внешней и внутренней
поверхностью, будет способствовать стабилизации системы при
сравнительно малом расходе ПАВ. Нефтяной кокс по сравнению с графитом
обладает более высокой теплоизолирующей способностью.
6.3. Характеристики отечественных литейных смазок
Водно-коллоидно-графитовые смазки
Характеристики рекомендованных литейных смазок институтом
прикладной химии г.Санкт-Петербурга в 1970-75 гг приведены в табл.71
и 72.
Испытания водоразбавимых смазок проводили на Уфимском
заводе автомобильных моторов. В порядке уменьшения смазывающей
способности смазки располагаются в следующей последовательности:
ГрафитолЭ-21, Треннекс PWL, ПрессолЭ-21, Издразерафлюкс, Прес-
солы Э-1 и Э-28.
За рубежом разработан и используется широкий ассортимент
смазок для литья под давлением. Ранее применялись преимущественно
смазки на основе масел и различных фракций нефтей. Отечественная
промышленность выпускает масляную смазку для пресс-форм.
Применяется она при изготовлении деталей из цинковых и алюминиевых
сплавов. Непосредственно перед употреблением ее разбавляют
керосином или скипидаром. Смазка ЛД,как и зарубежные смазки,на
масляной основе. Однако такие смазки пожароопасные и практически
мало применяются в серийном производстве.
Разбавление смазки не должно быть сопряжено с переохлаждением
пресс-формы и браком отливок "по морозу".
При превышении степени разбавления смазки сверх оптимальной
затрудняется съем отливок, снижаете* плотность, повышается брак
по пористости, неподпрессовке, неспаем и "морозу"; это вызывает
переохлаждение пресс-формы и показывает, что толщина наносимого
слоя смазки недостаточна.
При недостаточном разбавлении смазки повышается
неравномерность нанесения и пористость отливок. Для смазки
издразерафлюкс оптимальное содержание смазки в разбавителе (К)
6,7 %, а оптимальная толщина слоя смазки (бсм) 4,5 мкм. Для
смазки Э-21 близкими к оптимальным считаются К=10% и бсм = 8мкм.
218

Таблица 71. Состав и основное назначение смазок
Наименование
смазки
Графитол-В2
Графитол-Э28
Графитол-Э21
Прессол-Э1
Прессол-Э12
Прессол-Э19
Прессол-Э26
Прессол-Э31
Примечание.

Рекомендуемая степень
разбавления
при применении,
раз
5-8
3-5
3-10
10-15
10-20
10-15
10-20
10-20
Состав
Наполнитель
^д дисперс- содер-
ность, жание,
мкм %
Графит До 1 12-15
Графит До 1 0,6
Графит До1 1,6
. _ _
_ - -
...
...
— — —
Вид
жидкой
фазы
Водная
Эмульсионная
+ - основное назначение,* — возможное использование.
Тоже
1»
и
»
и
»
Сплав

алюминиевый
+
+
+
+
+

цинковый
+
+
+
+
Категория
сложности отливаемых

высокая
+
+
+
+
+
«си

средняя
+
+
+
+
+
+
; дета-
низ-
кая
+
+
+
+
+
+

to
ю
о
Таблица 72. Водные коллоидно-графитовые препараты
Обозначения
препаратов
В-0
В-1
ВКГС-0
ГК-1
ЭЛПВ
ВПК
АГ-1
ГОСТ или ТУ
ТУ 113-08-48-67-90
ТУ 113-08-48-67-80
ТУ 113-08-48-67-90
ТУ 6-08-326-75
ТУ 6-08-326-75
ТУ 6-U8-320-75
ТУ 60-08-181-70
Содержание
графита, %
(по массе)
17,5
21,0
17,5
15,5
16,5
15,5
16,0
ТО ФЭО 359-50-150
10,0
Размер
частиц, Основные области применения
мкм
1,3 Смазка волы}>рамово#1Э|»адлоки при тонком волочении
1 -4 То же, при глубоком волочении
1-2 Смазка молибденовой проволоки при тонком волочении
1-4 Наружное токопроводящее покрытие кинескопов
1-4 Внутреннее токопроводящее покрытие кинескопов
1 -4 То же, для цветных телевизоров
0,5-1 Горячая штамповка углеродистых и легированных
сталей
0,2-0,5 Антифрикционное покрытие

