Изготовление металлических предметов путем литья известно человечеству несколько тысячелетий. Все это время расплав стекал в форму под действием земного притяжения.
Схема литья под низким давлением
В середине ХХ века был изобретен и запатентован новый метод литья, суть которого состоит в подаче расплава в форму и его остывания под низким избыточным давлением воздуха. Метод применяется для изготовления деталей из цветных металлов, их сплавов и пластмасс.
Содержание
- Виды литья под давлением
- Технология литья под низким давлением
- Недостатки литья под низким давлением
- Формы для литья под давлением
- Электрическое оборудование для литья под давлением преимущества и недостатки
- Применение литья металлов под давлением
- Вам также могут быть интересны статьи:
Виды литья под давлением
Литье металлов под низким давлением
Литье под низким давлением завоевало заслуженную популярность в цветной металлургии. Большая часть деталей малых, средних и больших серий для многих отраслей промышленности получают этим способом.
Установка для литья под низким давлением
Традиционное литье цветных металлов и их сплавов сохраняет свои позиции при изготовлении украшений, скульптур и микросерийных изделий.
Литье пластмасс под давлением
Литье из пластмасс возникло практически сразу после внедрения метода литья из металлов и стало широко использоваться. 95 % всех деталей, получаемых из пластиков, изготавливаются способом литья. Разработано и широко применяется несколько способов литья из пластмасс:
- Инжекционный. Наиболее употребляемый способ, характеризуется высоким давлением и скоростью впрыскивания материала в форму. Применяется для изделий сложной геометрии, с тонкими или толстыми стенками.
- Интрузивный. Избыточное давление невысоко, первоначальный объем впрыскиваемого материала меньше объема формы. Материал продолжает расширяться в форме и заполняет ее. Применяется для отливок несложной формы и с низкой детализацией поверхности.
- Инжекционно-прессовый. Используется для изделий с большой поверхностью. Давление на расплав, кроме усилия подачи, производится также и за счет смыкания частей формы.
Литье под высоким давлением
Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Метал под высоким напором поступает в форму со скоростью до 120 м/с. и мгновенно заполняет форму.
Литье под высоким давлением
Деталям, полученным литьем под давлением металлов, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.
Инжекционное литье
Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей. Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости.
Инжекционное литье металлов
Первичные или так называемые «зеленые» отливки подвергают температурному воздействию, вызывая спекание металлического порошка и удаляя связующие вещества. В результате получают конечные, или «коричневые» отливки. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки, что обуславливает ее высокую прочность и низкий износ.
Технология литья под низким давлением
Установка для литья низкого давления это сложный и глубоко автоматизированный производственный комплекс, с самым низким количеством ручных операций.
Комплекс находится в герметичной камере и включает в себя:
- тигель для расплавления шихты;
- опускаемый в тигель металлопровод;
- форму с каналами подачи расплава и системой газоотведения;
- трубопроводы для наддува воздуха или инертного газа;
- автоматика регулирования температуры и давления.
Избыточное низкое давление заставляет жидкий металл подниматься вверх по опущенному в расплав металлопроводу и заполнять собой все полости формы. По окончании заливки остатки металла стекают обратно в тигель и не расходуются впустую на заполнение . После остывания отливки до заданной температуры газы через системы фильтрации выпускают в атмосферу. Нахождение вредных для здоровья людей веществ внутри герметичного объема и их фильтрация улучшают условия труда и общую экологичность производства.
Главными параметрами комплекса, определяющими производительность и производственные возможности, являются:
- рабочий объем герметичной камеры;
- площадь внутреннего сечения металлопровода;
- максимальное давление;
Особенности литья под давлением состоят в том, что по мере расходования расплава уровень его в тигле становится низким, соответственно увеличивается объем камеры и в ней снижается давление. Другой важной особенностью является возможность последовательного затвердевания отливки. Чтобы выдержать заданную скорость подачи расплава, необходима четкая работа систем автоматического поддержания ключевых параметров.
Смазки для литья под давлением, кроме создания разделительного слоя и препятствования образованию задиров, должны также способствовать высокому качеству поверхности, обеспечивать низкое количество случаев облоя и нагара и увеличивать ресурс пресс-формы.
