Окончания затвердевания

Помимо величины давления важную роль в процессе прессования играет скорость подачи давления, которая должна обеспечить заполнение прессформы материалом в короткий срок. Момент окончания заполнения прессформы обычно обусловливается полным соприкосновением опорных поверхностей прессформы (без просветов) и называется замыканием пресс-формы.

Второй случай влияния условий литья на кристаллическое строение отливок — это случай, когда во время заполнения формы образуются обломки кристаллов. В реальных условиях заливки температура расплава в момент окончания заполнения формы настолько высокая, что все обломки кристаллов, образовавшиеся во время заполнения, успевают расплавиться полностью. Если расплав при плавке перегревается выше температуры дезактивации примесей и затем, как это и происходит на практике, охлаждается в печи или заливочном ковше до заданной температуры заливки, то обломки кристаллов в результате их расплавления будут оказывать модифицирующее воздействие на процесс кристаллизации.

металла, установленные выше насоса. Допускается установка с горизонтальным и наклонным положениями вала. Заполнение лучше проводить при наличии в контуре инертной атмосферы, находящейся под небольшим избыточным давлением. При этом система охлаждения подшипника должна находиться в рабочем состоянии. При заполнении под вакуумом не исключается возможность подсоса воздуха в установку через уплотнение вала. После окончания заполнения отключают холодильник на уплотнении вала и разогревают зону замораживания. Пусковой крутящий момент при одной и той же температуре может изменяться в довольно широких пределах в зависимости от степени окисления и загрязнения натрия. Электрическую защиту приводного двигателя настраивают так, чтобы двигатель при заторможенном роторе мог находиться во включенном состоянии в течение примерно 1 сек. Если при включении двигатель не увеличивает число оборотов вала, оператор должен через 1 сек отключить его. Повторный запуск двигателя производится через некоторое время, необходимое для прогрева уплотнения. Один из способов контроля возможности пуска насоса — проверка вручную при помощи рычага или другого механизма возможности проворачивания вала.

Высокая кинетическая энергия движущего расплава и статическое давление на него в момент окончания заполнения полости пресс-формы способствуют получению поверхностного слоя отливки с весьма малой шероховатостью.

Так называемый гидравлический удар, возникающий при остановке расплава в результате окончания заполнения им полости формы, проявляется в виде мгновенного кратковременного повышения давления металла на стенки формы (например, при скорости потока 20 м/с повышение давления для цветных сплавов составляет от 0,7 до 3 МПа). При гидравлическом ударе металл прижимается к рабочей поверхности формы и четко воспроизводит ее конфигурацию в отливке. Это обеспечивает повышенную плотность ее поверхностного слоя (толщиной до 0,2 мм), отсутствие в нем газовой пористости, точность размеров и хорошее качество поверхности отливки. Под действием гидравлического удара между полуформами образуется небольшой зазор, вызванный смещением подвижной части пресс-формы в направлении, перпендикулярном плоскости разъема. Образование зазора может вызвать разбрызгивание металла и возникновение заливов на отливках, которые устраняют дополнительной механической обработкой. Возникновение указанных дефектов предотвращают с помощью запирающих устройств, характеризующихся величиной усилия запирания (от 2 до 30 МН — в зависимости от типа машины).

Важными технологическими элементами литниково-вентиляционной системы являются промывники, предназначенные для удаления из отливки первых некачественных порций металла, равномерного прогрева пресс-формы и гашения гидравлического удара в момент окончания заполнения формы. Толщина соединительных каналов про-мывников 6пр с отливкой составляет бпр = (0,8-~0,9) 6ОТЛ, но не менее 0,4— 0,5 мм. Размеры и место установки промывников уточняют при отработке технологии литья по результатам рент-геноконтроля опытной партии отливок. Промывники должны иметь индивидуальные выталкиватели.

При литье по этой технологической схеме потери теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем при литье на машинах с вертикальной камерой прессования, в результате исключения одного из элементов литниковой системы — литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость отливки и осуществить ее эффективную подпрес-совку после окончания заполнения. Возможность широкого диапазона изменения скорости прессования позволяет создавать наиболее благоприятные гидродинамические и тепловые условия формирования отливки, до минимума сокращать пористость отливок.

В 1940 F. завод «Красная Пресня» изготовил машину мод. ЛД-7 с вертикальной камерой прессования — это было началом отечественного производства необходимого для литья под давлением оборудования. Позже этим же заводом было освоено производство машин с горизонтальной холодной камерой прессования. Машины такого типа нашли наибольшее распространение в промышленности. Это объясняется простотой и надежностью конструкции такой камеры. Кроме того, в машинах с горизонтальной холодной камерой прессования потери теплоты жидким металлом и гидравлическое сопротивление на пути его движения в полость пресс-формы меньше, чем в машинах с вертикальной камерой, в результате исключения литникового хода. Это позволяет снизить температуру заливки сплава, уменьшить пористость и осуществить эффективную подпрессовку отливки после окончания заполнения формы. Машины с горизонтальной камерой прессования имеют более высокую производительность, чем машины с вертикальной камерой, так как поршень выталкивает пресс-остаток в момент раскрытия пресс-формы без дополнительных затрат времени.

Расчет усилия запирания формы. Усилие запирания формы должно быть максимальным в момент окончания заполнения, оно должно обеспечивать плотное смыкание полуформ в период под-прессовки. В целях сокращения времени достижения максимального усилия запирающий механизм следует снабжать автономным аккумулятором. В машинах, предназначенных для получения крупногабаритных отливок, усилие запирания выравнивается по всем колоннам с помощью гидравлических цилиндров. В противном случае возможно нарушение размерной точности отливок вследствие перекоса пресс-формы при подпрессовке.