При увеличении скорости прессования величины К и 6СМ в три раза
соответствен© уменьшаются с 10 до 2 %, с 25 до 10 мкм.
Для уменьшения коррозионной активности смазка должна быть
нейтральной или слабощелочной. При литье под давлением
алюминиевых сплавов наиболее желательна смазка с величиной рН = 7-Н2.
Следует отметить, что до недавнего времени водные
коллоидно-графитовые препараты выпускались в СССР в небольших количествах,
в основном, для нужд электротехнической промышленности. В
литейном производстве испытана смазка АГ-1, которая является аналогом
зарубежных бездымных смазок.
Разделительные противозадирные смазки
Разделительные смазки для пресс-форм и стержней пресс-машин
должны обладать:
достаточно высокой адгезией к поверхности пресс-форм и стержней
при рабочих температурах 200-300 °С;
хорошими противозадирными и противопригарными свойствами;
низкой газотворной способностью, следовательно, высокой
термостойкостью;
"хорошими пленкообразующими свойствами, особенно при
использовании ее как противопригарного покрытия для пресс-форм;
хорошей пластичностью, что важно для равномерного нанесения их
на рабочую поверхность.
Взамен импортной смазки Клюбер-К2 нами предложены две
модификации разделительных смазок: УГП и УГМ (табл.73).
В первом случае основой литейной смазки являются смесь
товарных минеральных масел: пушечной смазки и цилиндрового масла и
прокатной смазки; во-втором - остаточное депарафинированное масло,
вырабатываемое Ново-Уфимским НПЗ.
В первом случае основа литейной смазки является
многокомпактной, что создает неудобства при ее производстве, поскольку все три
компонента редко выпускаются на одном НПЗ. В этом отношении
второй состав более предпочтителен. В состав смазки УГМ введена
антипенная присадка - полиметилсилоксан (ПМС-200А),
представляющий собой кремнийорганическое вещество. Необходимость введения
присадки обусловливается тем, что при наличии следов воды в
ингредиентах имеет место вспенивание смазки на поверхности
горячей пресс-формы.
Следует отметить, что в составе смазки УГМ роль связующего и
пленкообразующего выполняет петролатум - исходное сырье для
получения церезина, а пластификатора - ПН-6 (пластификатор нефтяной).
В качестве углеродного наполнителя взамен графита введена сажа
221

Таблица 73. Составы разделительных литейных смазок
для пресс-форм и стержней пресс-машин
Компоненты Состав, % (по массе)
Графит
Сажа ПМ-15, ПМ-40
Смазка пушечная высокого качества
Масло вязкостью при 100 °С 28-
вое масло, прокатная смазка)
Битум нефтяной
Воск буроугольный
Воск торфяной
Церезин
Уксусная кислота
Пластификатор нефтяной ПН-6
Петролатум
-55 сСт (цилиндро-
Масло остаточное депарафинированное (МС-20,
КС-19)
Антипенная присадка ПМС-200А
Олеиновая кислота
УГП
3-8
-
25-35
29-63,7
1-3
1-6
1-3
5-15
0,3-1,0
-
-
-
-
-
УГМ
J
10
«.
-
-
-
—
-
-
13-14
2-1
74-69
0,5-3,0
0,5-3,0
марки ПМ-15, которая более доступна, чем графиты марок "ГГ, СО,
С1 и С2. В качестве адгезионной присадки в состав смазки УГМ
введена олеиновая кислота.
Смазки для пресс-поршней и камер прессования
Для смазки силовой части пресс-машин на УМПО использовались
импортные смазки "Треннекс", "Треннекс PWL".
Взамен указанных литейных смазок нами предложено два вида
смазок, различающихся по качеству и содержанию углеродных
наполнителей, масляной основы и модифицирующих присадок. Первый типа
смазок содержит 30% углеродных наполнителей - графита и сажи
ПМ-15, взятых в соотношении 2:1, второй тип - только графит в
количестве 15-25% (по массе). С учетом различия в составе наполнителей
первый тип смазки нами назван графитосажевой смазкой, второй -
графитовой. В первом случае в качестве масляной основы служит
депарафинированное масло МС-20 по ГОСТ 21743-76, во втором -
прокатное масло ПС-28 по ГОСТ 12672-67.
Для улучшения смазывающих и пластических свойств в состав
графитосажевой смазки введены пластифицирующие добавки ПН-6
и петролатум,
В состав смазок для усилия их адгезионных свойств введена олеи-
222

Таблица 74. Состав смазок для силовой части пресс-машин
Наименование компонентов
Содержание ингредиентов, %
(по массе)
смазка графито-
сажевая (СГС)
смазка
графитовая (СГ)
Масло остаточное (МС-20)
Масло прокатное (ПС-28)
Графит марки "П"
Сажа(ПМ-15)
Пластификатор ПН-6
Петролатум
Олеиновая кислота
Силиконовая жидкость ПМС-200А
Присадка MACK
Сульфонат бария (ПМ-69)
50-49
-
20
10
9-14
10-1
0,5-3,0
0,5-3,0
~
-
80-66
15-25
-
-
-
0,8-1,3
0,001-0,010
1,5-5,5
2,5-5,0
Таблица 75. Основные показатели смазки УГП
Показатели
Количество наполнителя, при
обработке
min
среднее
max
Внешний вид смазки при температуре +25 °С
Глубина проникания иглы (0 0,1 мм) при
температуре 25 °С, нагрузка в 100 гс, мм
Температура каплевыделения, °С
Плотность
Коксуемость, % (по массе)
Зольность, % (по массе)
Содержание серы, % (по массе)
Кислотное число, мг КОН/г
Температура вспышки, °С
Разгонка по Богданову:
начало кипения, °С
до 420 перегоняется,% (объемн.)
до 450 перегоняется,% (объемн.)
до 480 перегоняется,% (объемн.)
до 500 перегоняется,% (объемн.)
Групповой химический состав, % (по массе):
парафинонафтеновые углеводороды
легкие ароматические углеводороды
среднеароматические углеводороды
смолы
асфальтены (не растворимые в изооктане)
карбены, карбоиды (не растворимые в толуоле)
Пластическая масса
230
69
0,935
5,74
0,05
0,45
19,8
295
380
2
4
10
16
46,69
28,65
6,24
9,01
3,90
5,54
185
74
0,928
4,94
0,065
0,40
28,56
280
340
7
11
20
30
55,84
21,51
2,79
7,38
8,20
4,38
129
70
0,921
8,50
0,14
0,35
33,1
286
380
7
8
16
28
49,45
22,60
5,67
. 6,95
7,73
7,60
223