Недостатки литья под низким давлением
К сожалению, кроме достоинств, методу низкого давления свойственен и ряд недостатков:
Характеристики литья под низким давлением
- Низкий ресурс металлопровода, контактирующего с жидким металлом. Это мешает применять метод для тугоплавких металлов и их сплавов.
- Сложность управления скоростью потока.
- Снижение уровня расплава в установке по ходу заливки его в формы.
- Достижение низких физико-химических свойств сплава из-за долгого пребывания в тигле. Это может привести к дефектам литья под давлением.
- Общая сложность наладки и использования системы.
Участок литья под низким давлением
Недостатки метода с лихвой окупаются его преимуществами:
- Автоматизация заливки металла.
- Низкая трудоемкости заливки, особенно важна автоматизация работ во вредных условиях труда.
- Возможность управлять скоростью истечения расплава, оперируя наддувом воздуха или нейтрального газа. Это позволяет повысить заполняемость форм для отливки тонкостенных изделий.
- Повышение качества отливок за счет повышения однородности изделия.
- Экономия использования металла от 30% до 3 раз. Достигается за счет возврата жидкого расплава в тигель.
Исходя из финансовых исследований, в среднем по отрасли инвестиции в переход на метод литья под низким давлением возвращаются за полгода — год.
Формы для литья под давлением
Популярны среди производителей металлические формы, или кокили. Их делают из жаропрочного чугуна или стали, металлопровод — из титанового сплава. Кокили для небольших деталей изготовляют методом отливки или, если нужна большая точность — путем фрезерования. Особое внимание необходимо уделять точности совпадения частей кокилей, поскольку им придется выдерживать повышенное давление. Литье в кокили применяют для производства серийных отливок. Стальные и чугунные формы выдерживают до 300 рабочих циклов. Весьма важно периодически проверять состояние кокилей, чтобы свести к минимуму риск брака или даже повреждения оборудования вследствие разрушения формы.
Форма для литья под давлением
Применяют также и одноразовые формы на основе песчано-глиняных смесей, керамические и гипсовые. Для литья деталей сложной конфигурации, в том числе с внутренними полостями, применяют традиционные стержневые системы. Стержни должны быть высокопрочными, чтобы успешно противостоять деформациям при наполнении формы расплавом. Формовочные смеси должны обязательно иметь низкую сопротивляемость прохождению газов, чтобы обеспечить своевременное их отведение и добиться низкого уровня дефектов литья.
Электрическое оборудование для литья под давлением преимущества и недостатки
К электрооборудованию для литья под низким давлением, прежде всего, относятся плавильные печи, предназначенные для нагрева тигля. Они монтируются на стальных рамах и снабжены нагревательными спиралями из высокоомных сплавов, заключенными в керамические трубки. Печь также оборудована датчиками температуры и системой регулирования нагрева.
Машина для литья под давлением
Основным преимуществом электрической печи перед газовыми или мазутными печами являются
- простота конструкции;
- легкость регулировки;
- простота подключения к системам автоматике;
- низкая пожароопасность.
В качестве недостатка можно отметить высокую по сравнению с топливными печами стоимость ресурса в расчете на ту же массу расплавляемого металла. Разница становится заметной при больших партиях и соответственно при большой суммарной массе отливок.
Система нагнетания воздуха (или инертного газа) обычно делается электрической.
Общая тенденция в производстве оборудования
Применение литья металлов под давлением
Преимущества метода обуславливают его широкое применение на предприятиях самого разного профиля.
Большое число хорошо зарекомендовавших себя на рынке производителей предлагают литейные комплексы под ключ и предоставляют услуги по монтажу, наладке и обслуживанию оборудования, а также по обучению персонала.
Аэрокосмическая область применения литья под давлением
Литье под низким давлением применяют в следующих отраслях:
- Аэрокосмическая. Детали самолетов и космической техники.
- Автостроительная. Блоки цилиндров, корпуса и детали карбюраторов, масляных и топливных насосов, гидравлики, кондиционеров и т.п.
- Производство бытовой техники. Рамы и корпуса, детали и агрегаты.
- Приборостроение. Корпуса и шасси.
- Отопительные приборы.
- Производство компьютерной техники и смартфонов.
Сфера применения метода постоянно расширяется по мере совершенствования технологии и технического перевооружения действующих предприятий.
Новые предприятия цветной металлургии во многих странах мира оснащаются преимущественно комплексами литья под низким давлением.
Источник: