Технология литья под давлением алюминиевых сплавов

Введение

В современных условиях рыночной экономики высокая конкурентоспособность выпускаемой продукции может быть обеспечена в первую очередь за счет постоянного улучшения ее качества, снижения затрат на ее изготовление и совершенствования способов ее получения. Литейное производство относится к важнейшим отраслям машиностроения, являясь одновременно одной из самых трудоемких и энергоемких отраслей промышленности. Это обусловлено, в частности, большой сложностью процессов, высокой стоимости материалов, оборудования и литейной оснастки, применяемых для изготовления отливок. В связи с этим снижение затрат на изготовление отливок является актуальной задачей.

С каждым годом всё более широкое применение находят специальные способы литья, особенно те из них, которые обеспечивают получение отливок с высокими физико-механическими свойствами и минимальными припусками на механическую обработку.

Литье под давлением (ЛПД) является одним из наиболее перспективных способов получения литых заготовок. Получение отливок методом ЛПД целесообразно в том случае, если их производство носит крупносерийный или массовый характер. Это связано с высокой себестоимостью отливок, получаемых этим методом. В производстве для получения отливок из алюминиевых и медных сплавов чаще всего практикуется использование машин ЛПД с холодной горизонтальной камерой прессования.

Существенная доля временных и материальных затрат (до 50 - 70%) на ЛПД относится к изготовлению пресс-формы, а также ремонтно – восстановительным работам технологической оснастки и оборудования.

Поршневая пара (или прессующий узел) машины ЛПД, состоящий из неподвижной камеры прессования и подвижного пресс-поршня, работает в условиях жестких температурно-силовых воздействий и интенсивного динамического физико-механического взаимодействия с расплавом. В связи с этим, к материалам, из которых изготавливаются детали поршневой пары, предъявляются высокие требования по теплостойкости, сопротивлению смятию и износостойкости.

По данным ОАО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина», входящем в структуру концерна ПВО «Алмаз-Антей», в ходе эксплуатации прессующего узла часто наблюдаются существенные потери усилия прессования в узле вплоть до заклинивания пресс-поршня в камере, а также повышенный износ деталей поршневой пары. В настоящее время эксплуатационная стойкость пресс-поршней не превышает 200 запрессовок, а камер прессования – 600 запрессовок по алюминию.

Предварительный анализ данной проблемы, проведенный рабочей группой кафедры «Металлургические технологии и оборудование» (МТО) Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, показал, что величина износа деталей поршневой пары во многом зависит от триботехнических характеристик материала контактирующих деталей, а такие известные методы ее решения, как оптимизация состава смазки поршневой пары и нанесение упрочняющих покрытий на основе соединений молибдена и титана, либо оказываются малоэффективными, либо требуют использования дополнительного дорогостоящего оборудования.

Информационно-аналитический обзор состояния вопроса

Литье под давлением на машинах литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования

Технология литья под давлением алюминиевых сплавов

Основные этапы технологии ЛПД на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования представлены на рисунке 1.1.

Вначале расплавленный алюминий заливается в камеру прессования 2, расположенную горизонтально по оси машины и перпендикулярно к плоскости разъема формы, непосредственно связанную с неподвижной половиной формы 1. Заливка металла осуществляется через окно 3, имеющееся в верхней части камеры.

Далее осуществляется заполнение полости формы: посредством движения пресс-поршня 5 расплавленный алюминий через питатель 4 заполняет рабочую полость формы.

После выдержки отливок в полости формы при необходимости происходит подпрессовка, позволяющая сделать неизбежную газовую пористость в литых заготовках, получаемых методом ЛПД, минимальной.

По окончании выдержки форма раскрывается (при этом отливка обязательно должна оставаться в подвижной ее части), и отливка с пресс-остатком 7 выталкивается из подвижной полуформы 6 специальными толкателями (выталкивателями), чаще всего размещенными в плите толкателей и сбрасывается в специальную тару, либо извлекается захватами манипулятора комплекса ЛПД.

Рисунок 1.1 – Схема литья под

давлением на машинах

с холодной горизонтальной

камерой прессования:

1 – неподвижная половина пресс-формы;

2 – камера прессования; 3 – заливочное окно;

4 – питатель; 5 – пресс-поршень;

6 – подвижная половина пресс-формы;

7 – отливка

При литье на машинах с холодной горизонтальной камерой прессования потери теплоты металлического расплава 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 подпрессовку после окончания заполнения. Возможность широкого диапазона изменения скорости прессования позволяет создавать наиболее благоприятные гидродинамические и тепловые условия формирования отливки, до минимума сокращать пористость отливок [1].