Таблица 76. Свойства смазок
Наименование
смазок
Графитол-В2
Графитол-Э28
Графитол-Э21
Прессол-Э1
Прессол-Э12
Прессол-Э19
Прессол-Э28
Прессол-Э31
Цвет
Черный
Тоже
я и
Белый
Светло-желтый
Белый
Тоже
Светло-желтый
Вязкость,
пуаз
0,5-5
1-7
1-7
0,5-1
0,5-2
0,5-1
0,5-1
0,5-2
Плотность,
г/см*
1,07
0,96
0,97
0,98
0,97
0,97
0,93
0,97
Показатель,
РН
7,5-10,5
7,5-10,5
7,5-10
6-8,5
6-8,5
6-8,5
6-8,5
6-8,5
Зольность,"
% (не более)
0,1-0,3
0,3
0,3
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Стабилизация содиментационная и


центрационная
100
100
100
100
100
100
100
100
эмульсионная, %
при разоавлении
степень

разбавления,
раз
5-7
3-5
3-10
10-15
10-20
10-15
10-20
10-20
соди-
мента-
цион-
ная
70-90
70-90
70-90
-
-
-
-
-


сионная
в
70-95
70-95
70-95
70-90
70-95
70-90
70-90
Примечание. Седиментационная и эмульсионная стабильности определяются по ТУ 6-02-2-384-75, ТУ 6-02-2-386-75 и
ТУ 6-02-2387-75.

новая кислота, для устранения вспенивания - силиконовая жидкость
ПМО200А. Для повышения суспензионной стабильности в состав
графитовой смазки введены диспергирующие присадки - поверхностно-
активные вещества MACK (многозольный алкилсалицинат кальция)
и сульфинат бария (ПМ-69). Компонентный состав смазок и
содержание ингредиентов приведены в табл.74, основные показатели смазки
УГП в табл.75, а свойства разных смазок в табл.76.
Глава 7. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
7.1. Техническое обслуживание, ремонт
и хранение пресс-форм
Техническое обслуживание. Условием получения качественных
отливок является хорошее состояние рабочих поверхностей, оформляющих
гнезд пресс-формы, каналов охлаждения и лицевой поверхности
пресс-формы. Для этого требуется правильная организация работ и
связанная с ней система обслуживания, своевременный ремонт и
бережное хранение пресс-форм.
Обслуживание пресс-форм можно разделить на два этапа:
обслуживание при эксплуатации и обслуживание при ремонте и хранении.
Техническое обслуживание пресс-форм выполняется слесарем-
наладчиком и литейщиком. При эксплуатации пресс-формы
необходимы следующие операции:
ежедневно проводят литейщиком и слесарем-наладчиком
наружный осмотр пресс-формы. Совместно проводят контрольную отливку
и наружный осмотр отливки; при необходимости проводят испытание
на герметичность;
в начале смены проверяют наличие и качество литейных смазок
инструментов для их нанесения; последовательно проверяют
технологический цикл работы машины вхолостую;
проводят чистку разъема и гнезд от облоя, излишков смазки, грязи
и пыли; обдувку пресс-формы сжатым воздухом и очистку волосяной
кистью или тряпкой; приварившиеся частицы сплава срубают только
латунным зубилом, имеющим меньшую твердость, чем твердость
материала пресс-формы;
ежесменно проверяют правильность удаления и ввода подвижных
стержней; в клиновых механизмах в момент смыкания полуформ клин-
палец должен плавно входить в ползун, при этом проверяют
срабатывание пружины фиксатора, особенно когда стержень расположен
сверху пресс-формы; в гидравлических стержневых механизмах
проверяют соосность осей цилиндра и стержня, а при наличии
нескольких гидроцилиндров - последовательность ввода и удаления стерж-
225

ней от поворота рукоятки распределительной коробки; при
одновременном выводе всех стержней проверяют усилие их удаления и
необходимость выдержки после запрессовки для восстановления
нормального давления в гидросистеме машины;
в начале смены проверяют работу выталкивающего механизма:
правильность установки выталкивателей и контртолкателей в
крайних положениях; отсутствие заеданий и перекосов, а при наличии
гидропостамента ход выталкивателей;
ежесменно проверяют систему охлаждения пресс-формы по узлам,
точкам охлаждения;
в пресс-формах, предназначенных для получения армированных
отливок, проверяют установку арматуры в холодном и горячем
состояниях.
Ремонт пресс-форм. В процессе эксплуатации пресс-форм
выполняются следующие виды ремонта: текущий, профилактический и
капитальный. Все виды ремонтов отмечают в паспорте пресс-форм с
указанием числа запрессовок.
Текущий ремонт состоит в том, что по ходу работы или при
небольших перерывах в работе заменяют изношенные детали, осматривают
и исправляют крепление полуформ на плитах машины. В текущий
ремонт входят работы, выполняемые после остановки машины по
окончании смены: замена стержней, выталкивателей и других подвижных
частей механизмов выталкивания и стержневых механизмов, замена
вкладышей и т.д.
Профилактический ремонт проводят при смене пресс-формы. В
процессе ремонта пресс-форму разбирают, очищают от грязи, заменяют
изношенные и поврежденные детали стержневых и выталкивающих
механизмов. Профилактический ремонт предусматривает зачистку
полости и плоскости разъема от привара с последующим шлифованием
и полированием.
Капитальный ремонт рентабелен только в том случае, если
стоимость ремонта не превышает 2/3 стоимости новой пресс-формы.
При капитательном ремонте заменяют обоймы и плиты, вышедшие
из строя из-за трещин или коробления.
Все ремонтные работы выполняются специальной бригадой по
ремонту пресс-форм.
В 1978 г по инициативе В.М.Паращенко произведено изменение
в структуре управления литейного цеха УМПО. Специализированный
участок по ремонту пресс-форм передан в специализированных цех
по пресс-формам (рис.89). На участке созданы рабочие места по
ремонту крупных ("Блок цилиндров"), средних ("Картер") и мелких пресс-
форм. Кроме того на участке был монтирован полный цикл металло-
226

12 fJ ft 1 2 J 4 S
ft fO $ 8
Рис.89. Схема планировки производственных участков цеха литья под давлением
АОУМПО:
1 - машины литья под давлением DMKh-2000; 2- машины литья под давлением
DMKh-900-1000; 3 - участок ремонта пресс-форм; 4 - машины литья под давлением
CLOO-400; 5 - обрубочный участок отливок "Блок цилиндров"; 6 - термический и
контрольный участок; 7 - механоремонтный участок; 8 - участок пропитки отливок;
9- участок черновой механической обработки кокильных блоков; 10 - обрубочный
участок мелких и средних отливок; 11 - участок по отливке блоков в кокиль; 12 -
плавильный участок; 13 - участок по ремонту индукторов "футеровки тиглей
индукционных печей и МДН"; 14 - механический участок по ремонту пресс-форм; 15 -
склад чушек; 16 - склад хранения пресс-форм
режущих станков (токарных, фрезерных, шлифовальных станков и
сварочных постов).
Хранение пресс-форм. Смазанная минеральным или ПВК маслом,
пресс-форма поступает на склад, в котором помимо пресс-форм и
их дублеров хранят нормализованные форм-пакеты, блок-формы,
детали и узлы механизмов подвижных стержней и выталкивания и
другие нормализованные детали. Склад должен быть светлым,
просторным и обязательно сухим, чтобы исключить резкие колебания
температур. Пресс-формы хранят на складе в закрытом состоянии. Если
пресс-форма поступила на склад после ремонта или опробования,
то при ней должны находиться две-три отливки, полученные из
последней партии.
227

72. Проектирование цехов литья под давлением
Вопросы проектирования цехов литья под давлением с учетом
современных методов научной организации производства и современных
методов управления достаточно подробно изложены в работе А.К.Бело-
пухова. Цель данного раздела-показать (на примере нескольких цехов)
новые тенденции проектирования крупных цехов литья под давлением
алюминиевых сплавов. Отдельные проектно-технологические решения,
принятые в рассматриваемых ниже цехах, могут быть использованы
также для цехов средней и малой мощности применительно ко всем
сплавам.
Цех алюминиевого литья ВАЗа-один из лучших в России цехов
литья под давлением алюминиевых сплавов. Корпус цеха
алюминиевого литья представляет собой современное, оборудованное по
последнему слову техники, здание из бетона, металла и стекла. Все
сантехнические коммуникации и цеховые транспортеры находятся в
подвальных траншеях и помещениях. Электрокоммуникации открыты.
Кабели укладывают в решетчатые коробы, которые либо подвешены
на растяжках к потолку, либо укреплены на стене у потолка.
Нормальная температура в цехе поддерживается кондиционерами, имеется
разветвленная вентиляционная сеть с отводами к каждой машине.
Для охлаждения пресс-форм и машин используют
деминерализованную воду, циркулирующую в замкнутом контуре. Ее температура
поддерживается в пределах 16-18 °С холодильными установками,
расположенными в подвальном помещении. Для подзарядки аккумуляторов
азотом имеется общезаводская сеть, от которой идут отводы к каждой
машине.
Готовую продукцию и отходы складывают в специальную тару,
приспособленную для транспортирования на мотокарах; на них
осуществляют все внутрицеховые перевозки. Расплавленный металл из
плавильного отделения, где он плавится в газовых печах,
развозится по монорельсу на специальных подвесных тележках.
Корпус разделен на цех литья под давлением и цех кокильного литья.
На рис.90 дан план цеха литья под давлением, включая часть
плавильного отделения и участка ОТК. Штриховыми линиями показаны
установленные в подвальных траншеях транспортеры для подачи к
плавильным печам отходов литья. На участке литья под давлением
установлено 45 машин; из них машин с усилием запирания 0,4-0,7 МН-23,
0,95-1,5 МН-22. Машины с усилием запирания 0,95 и 1,5 МН оснащены
автоматическими дозаторами фирмы 'Lindberg " (Германия)
Горячие отливки с отломленными литниками укладывают на склиз,
дно которого выполнено из прутьев, приваренных на некотором
расстоянии друг от друга. В коробке под дном склиза установлен венти-
228

