Литье вакуумным всасыванием (сущность процесса, особенности, преимущества и недостатки)

Сущность процесса литья вакуумным всасыванием состоит в том, что расплав под действием разрежения, создаваемого в полости формы, заполняет ее и затвердевает, образуя отливку.Изменением разности между атмосферным давлением и давлением
в полости формы можно регулировать скорость заполнения формы
расплавом, управляя этим процессом. Вакуумирование полости форм при заливке позволяет заполнять формы тонкостенных отливок с толщиной стенки 1-1,5 мм, исключить попадание воздуха в расплав, повысить точность, герметичность и механические свойства отливок.

В производстве используют установки двух основных разновидностей.

Установки первого типа (рис. 4.5) имеют две ка­меры: .нижнею а и верхнюю б. Нижняя камера представляет, собой раздаточную, печь и электрическим или газовым обогревом, в которой, располагается, тигель 1 с расплавом. Верхняя, камера б расположена на крышке 2 нижней камеры; в крышке 2 установлен металлозаводе. Форму 4 устанавливают и закрепляют в каме­ре б. так, чтобы, литник. 5 соединялся в метаалопроводом 3. Верхняя, камера б герметически соединяется, прижимами 6 с крышкой 2. Полость верхней каме­ры б через вакуум-провод 7 соеди­нена с ресивером, в котором насосом создается разрежение, регулируемое системой управления. В начальный момент клапан управления открыва­ется, в камере б создается разре­жение, и расплав вследствие разни­цы давлений в камерах а (атмосфер­ное) и б (менее атмосферного) по металлопроводу 3 поднимается и заполняет полость формы. После затвердевания отливки клапан системы управления соединяет полость камеры б с атмосферой, давление в верхней и нижней камерах становится одинаковым, а остатки незатвердевшего расплава сливаются из металлопровода 3 в тигель1.Камера б снимается, форма 4 с отливкой извлекается и цикл может повто­ряться.

При литье вакуумным всасыванием улучшаются механические свойства отливок. Например предел прочности отливок из алю­миниевого сплава АЛ9 возрастает на 5—10 %, а относительное удлинение на 30 % по сравнению с литьем в кокиль. Это объясня­ется лучшими условиями питания усадки отливки через металло-провод, чем из прибылей. Установки первого типа используют также для изготовления отливок по следующим [вариантам: вначале создается разрежение в камере б установки, а затем форма заполняется расплавом и затвердевают отливки под низ­ким давлением, создаваемым в камере а; заполнение формы осу­ществляется по первому варианту, а затвердевание отливки происходит под всесторонним давлением воздуха_| в камере б установки.

Установки второго типа используют для отливки втулок, слитков и заготовок простой конфигурации вводоохлаждаемые кристаллизаторы. Носок металлического водоохлаждаемого кристаллизатора (рис. 4,6) погружается в расплав, нахо­дящийся в тигле 2 раздаточной печи. Рабочая полость кристал­лизатора, образующая отливку, соединяется вакуум-проводом с вакуумным ресивером 3. Разрежение в системе создается вакуум-насосом 6 и регулируется натекателем 5. Поворотом распределительного крана 4 рабочая полость кристаллизатора соединяется с вакуумным ресивером 3. В полости кристаллиза­тора создается разрежение, ирасплав всасывается внутрь кристаллизатора, поднимаясь на высоту, пропорциональную раз­режению и обратно пропорциональную его плотности . После затвердевания отливки носок кристаллизатора извлекают из ванны расплава, поворотом крана 4 рабочую полость соединяют с атмосферой и отливка выпадает из кристаллизатора в приемный короб.Особенности формирования отливки.Форма может запол­няться расплавом с требуемой скоростью, плавно, без разбрыз­гивания, сплошным фронтом; расплав, заполнивший форму, затвердевает в условиях вакуума; газы, содержащиеся в расплаве, могут из него выделяться, благодаря чему создаются условия для получения отливок без газовых раковин и пористости; одно­временно под действием давления воздуха на зеркало расплава последний постоянно питает усаживающуюся отливку, в резуль­тате чего отливка может быть получена плотной, без усадочных дефектов. Однако для получения плотных отливок без усадочных дефектов необходимо согласовывать интенсивности затвердевания и питания отливки.

Обычно при литье вакуумным Всасыванием слитков, втулок расплав засасывают в тонкостенный металлический водоохлаждаемый кристаллизатор, благодаря чему отливка затвердевает с высокой скоростью; что способствует устранению ликвации в отливках из сплавов, склонных к ликвационным явлениям.

Способом, рассмотренным выше, можно получать пустотелые
заготовки типа втулок без стержней. В этом случае после всасы­вания расплава в кристаллизатор и намораживания на внутрен­них стенках кристаллизатора корочки твердого металла заданной толщины вакуум отключается и незатвердевший расплав слива­ется обратно в тигель. Таким способом получают плотные заготов­ки втулок без газовых и усадочных раковин и пористости. Однако внутренняя поверхность втулок бывает волнистой из-за неравно­мерного затвердевания. Это вызывает необходимость увеличения припуска на обработку резанием внутренней поверхности втулки.Для уменьшения припуска можно отливать такие заготовки
с применением стержня, устанавливаемого внутрь кристал­лизатора.