где К — динамический коэффициент, зависящий от скорости прессования в момент окончания заполнения формы: ,

После окончания заполнения и до полного затвердевания отливки на металл, находящийся в полости формы, продолжает действовать давление. Этот процес называется подпрессовкой. В какой-то степени подпрессовка всегда имеет место при литье под давлением. Полное ее осуществление возможно только при создании благоприятных тепловых условий, обеспечивающих сохранение жидкотекучести металла в литниковых каналах и полости формы, особенно в наиболее тонких сечениях. Эффективность подпрессовки повышается при использовании машин с горизонтальной камерой прессования, имеющих более короткую литниковую систему и обеспечивающих наименьшие потери теплоты в ней по сравнению с машинами с вертикальной камерой прессования.

Подобно сплаву /// кристаллизуются все сплавы с содержанием С от 2 0 до 4 3% Начиная от точки 4 и до точки 5 из жидкой фазы выпадают первичные кристаллы аустенита (А). В интервале температур до 1147° С возможно замедленное охлаждение (L + А; с - I, участок 4—5). При понижении температуры до 1147° С состав жидкой фазы изменяется по участку 4— С (линии ликвидуса), а состав аустенита _ по участку 4'— Е (линии солидуса). При достижении температуры 1147° С сплав /// будет состоять из первичных кристаллов аустенита (2% С) и жидкой фазы эвтектического состава (4,3% С). Кристаллизация ледебуритной эвтектики приводит к нонвариантному равновесию, что характеризуется площадкой 5—5' (рис. 5.3,6). После окончания затвердевания структура сплава /// состоит^из крупных зерен аустенита, окруженных ледебуритной эвтектикой.

Кристаллизацию под всесторонним газовым давлением осуществляют в автоклаве. Газ (аргон, азот, гелий, воздух) подают до заданного давления, которое снимают лишь после окончания затвердевания литой заготовки.

лость закрытой прибыли для улучшения питания слитка или фасонной отливки, а также при литье под низким давлением. В последнем случае давление подают на зеркало расплава в печи, под действием которого расплав по металлопроводу поднимается вверх и заполняет рабочую полость литейной формы. Давление воздействует до окончания затвердевания отливки. Следует отметить, что при литье под низким давлением с противодавлением давление во время затвердевания отливки является всесторонним и составляет 0,2—0,4 МН/м2. Кристаллизацию под механическим давлением осуществляют преимущественно на гидравлических прессах. Часто этот способ называют кристаллизацией под гидростатическим давлением, что не совсем верно отражает сущность процесса. Действительно, в первые моменты .после начала прессования, когда толщина твердой корки еще очень мала, давление может действовать как гидростатическое, но в последующем по мере роста толщины твердой корки оно становится односторонним или двусторонним в зависимости от схемы приложения давления.

ление до окончания затвердевания литой заготовки. В этом случае к моменту повышения давления в автоклаве слиток или отливка уже частично затвердевает, претерпевает усадку, в результате чего могут начаться процессы формирования усадочных раковин и пор, а также возникновения внутренних напряжений.

Подготовленную под заливку изложницу помещают в рабочую полость автоклава при открытой крышке, после чего крышку закрывают. Изложницу заполняют через специальные отверстия в крышке. После окончания заливки их перекрывают, и в герметически закрытый котел — автоклав подают газ до требуемого давления, которое поддерживают до окончания затвердевания слитка [3].

Рассмотрим формирование слитков из сплавов с определенной усадкой в состоянии, насыщенном газами. При атмосферном давлении мениск до окончания затвердевания остается выпуклым, а на разрезе готового слитка будут видны сферические газовые включения по всему сечению (рис. 21, я). При кристаллизации под повышенным

Наконец, при последующем увеличении давления во время кристаллизации усадочные раковины будут спрессовываться и уменьшаться в объеме, а усадочные поры исчезнут благодаря тому, что под давлением оставшаяся вверху жидкость лучше будет питать междендритные разреженные зоны через капиллярные каналы (рис. 21-, д). Однако применяемые на практике давления не позволяют полностью освободить металл от усадочных раковин, а только обеспечивают возможность концентрировать их в местах окончания затвердевания.

В последнее время установлено, что использование газового давления, особенно от начала заливки до окончания затвердевания, может служить важным средством модифицирования известных или вновь разрабатываемых сплавов. Поэтому повышению механических и специальных свойств сплавов в условиях всестороннего газового давления способствуют не только устранение газоусадочной пористо-

Кристаллизацию металлов и сплавов под механическим давлением осуществляют на гидравлических, пневматических и других прессах, позволяющих выдерживать расплав в форме под давлением до окончания затвердевания. В этом случае расплав заливают в матрицу прессформы, установленную на столе пресса, и затем прессуют пуансоном (поршнем), закрепленным на ползуне пресса.

Для кристаллизации металлов и сплавов под механическим давлением используют преимущественно гидравлические прессы и установки, которые позволяют осуществлять не только окончательное формообразование отливки, но и выдержку ее под давлением до окончания затвердевания.

Так, при прочих равных условиях изменение давления прессования отражается на величине перемещения пуансона с момента отвода теплоты перегрева в тепловом центре слитка до окончания затвердевания. При прессовании слитков (/) —70 мм, ///.0=1,1) из меди Ml к моменту отвода теплоты перегрева величина относительного перемещения пуансона h/H равйа 0,0262 (Л— абсолютное перемещение пуансона, мм; Я — высота слитка, мм); при последующем прессовании эта величина возрастает до 0,05 при Р=50 МН/м2 и до 0,054 при Я=150 МН/м2, хотя затвердевание отливки во втором случае закончилось при Р=130 МН/м2 (см. рис. 38).