ЕЖз(
Рис.90. Схема участка литья под давлением завода ВАЗ:
у-5 - машины для ЛПД; 6-8 - транспортные линии; 9 - печи

лятор, обдувающий отливки. Для обрезки облоя рядом с машинами
расположены гидравлические прессы с усилием 0,01-0,02 МН.
В качестве рабочей жидкости для машин применяют негорючую
жидкость 'Houghton Safe-620". Негорючие жидкости требуют более
жесткого режима эксплуатации, чем минеральные масла, поэтому машины
оборудованы теплообменниками для охлаждения жидкости и
соответствующими блокировками гидропривода. В ряде случаев
целесообразно устанавливать нагреватели для жидкости. При работе на
негорючей жидкости необходимо через каждые 6 ч очищать фильтры
обратным потоком жидкости. Заменяют жидкость через 3000 рабрчих
часов.
Способ крепления литейных машин и устройство их фундаментов
обеспечивают высокую жесткость, быстрый монтаж или замену машин
и удобную подготовку магистралей. Машину устанавливают на
жесткую сварную раму и, после выверки и установки соответствующих
прокладок закрепляют с помощью 15-18 болтов. Фундаменты
крупных машин имеют проход (приямок) для монтажа на пресс-форме
нижних гидравлических цилиндров удаления стержней. Вокруг
фундаментной рамы устроена канавка для стекания рабочей жидкости,
прикрытая решеткой.
Непосредственно под машиной проложен туннель с транспортером
и трубопроводами. Литники и облой с обрубного пресса падают на
нижний транспорт через отверстие в полу. Через специальные отверстия
в полу к машине и прессу подаются электроэнергия, вода, воздух,
газ для подогрева пресс-форм и лотка дозатора, а также сливается
охлажденная вода.
В цехе установлены раздаточные электрические печи камерного
типа с силитовыми нагревателями мощностью 50 кВт. Они удобны в
обслуживании, дают небольшое тепловое излучение и удачно отделяют
транспорт и раздачу жидкого металла от рабочего места литейщика.
Подогрев пресс-формы перед работой осуществляется горелками
низкого давления инжекторного типа. Горелка состоит из двух труб
диаметром 1,25 дюйма, соединенных в жесткую конструкцию, которую
укладывают горизонтально в разъем пресс-формы на нижние колонны
машины. Трубы имеют в горизонтальной плоскости отверстия
диаметром 5 мм для выхода газа, расположенные через каждые 120 мм.
Комплекс оборудования для литья под давлением и обрубки
расставлен в зависимости от вида отливок по трем схемам. Участок
производства крупных отливок обслуживают двое рабочих, меняющиеся
местами через каждые 2 ч работы. Это позволяет поддерживать
высокий темп работы. Первый рабочий обслуживает литейную машину и
пресс для ломки литников. Второй рабочий обрубает на
гидравлическом прессе остывшие на решетчатом склизе отливки (каждую отдель-
230

но), проводит ручную зачистку, контроль отливок на столе и
навешивает их на транспортер. Участок производства мелких отливок
обслуживает один рабочий. Он обрубает на прессе еще не остывший куст
отливок в то время, как в пресс-форме затвердевает следующий куст.
Отливки с пресса разгружаются автоматическим устройством прямо в
короб, для чего отливки при обрубке должны оставаться в верхней
части штампа.
Участок производства тормозных барабанов отличается от
предыдущего наличием печи для нагрева колец. Отливку после обрубки
по периметру и вырубки литника сталкивают на склиз, а с него
вручную навешивают на подвесной транспортер. Пресс-остатки после
выталкивания из камеры прессования (барабаны изготовляют с
центральным литником) по желобу сталкиваются в короб.
Облой и отходы со всех прессов проваливаются через окна в
нижней плите пресса на склиз и по нему попадают на подземный
пластинчатый транспортер.
При всех схемах расстановки оборудования около машин имеются
помосты, облегчающие обслуживание машины, печи и обрубного
пресса. Коллекторы для охлаждающей воды расположены над
формодержателями машины. Они не загромождают рабочее место и доступны
для наблюдения. Пространство между формодержателями перекрыто
вытяжным зонтом. Для монтажа'пресс-форм зонт откатывается на
роликах по рельсам.
Цех литья под давлением УМПО. Уфимское моторостроительное
производственное объединение является одним из крупных
изготовителей алюминиевого литья. В современном литейном цехе проектной
производительностью 23тыс.т литья организовано массовое
производство отливок для двигателей автомобиля "Москвич". Литьем под
давлением и в кокиль из алюминиевых сплавов Ал32, Ал2 и ЖЛС
отливаются 18 деталей. Более 40 деталей отливают для производства
изделий и товаров народного потребления (мотоблок "Урал",
снегоход "Рысь", двигатель УМЗ-5,5, мебельные фурнитуры и др.).
К некоторым отливкам предъявляются повышенные требования по
герметичности и прочности. Около 25 % всех отливок испытывают на
герметичность воздухом при давлении от 0,05-0,5 МПа, а каналы
масляной системы блока цилиндров дополнительно испытывают водой
при 1,5 МПа. Масса отливаемой детали составляет от 0,1 до 25 кг.
Одноэтажное шестипролетное здание цеха имеет 18,5 тыс.м2
производственной площади. Плавильное отделение оснащено восемью
печами ИАТ-6М-2 и тремя печами ИАТ-2,5М-1. Каждая пара
плавильных печей обслуживается электромиксером емкостью 5,5 т.
Печи ИАТ отечественного производства обладают рядом
преимуществ по сравнению с другими видами плавильного оборудования:
231