Способ позволяет получать отливки из легких цветных, мед­ных сплавов, чугуна и стали. Наиболее часто этот способ исполь­зуют для литья заготовок втулок, вкладышей, подшипников скольжения из дефицитных и дорогостоящих медных сплавов. При этом наиболее полно проявляются основные преимущеста а данного способа: спокойное заполнение формы расплавом с ре­гулируемой скоростью, что позволяет устранить дефекты в отливках, связанные с за­полнением формы; сокраще­ние расхода металла вследст­вие устранения литников и прибылей; автоматизация процесса заполнения формы, что позволяет осуществить комплексную автоматизацию процесса получения отливок.

Билет12

1. Дайте классификацию встряхивающих формовочных машин по типу распределения воздуха.

По типу воздухораспределения пневматические встряхивающие механизмы бывают: 1) с поршневым распределением; 2) с распределением с помощью простого односедельного клапана; 3) с распределением с помощью перекидного двухседельного клапана; 3) с золотниковым распределением.

В первых механизмах воздухораспорядительным органом является встряхивающий поршень, который при движении открывает и закрывает впускное и выхлопное отверстия. Поршневое воздухораспределение отличается простотой, но не имеет регулировки.

Схема пневматического встряхивающего механизма с воздухораспределением простым односедельным клапаном приведена на рис.4.

Рис.4 Схема встряхивающего механизма с распределением воздуха простым односедельным клапаном:

а – нижнее положение; б – верхнее положение; 1 – встряхивающий поршень; 2- клапан; 3- впуск воздуха; 4- выхлоп

При перемещении всряхивающего поршня на величину хода наполнения s_е вверх тарелка клапана садится на седло и производит отсечку воздуха, прекращая его доступ в полость цилиндра. Выхлопное окно открывается поршнем при дальнейшем его подъеме. Клапан подобного рода сравнительно несложен конструктивно, но трудно доступен для регулировки, так как он находится внутри встряхивающего поршня.

На рис. 5 приведен пневматический встряхивающий механизм с воздухораспределением, осуществляемым перекидным двухседельным клапаном. Нижняя тарелка клапана открывает отверстие, по которому сжатый воздух входит во встряхивающий цилиндр. Верхняя тарелка клапана открывает выхлопное отверстие, сообщающее встряхивающий цилиндр с атмосферой. В нижнем положении встряхивающего поршня (рис.5,а) клапан давлением сжатого воздуха прижат кверху. Выхлопное отверстие закрыто, а отверстие для впуска воздуха открыто. Встряхивающий поршень со столом поднимается. По мере подъема встряхивающего стола за ним следует плунжер, находящийся в клапане. Плунжер перемещается вверх под действием давления сжатого воздуха на его нижний торец, все время упираясь верхним торцом в регулирующий винт, ввернутый во встряхивающий стол.

Когда встряхивающий поршень пройдет путь наполнения s_е , сжатый воздух по нижнему каналу в плунжере попадает в пространство над поршнем клапана, и клапан перекинется в нижнее положение , закрыв впускное отверстие и открыв отверстие для выхлопа. При ходе встряхивающего стола вниз (рис5,б) клапан будет держать выхлопное отверстие открытым до тех пор , пока пространство над поршнем клапана не сообщится с атмосферой через верхний канал в плунжере. Это произойдет, когда до конца хода останется некоторое расстояние (предварение впуска). В этот момент воздух из пространства уйдет в атмосферу, и клапан снова перекинется в верхнее положение, закрыв выхлопное и открыв впускное отверстие.

Данное воздухораспределительное устройство легко регулируется винтом. При вывинчивании этого винта увеличивается высота подъема встряхивающего стола. Воздухораспределительные клапаны подобного типа широко применяются на крупных и средних встряхивающих формовочных машинах.

Рис. 5 Встряхивающий механизм с распределением воздуха перекидным двухседельным клапаном:

а- нижнее положение; б- верхнее положение; 1- встряхивающий поршень; 2- перекидной клапан; 3- плунжер; 4- регулирующий винт; 5- поршень клапана; 6- надпоршневое пространство; 7- впуск воздуха; 8-выхлоп

Рис.6 Встряхивающий механизм с золотниковым воздухораспределением: а- нижнее положение; б- верхнее положение; 1- встряхивающий поршень ; 2- золотник; 3- верхняя регулирующая гайка; 4- нижняя регулирующая гайка; 5- впуск воздуха; 6- выхлоп.

Пневматический встряхивающий механизм с золотниковым воздухораспределением представлен на рис.6. Золотник не имеет жесткого крепления к встряхивающему столу: он может проскальзывать относительно стола на величину х, которая регулируется перестановкой двух гаек, верхней и нижней, на штоке золотника.

При ходе встряхивающего поршня вверх (рис.6,а) стол сначала проходит путь х, выбирая зазор до верхней регулирующей гайки, и затем уже тянет за собой золотник. В начале падения встряхивающего поршня со столом из верхнего положения (рис.6,б) золотник задерживается и отстает от стола, так как, будучи много меньше встряхивающего поршня по диаметру, он имеет относительно большее трение. Поэтому при ходе вниз стол также сначала выберет зазор х, который теперь появится между ним и нижней регулирующей гайкой, а затем начнет толкать вниз золтник.