705

Контрольные вопросы

1.В чем сущность процесса литья под давлением?

2.Из каких стадий слагается процесс литья под давлением?

3.Что такое усилие запирания пресс-формы?

4.Как зависят режимы течения расплава в полости формы от скорости впуска?

5.Какие особые свойства имеют отливки, изготовленные литьем под

давлением?

4. ЦЕНТРОБЕЖНОЕ И НЕПРЕРЫВНОЕ ЛИТЬЕ

4.1. Центробежное литье

Центробежное литье — это специальный вид литья металлов во вращающиеся формы.

Различают центробежное литье на машинах с горизонтальной (рис. 4.1) и вертикальной (рис. 4.2) осями вращения формы.

Рис. 4.1. Схема центробежного литья на машинах с горизонтальной осью вращения литейной формы:

1 — желоб; 2 — зажимы; 3 — крышка; 4 — изложница; 5 — вал; 6 — шкив; 7 — электродвигатель; 8 — клиноременная передача; 9 — корпус машины; 10 — дверца; 11 — ковш

При заливке во вращающуюся металлическую форму — изложницужидкого металлаонувлекается стенкамиизложницы и начинает вращаться вместе с ней.

31

Рис. 4.2. Схема центробежного литья на машинах с вертикальной осью вращения:

1 — желоб; 2 — зажимы крышки; 3 — крышка; 4 — изложница; 5 — вал; 6 — шкив; 7 — электродвигатель; 8 — клиноременная передача; 9 — корпус машины; 10 — дверца; 11 — ковш

В результате вращения с внешней стороны он прижимается к изложнице, а с внутренней образует свободную поверхность цилиндрической формы. Кроме центробежной силы на вращающийся в изложнице расплав действует также сила тяжести. Если сила тяжести слоя металла вверху изложницы будет больше центробежной силы, то расплав будет отрываться от стенок изложницы и падать вниз. Это явление в практике центробежного литья получило название «дождевание».

Минимальную угловую скорость вращения изложницы min

находят из соотношения g/r, где g = 9,8 м/с2 — ускоре-

ние свободного падения; r — радиус внутренней свободной поверхности цилиндра, м.

Центробежное давление рц,действующее нажидкий металлво вращающейся изложнице, равно: рц = ∙102(R2 – r2)/2, где — плотность литейного сплава, кг/м3; — угловая скорость изложницы, с–1; R — радиус рабочей полости изложницы — радиус наружной поверхностиотливки, м; r— радиуссвободной

32

поверхности жидкого металла в конце заливки, радиус внутренней полости цилиндрической отливки, м.

Вцентробежном литье размеры цилиндрических отливок определяются следующим образом: длина и наружный диаметр задаются размерами изложницы, а внутренний — диаметром отверстия в крышке изложницы.

Металл удерживается в изложнице только до уровня, ограниченного с торца крышкой, при дальнейшем повышении уровня расплаваон будет выбрасываться из изложницы под воздействием центробежного давления.

Таким образом, при центробежном литье производят полые цилиндрические отливки без стержней, благодаря чему оно получило широкое применение во всех отраслях машиностроения и на ремонтных предприятиях.

Под действием центробежного давления на кристаллизирующийся расплав в металлических формах получаются плотные отливки с мелкозернистой структурой, имеющие механические свойства, сопоставимые с заготовками из проката и поковок.

Кроме того, из-за разности плоскостей металла и неметаллических частиц происходит очистка расплава от загрязнений.

Шлаковые включения и засоры оказываются на внутренней поверхности отливки, которые удаляются при механической обработке.

Врезультате действия центробежных сил усиливается явление ликвации в сплавах, содержащих компоненты с большой разностью по плотности. Это прежде всего относится к отливкам из свинцовистой бронзы.

Частота вращения изложницы n является определяющим параметром технологического процесса центробежного литья.

На практике ее определяют по формуле Л.С. Константинова

n 5520 , где — плотность сплава, г/см3; r — внутренний

r

диаметр цилиндрической отливки, см.

Скорость вращения изложницы уточняют при отработке технологическогопроцесса,чтобыпредотвратитьликвацию,трещины и неблагоприятную структуру металла.

33

Схема центробежного литья намашинах с вертикальной осью вращения приведена на рис. 4.2.

При вращении вокруг вертикальной оси внутренняя свободная поверхность расплава под действием центробежной силы и силы тяжести приобретает форму параболоида вращения

(рис. 4.3).

rв

Н0

rн

R

Рис. 4.3. Форма свободной поверхности расплава — форма полости в затвердевшей отливке:

rв — радиус свободной поверхности расплава вверху отливки равен радиусу отверстия в крышке изложницы; rн — радиус свободной поверхности у дна изложницы; R — наружный диаметр отливки; H0 — высота отливки

По заданным размерам внутренней полости отливки можно определить угловую скорость вращения изложницы — из

отливкивзависимостиот размеровrн иrв,м3;rн иrв —задаваемый размер отверстия в нижней и верхней крышке изложницы соответственно, м.

Подставив известные значения Vотл, p, g, R, rн, rв, определяют

. Угловую скорость вращения находят по формуле сН0 ,

где с — коэффициент, зависящий от размеров и допустимой разностенности отливок, м2/с–1, который принимается по данным, приведенным в табл. 4.1; Н0 — высота отливки, м.

34

По угловой скорости определяют частоту вращения изложни-

цы n, об/мин, n 30 .