получение равномерных свойств сплава, малый угар металла и
легирующих элементов, высокая производительность (1-1,2 т/ч),
возможность полной автоматизации. Подобран оптимальный режим
ведения плавки: разогрев на 8-9 ступенях - 0,5-1 ч, расплавление на 4-
3 ступенях до 620 °С и на 6-5 ступенях до 760 °С, выдержка на 9
ступени 20 мин (низкие ступени более мощные). Общее время плавки
4-6 ч.
Исходным сырьем для получения рабочего сплава служат чушки
сплавов Ал32, Ал2, ЖЛС в количестве 60-70 % и 40-30 % возврата
собственного производства.
Однако, завершающая роль для получения чистых сплавов
принадлежит рафинированию, т.е. принудительному удалению водорода,
оксида алюминия и шлаков из расплава.
Первичные шлаки имеют плотность близкую к плотности сплава,
поэтому их трудно удалить. Для облегчения удаления шлака сплав
нагревают до 720 °С и обрабатывают его реагентами.
Наиболее распространены методы рафинирования расплава
газами, солями и фильтрацией.
В цехе применяется комплексный метод обработки солями.
Сплавы Ал32 и Ал2 обрабатывают дегазирующими таблетками и флюсом
МХЗ в раздаточном ковше емкостью 400 кг. Дегазирующие
таблетки, в состав которых входит 87 % гексахлорэтана, 12,7 %
хлористого натрия и 0,3 % ультрамарина в количестве 0,03 % от массы
расплава, опускаются в расплав с помощью колокольчика и находятся там
до прекращения дегазации.
После прекращения бурления в расплав замешивается покровный
флюс МХЗ в количестве 0,8 % от массы расплава. В его состав
входят, % (по массе): хлористый натрий 50, хлористый калий 35 и
криолит 15. Расплав под флюсом находится 5-10 мин, после чего шлак
снимается, и сплав подается в раздаточную печь.
Поршневой сплав ЖЛС рафинируется жидким флюсом, получаемым
расплавлением солей, входящих в его состав (хлористый натрий 40 %,
хлористый калий 50%, криолит 10%), во флюсоплавильной
установке.
Машины литья под давлением формы "Votan" типа DMKh-2000,
-1100* -900, -700 запускались печами сопротивления фирмы "Schmi-
tec и Appelt" с тиглями емкостью 900 до 700 кг и ковшовыми
дозаторами фирмы "Honsel" с емкостью ковша от 3 до 25 кг (рис.1 Т).
Машины литья под давлением типа CLOO-400 были оборудованы
тигельными электрическими раздаточными печами с емкостью тигля
250 кг. Разливка осуществлялась ручными ковшами (рис.8).
Автоматические станки для литья поршней фирмы "Фата" с
механизированной выемкой отливок оборудованы двухкамерными тигель-
232

ными лечами сопротивления. Заливка металла осуществляется
вручную специальным двухносковым ковшом.
В 1978 г.по технологическим рекомендациям,разработанным В.М.Па-
ращенко и А.П.Цисиным совместно с институтом проблем литья
Украины, были установлены магнитодинамические насосы типа МДН-6.
Преимуществами МДН по сравнению с другими типами
дозаторов являются:
- более высокое качество заливаемого металла (повышенная
чистота по неметаллическим включениям, постоянство температуры и
химсостава, отсутствие загрязнения железом);
- экономичный метод подогрева металла и меньший расход
энергии по сравнению с дозаторами, оборудованными Печами
сопротивления;
-достаточная точность дозирования, удобство управления и
регулировки;
- компактность и универсальность дозатора;
- простота доливки металла;
- отсутствие движущихся в металле узлов, простота ремонта, не
требующего высокой квалификации персонала;
- существенное улучшение условий труда литейщиков.
В настоящее время установки МДН-6А внедрены в комплексе со
всеми машинами ЛПД и в кокиле при литье мелких (0,1-2,0 кг),
средних деталей (2-5 кг) и крупных деталей "Блок цилиндров (25 кг).
Замена ковшевых дозаторов МДИ-б улучшила качество отливок,
особенно по включениям типа "черные пятна", "шлак", которые
приводили к выходу из строя инструмента при обработке этих отливок на
автоматических линиях.
Значительно уменьшилась трудоемкость обслуживания дозатора
литейщиком (исключена операция частой очистки оксидов с
поверхности металла в тигле) и ремонтным персоналом. Существенно
уменьшились затраты на ремонт и замену деталей дозатора и печи,
снизились расход энергии и тепловыделение на литейщика.
В результате проводимой модернизации в цехе работают свыше
45 магнитодинамических дозаторов. Они существенно повышают
культуру производства, условия труда, качество отливок, экономию
металла, электроэнергии, различных материалов.
В результате внедрения процесса электромагнитной заливки
снижается на 90 % трудоемкость заливки металла за счет механизации
ручного труда и повышается на 25% произволительности труда за
счет снижения вспомогательного времени и увеличения
металлоемкости форм.
Технологический процесс обрубки литников, промывников
мелких отливок на машинах CLOO-400 (Словакия) полностью автоматизи-
233

