Литье под регулируемым давлением. Общие сведения
Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков

Литье под регулируемым давлением. Общие сведения

Методы литья под регулируемым низким давлением основаны на использовании для заполнения формы и кристаллизации расплава разницы давления газа, действующего на зеркало расплава в печи установки и в полости литейной формы (регулируемое газовое давление), или давления в металле, создаваемого электромагнитным насосом. По величине скоростей течения металла в форме литье под регулируемым давлением занимает промежуточное место между обычным литьем в кокиль и литьем под давлением.

Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Рисунок 5.1 – Схемы установок для литья под регулируемым давлением

Анализ характера движения металла при заполнении форм в рассматриваемых способах показывает, что при определенных режимах наблюдаются ярко выраженные колебания скорости заполнения расплавом литейной формы. В качестве примера на рисунке 5.2 показаны изменения уровня металла (х) и скорости течении металла в форме (и) при заполнении панели размером 350 х 550 х 5 мм сплавом АЛ4 на установке литья под низким давлением.

Изменение уровня металла и скорости заполнения формы при литье панели под низким давлением

Рисунок 5.2 – Изменение уровня металла (х) и скорости заполнения формы (и) при литье панели под низким давлением

Для уменьшения отрицательного эффекта пульсации скорости заполне-ния металлом формы применяют следующее:

  • используют первый период колебательного процесса в случае небольших невысоких отливок с малым временем заполнения формы;
  • уменьшают амплитуду колебательного процесса в случае высоких и металлоемких отливок путем правильного выбора конструктивных параметров установки и технологических параметров процесса.

Для всех этих способов характерны следующие общие черты:

3. Скорость нарастания давления в установке зависит от того, как быстро будет изменяться проходное сечение отверстия в регуляторе, через которое газ подается в камеру установки или отсасывается из нее, от величины давления подаваемого газа, от соотношения геометрических размеров системы в целом, от свободных объемов камер 6 и 3 (см. рисунок 5.1, б), объема формы, а также степени прогрева таза, подаваемого в камеру установки, и т.д.

4. В связи с неустановившимся движением расплава в металлопроводе и полости формы характер и скорость его движения зависят от скорости нарастания давления, геометрических характеристик системы – размеров тигля, площади его зеркала, диаметра и длины металлопровода, размеров полости формы и т.д., а также от гидравлических сопротивлений ее звеньев – металлопровода, полости самой формы, литниковой системы.

Таким образом, установки литья под регулируемым давлением – сложные динамические системы, позволяющие регулировать скорость заполнения формы расплавом. С использованием таких установок можно заполнять формы тонкостенных отливок, изменять продолжительность заполнения отдельных участков формы отливок сложной конфигурации с переменной толщиной стенки с целью управления процессом теплообмена расплава и формы, добиваясь рациональной последовательности затвердевания отдельных частей отливки.

Приложение дополнительного давления на затвердевающий в форме расплав обеспечивает улучшение условий питания отливки и, как результат, ее качества – механических свойств и герметичности.

В рассматриваемых процессах после заполнения формы давление действует на расплав, который из тигля через металлопровод поступает в затвердевающую отливку и питает ее. Благодаря этому усадочная пористость в таких отливках уменьшается, плотность и механические свойства возрастают.

Способы литья под регулируемым давлением создают возможность уменьшения газовой и газоусадочной пористости в отливках. Например, в способе заполнения формы по схеме, показанной на рисунке 5.1, в, реализуется возможность после заполнения форм перекрыть металлопровод в верхнем сечении специальным затвором, а затем создать в камере установки давление, существенно большее атмосферного. При этом отливка будет затвердевать в условиях всестороннего газового давления. Внешнее всестороннее давление уменьшает выделение газов из металла при кристаллизации отливки, препятствует зарождению и росту газовых пузырьков в расплаве. За счет действия всестороннего давления газа объем отливки уменьшается на некоторую малую величину по ее внешним контурам, а поскольку масса расплава в форме остается прежней, то питание отливки становится более интенсивным, объем усадочных пор в ней уменьшается.

Используя ту же схему установки (см. рисунок 5.1, б), можно в начале процесса создать в камерах 6 и 3 вакуум и осуществить дегазацию расплава, а затем, понизив давление в камере 6, заполнить форму в условиях вакуумного всасывания. Дегазация расплава приводит к понижению содержания растворенных в расплаве газов и уменьшению пористости отливок. Возможен и другой ход процесса: после дегазации расплава и заполнения формы вакуумным всасыванием перекрыть затвором металлопровод в верхнем сечении и создать в камере 6 избыточное давление, осуществляя кристаллизацию отливки в условиях всестороннего газового давления. Такой способ литья получил название вакуумно-компрессионное литье. Применение этого способа литья обеспечивает возможность резко уменьшить газоусадочную пористость в отливках, повы-сить их герметичность и механические свойства.

Литье под регулируемым давлением осуществляется на специальных установках, в которых процесс заполнения формы расплавом выполняется автоматически. Конструкции установок и машин для этих литейных процессов часто предусматривают и автоматизацию операций сборки и раскрытия форм, выталкивания отливки и ее удаления из формы. Таким образом, процессы литья под регулируемым давлением обеспечивают, наряду с высоким качеством отливок, возможность автоматизации их производства.

В практике наибольшее применение нашли следующие процессы литья под регулируемым давлением: литье под низким давлением; литье под низким давлением с противодавлением; литье вакуумным всасыванием; литье вакуумным всасыванием с кристаллизацией под давлением, т. е. вакуумно-компрессионное литье.