Для получения качественных отливок при центробежном литье применяют следующие меры: подогрев изложницы перед первой заливкой, нанесение огнеупорных красок и футеровку изложницдлялитьячерныхметаллов;заливкуиохлаждениепод слоемфлюстолстостенныхотливокизмедныхи черныхсплавов; воздушное и водяное охлаждение (струями воды) наружной поверхности толстостенных отливок.

Кромеприведенныхсхем,центробежноелитьеширокоприменяется для изготовления фасонных отливок, украшений, значков, коронок в гипсовые, резиновые и керамические формы.

4.2. Непрерывное литье

Непрерывное литье — это способ литья, при котором жидкий металл заливаетсявводоохлаждаемый кристаллизатор,азатвердевший слиток непрерывно вытягивается из него.

Разновидностьюнепрерывноголитьяявляетсяполунепрерывное литье, при котором процесс литья прекращается после получения слитка определенной длины, обычно от 2 до 8 м.

В настоящее время полунепрерывным литьем получают все слитки из алюминиевых сплавов, 70–80 % из медных сплавов и около 40–50 % из никелевых сплавов.

35

Изалюминиевыхсплавовполучаютцилиндрическиеиполные слиткиот70–80ммдо1000–2000ммиплоскиетолщинойдо500мм.

Выход годного литья при полунепрерывном литье составляет не менее 90 %, а при непрерывном — до 95 %.

Качествометалла приполунепрерывноми непрерывном литье характеризуется отсутствием усадочных дефектов и минимальным содержанием неметаллических включений.

Слиткипоставляютнамашиностроительныепредприятиядля изготовления деталей машин и используют в качестве заготовок для обработки металлов давлением.

Непрерывное литье осуществляется на специальных установках, которые имеют большие габариты (высотой до 40 м) и стоимость которых составляет несколько десятков миллионов рублей.

Схемаустановкиполунепрерывноголитьяалюминиевыхслитков приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схема установки полунепрерывного литья алюминиевых слитков: 1 — водоохлаждаемый конусный металлический стержень; 2 — металлоприемник; 3 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 4 — ковшдозатор расплава; 5 — захват для заготовки; 6 — подвижный стол; 7 — направляющая колонка; 8 — привод стола

36

Установка горизонтального непрерывного литья для получения цилиндрических и трубных заготовок 15–250 мм из литейных бронз и латуней показана на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Схема установки для горизонтального непрерывного литья медных сплавов:

1 — плавильная печь; 2 — приемный лоток; 3 — печь выдержки; 4 — водоохлаждаемый кристаллизатор; 5 — стойка; 6 — панель охлаждения; 7 — ролики вытяжные; 8 — заготовка; 9 — отрезной круг

Контрольные вопросы

1.Какую форму имеет свободная поверхность жидкого металла при центробежном литье с горизонтальной и какую с вертикальной осью вращения изложницы?

2.Каким образом получают требуемый размер внутренней полости

вцентробежных отливках?

3.Чем отличаются отливки, полученные на машинах с горизонтальной и вертикальной осями вращения изложниц?

4.Для каких сплавов применяют полунепрерывное литье слитков?

5.Какой вид литья применяют для литья прутков и труб малого

диаметра из латуней и бронз?

5.ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением (ЛВМКД) — это способ заполнения керамических форм (КФ), изготовленных по выплавляемым моделям и кристаллизации отливок под давлением.

Схема процесса (а) и установки (б) ЛВМКД приведены на рис. 5.1.

37

Рис. 5.1. Схема процесса (а) и вид установки (б) ЛВМКД:

1 — керамическая форма; 2 — металлоприемник; 3 — гидроцилиндр

Сущность процесса ЛВМКД состоит в том, что литейный сплав из плавильной печи сначала заливают в металлоприемник, а затем посредством торца формы при движении гидроцилиндра прессования происходит заполнение КФ, закрепленной на верхнем столе установки ЛВМКД под давлением, которое сохраняется до конца затвердевания отливки.

После выдержки отливки под давлением нижний стол установки ЛВМКД с закрепленным на нем металлоприемником опускаетсявнизипроисходитотрывпресс-остаткавметаллопри- емнике.

Пример блока мелких тонкостенных отливок, полученных ЛВМКД, показан на рис. 5.2.

Для литья крупногабаритных тонкостенных отливок применяют устройство, показанное на рис. 5.3.

Контейнер для формовки КФ изготовлен разъемным и имеет крышку с горловиной. Диаметр горловины принят постоянным — Ж220 мм, а корпус контейнера подбирается в зависимости от габаритов КФ.

Пример крупногабаритной тонкостенной стальной отливки показан на рис. 5.4.

38

Рис. 5.2. Блок тонкостенных отливок «Корпус замка», изготовленный ЛВМКД

Рис. 5.3. Устройство для литья с кристаллизацией под давлением крупногабаритных деталей:

1 — нижний стол; 2 — основание металлоприемника; 3 — огнеупорный теплоизоляционный слой; 4 — корпус съемного стакана; 5 — облицовка стакана; 6 — корпус контейнера; 7 — крышка; 8 — горловина; 9 — выступ; 10 — кольцо; 11 — КФ; 12 — наполнитель; 13 — затвор из жидкоствольной смеси; 14 — верхний стол

39

Рис. 5.4. Крупногабаритная тонкостенная стальная отливка «кронштейн»

Для механизации подачи контейнеров с заформованными КФ установка ЛВМКД снабжена двумя поворотными столами, закрепленными на вертикальных стойках каркаса (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Устройство для литья с кристаллизацией под давлением с поворотным столом:

1, 2 — левый и правый поворотные столы; 3 — контейнер; 4 — металлоприемник; 5 — шток гидроцилиндра прессования; 6 — каркас установки

40