Рис.91. Расположение агрегатов и
механизмов автоматизированного комплекса
машин ЛПД:
1 - машина CLOO-400; 2 - магнитодина-
мический насос МДН-6А; 3, 4, 5 -
электрошкафы; б - робот "Циклон-б"; 7 - пресс
для обрубки пресс-остатков и
литниковых систем К130004; 8- контейнер для
обрубленных отливок; 9- пульт
управления роботом "Циклон-5"
рован. На рис.91 показана система автоматизированного комплекса
машины CLOO-400 ЛПД. Один литейщик обслуживает две или три
такие автоматизированные системы. Автоматизированные системы на
участке отливки мелких деталей успешно работают с 1985 г.
В зависимости от массы и сложности отливки при удалении пресс-
остатков используют разные прессы. Характеристики некоторых
приведены в табл.77.
Заусенцы на отливках толщиной до 1-1,5 м зачищают шлиф-
машинами (фортунами) и удаляют в галтовочных барабанах.
После предварительной механической обработки детали
испытывают на герметичность на специальных стендах 2ИУ4 сжатым возду-
Таблица 77. Характеристика прессов
для обрубки литейных заготовок
Назначение
Для крупного литья
(10-30 кг)
Для среднего литья
(10-5 кг)
Для среднего литья
(10-5 кг)
Для среднего литья
(10-5 кг)
Для мелкого литья
(до 5 кг)
Количество,
шт.
4
3
2
5
12
Модель
КА2534
К2130
КД2328
К1128
К130004
Мощность,
МН
2,5
1,0
0,63
0,63
0,2
Завод-
изготовитель
Воронежский завод
прессов
Барнаульский завод
прессов
Таганрогский завод
прессов
Таганрогский завод
прессов
Оренбургский завод
"Металлист"
234

хом или водой. Негерметичные детали пропитываются составом на
основе жидкого стекла. Состав имеет, % (по массе):
Натриевое жидкое стекло 92,1
Калиевое жидкое стекло 3,0
Коллоидно-графитовый препарат В1 или В31 0,2
Марганцовокислый калий 0,1
Асбест тонкоизмельченный 2,0
Аскангель (бентонит) 2,0
Оксид железа 1,0
Время отвердевания состава в порах отливки при температуре
18°С 16-24ч. После повторного испытания на герметичность
отливки отправляют на проверку геометрических размеров с
использованием специальных инструментов и шаблонов.
Все электрокоммуникации и вентиляционные системы
расположены в подвальных помещениях. Здесь же находятся дежурные слесари
по ремонту электрооборудования, газового хозяйства,
водопроводных и вентиляционных систем.
Цех литья под давлением фирмы "Chryster". Этот цех можно
рассматривать как отдельный завод с месячным выпуском 3200 т
алюминиевого литья. Ряд проектных решений аналогичен цеху ВАЗа, но
имеются и существенные различия. Рассмотрим современный
подход к планировке цеха на примере данного завода, который в отличие
от ВАЗа, является самостоятельным предприятием по выпуску
отливок под давлением из алюминиевых сплавов.
Завод литья под давлением делится на следующие основные
участки: первый - плавильный (плавка алюминиевых сплавов, хранение
жидкого сплава, рафинирование, отправка на участок ЛПД, получение
исходных сплавов); на территории этого участка размещаются также
некоторые службы и административные помещения; второй - участок
машин ЛПД; здесь же находится часть оборудования для обрезки
отливок; третий- участок зачистной и механический (основные Ьпера-
ции по зачистке, некоторые доделочные операции).
Плавильный участок расположен на южном конце основного
корпуса и занимает площадь 30X168 м. Используют четыре крупные
отражательные печи емкостью свыше 61 т и производительность 9 т/ч.
Эти печи установлены в ряд, с тем чтобы облегчить
транспортировочные операции. Предусмотрена площадь для хранения. На участок
грузовиками привозят с металлургического завода жидкий сплав.
Металл из печей поступает в ковши емкостью 1,8 т и подается к
раздаточным печам у машин для литья под давлением. Для
транспортирования ковшей используют монорельс. В полу цеха сделано
углубление для размещения ковшей во время заливки их жидким металлом.
Каждый ковш имеет кабину для оператора и механизм наклона.
В середине каждой пары плавильных печей проходит верхняя часть
235

подъемного транспортера, который предназначен для загрузки в печь
отходов.
Участки плавильный и литья под давлением отделены друг от друга
вентиляционными камерами с жалюзи. Все вентиляционные камеры
с жалюзи управляются на заводе одним оператором. ,
На плавильном участке установлена дополнительная (пятая) печь для
переплавки загрязненных (преимущественно маслом) отходов.
Емкость печи 13 т. Для извлечения металла из оксидов и облоя
использован восстановительный агрегат с водяным охлаждением.
На плавильном участке расположены четыре воздушных
компрессора производительностью 162м3/мин и один деаэратор мощностью
1680 м3/ч. Здесь же находятся устройства для деминерализации воды
и насосные станции для подачи ее к машинам.
Участок литья под давлением занимает площадь 43x140 м. После
нескольких экспериментальных перестановок машин выявлена
следующая оптимальная планировка: 55 машин расположены двойными
рядами по 8 машин (усилием до 0,68 МН, расстояние между ними 6 м)
и по 7 машин (усилием 0,18 МН, расстояние между ними 7,3 м). Кроме
того, фундамент смонтирован так, что возможно установить еще 67
машин. Машины монтируют рядом с устройством для подачи жидкого
металла на расстоянии 0,7 м в сторону от центрального монорельса.
Со стороны каждого ряда механизмов запирания машины имеется
проход шириной 6 м для обслуживания машин.
На участке литья под давлением размещено также оборудование
для пропитки некоторых отливок с использованием давления или
вакуума.
7.3. Расчет производительности литейной машины
В заключительной стадии проектирования технологического процесса
литья деталей возникает необходимость расчета производительности
литейных машин. Проектируемая литейная машина считается
работоспособной, если выполняются следующие условия:
где Q- техническая производительность с учетом процента
технологического брака по испытуемому образцу, регламентируемого в
проекте; От- техническая производительность, определяемая по
формуле
От = «тОц,
где Кт - коэффициент технического использования машины,
определяемый по результатам испытаний; Оц- цикловая производительность,
шт/ч.
236

Коэффициент технического использования определяется по формуле:
где fcyM - время, в течение которого изделие выполняет заданные
функции с параметрами, установленными требованиями технической
документации; fpeM - время простоев, вызванных техническими
причинами; *обс- время технического обслуживания, связанного с
обязательной остановкой испытуемого образца и регламентируемого
руководства по эксплуатации.
Цикловая производительность (Оц) определяется, исходя из
составления циклограммы работы литейной машины для конкретной отливки.
Продолжительность каждой операции применительно к машине с
усилием запирания 30 МН для литья "Блок цилиндров"
автомобильных моторов "Москвич-412" приведена ниже:
- Наименование перехода Время, с
Ввод верхнего и нижнего ползунов пресс-формы 5
Ввод переднего и заднего ползунов пресс-формы 5
Обслуживание формы (удаление облоя, смазка) 60
Закрытие ограждения машины 5
Закрытие формы 10
Ввод третьей группы стержнеизвлекателей , 2
Заливка металла 15
Прессование 2
Кристаллизация 30
Вывод третьей группы стержнеизвлекателей 3
Раскрытие пресс-формы 10
Открытие ограждения машины 5
Отвод пресс-поршня 10
Отвод переднего и заднего ползунов 7
Отвод верхнего и нижнего ползунов 7
Ввод руки манипулятора 10
Выталкивание отливки 5
Вынос отливки с пресс-формы и вывод
стержнеизвлекателей третьей группы 10
Отвод гидровыталкивателя 5
Итого 206
Цикловая производительность Qu литейной машины определяется
последующей формуле:
Оц=7/1ц,
гдеЦ- цикловая производительность машины; 7 - время работы;
Тц - циклическое время.
Производительность машины может быть изменена за счет
сокращения цикла обслуживания и регулирования продолжительности
кристаллизации отливки. Время кристаллизации отливки зависит от
распределения температуры и системы термостатирования работы пресс
237

формы и составляет от 10 до 50 с (10 с длл мелких отливок и до 50 с
для крупных).
библиографический список
Основная литература
Белопухов А.К. Технологические режимы литья под давлением — М.:
Машиностроение, 1985. — 272 с.
Литье под давлением / Под ред. А.К.Белопухова — М.: Машиностроение,
1975. - 400 с.
Литье под давлением / Под ред. АЖ.Белопухова — М: Машиностроение,
1971. - 168 с.
Горюнов И.И. Пресс-формы для литья под давлением. Л.: — Машиностроение,
1974. - 255 с.
Дополнительная литература
Беккер М.Б. Литье под давлением, М.: Высшая школа, 1985. — 183 с.
Морозов Н.В. Литье под давлением. — М.: Машиностроение, 1969. — 76 с.
Беккер М.Б. и др. Литье под давлением, М.: Машиностроение, 1990. — 398с,
Машины для литья под давлением / Под ред. Б.Е.Розенберга — М.:
Машиностроение, 1973. — 298 с.
Зеленое В.Н., Кисленко JI.E, Смазка пресс-форм литья под давлением. — М.:
Машиностроение, 1983. — 144 с.
Сафронов В.Я. Справочник по литейному оборудованию. — М.:
Машиностроение, 1985. - 273 с.
238

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
ПАРАЩЕНКО Владимир Михайлович
РАХМАНКУЛОВ Миргит Мирзагитович
ЦИСИН Аркадий Петрович
ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Редактор издательства Т.В.Кнорозова
Технический редактор Э.А.Кулакова
Корректоры ЮМКоролева, Т.А.Корчагина
Обложка художника ВЛЗабайрова
Лицензия ЛР N1010157 от 04.01.92
Подписано в печать 30.05.96 Формат издания 60X88 1/16
Бумага офсетная N* 2 Печать офсетная Усл.печ.л. 14,70
Усл.кр.-отт. 14,95 Уч.-изд.л. 15,87 Тираж 1000 экз.
Заказ «50 С-010 Изд. N Ф-510
Набрано в издательстве "Металлургия"
оператором ЕМХолидоновой
Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Металлургия"
119857, ГСП, Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., д. 14
Московская типография N* 9 при Государственном комитете по
информации и печати Российской Федерации
109033, Москва, Волочаевская ул., д. 40