Исследование влияния литья под давлением на качество отливок

Цель работы: ознакомиться с технологией получения отливок способом литья под давлением и провести эксперименты по определению влияния скорости прессования на качество отливок путем анализа макрошлифов литых образцов.

Оборудование: машина литья под давлением модели 71108, плавильная печь марки СНОЛ или ИСТ, станок для полировки шлифов.

Оснастка: пресс-форма для изготовления отливок (образцов), ковш.

Инструмент: ручная ножовка, тиски слесарные, набор напильников.

Материалы: силумин АК12, хлористые соли (КаС1, КС1, КОРМИСЬ, МпСЬ) смазка для пресс-форм, набор наждачной бумаги, паста для полирования шлифов.

Приборы: прибор для регистрации термоЭДС, термопара ХА, металлографический микроскоп (бинокуляр).

6

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Литье под давлением один из эффективных и наиболее высокопроизводительных способов литья. Для его осуществления используется достаточно сложный производственный агрегат - машина литья под давлением с электрогидравлическим приводом. В зависимости от конструкции машин работа на них может производиться в нескольких режимах: ручном, полуавтоматическом и автоматическом. В настоящее время используются машины с вертикальной, горизонтальной, горячей и холодной камерами прессования.

Отливка изготавливается в точной, дорогостоящей, металлической, разъемной пресс-форме. При установке на машину неподвижная часть пресс-формы надевается на выступ литниковой втулки или камеры прессования и болтами крепится к неподвижной плите машины. Точное соединение половин пресс-формы осуществляется с помощью направляющих колонок и втулок, расположенных в плоскости разъема пресс-формы. Пресс-форма оснащена специальной системой толкателей для извлечения из нее готовых отливок. Формообразующие детали пресс-формы (матрицы, стержни, вставки, вкладыши), а также литниковые втулки, рассекатели, выталкиватели и т.д. изготавливают из специальных, жаростойких, легированных сталей типа ЗХ2В8, 4ХВ2С, 5ХНМ и др., подвергаемых сложной термообработке для повышения прочности, твердости и износостойкости.

Рабочие части пресс-форм подвергаются химико-термической обработке с целью уменьшения вероятности приваривания металла отливки к пресс-форме. Особенностью литья под давлением является образование в отливках газоусадочной пористости, преимущественно в их центральной части. Это происходит в результате образования по наружной поверхности отливок корочки затвердевшего металла, внутри которой находится жидкий сплав, питающий эту корочку и затвердевающий сам без подпитки.

Образование газовой пористости связано со струей воздуха и газов от смазки пресс-формы. На образование газоусадочной пористости влияет скорость металла в форме, которая зависит от давления и скорости прессования, с увеличением которой качество отливки ухудшается. Существенное

влияние оказывают также конструкция и расположение литников, промывников и вентиляционных каналов.

В данной работе для исследования влияния скорости прессования на качество отливок заливка сплава производится при различных скоростях прессующего поршня. Зная скорость прессования, легко подсчитать скорость струи металла в момент впуска его в форму, при помощи уравнения гидродинамики о неразрывности потока:

7

где F_i - площадь поперечного сечения канала;

 ω_i - скорость металла в данном сечении.

    Тогда F_n∙ω_n = f_bn∙ω_bn. Откуда

где ω_bn - скорость впуск, т.е. скорость потока металла в форме, м/с;

ω_n - скорость поршня в момент впуска металла в форму, м/с;

F_n - площадь поршня, м²;

f_bn - площадь поперечного сечения впускного канала питателя, м.

где D_n - диаметр поршня, м.

Кроме скорости, большое значение для формирования качества отливок имеет не только величина давления, но и возможность передачи давления на затвердевающий металл отливки, т.е. подпрессовка. При проведении данной работы давление прессования остается постоянным.

Для изготовления отливок приняты следующие технологические параметры для машины модели 71108: F_n=3850 мм, f_bn=75 мм²; 1-я скорость 0,5 - 25,6 м/с; 2-я скорость 1,5 - 77,0 м/с; 3-я скорость 3,0 - 154,0 м/с.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить руководство к работе.

2. Очистить и смазать пресс-форму и прессующий узел машины.

3. Произвести несколько пробных запивок для разогрева пресс-формы.

4. При постоянной температуре пресс-формы и сплава и различных скоростях прессования изготовить образцы (не менее 3 на каждую скорость прессования).

5. Произвести визуальный осмотр на предмет обнаружения недоливов, спаев, крупных газовых раковин.

6. Отрезать образцы от литниковой системы.

7. Изготовить макрошлифы и оценить пористость образцов.

8. Установить взаимосвязь режимов литья и качества отливок.

9. Составить отчет по работе.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет включает в себя:

• краткое описание машины и пресс-формы;

8

• краткое описание технологии изготовления образцов;

• описание макрошлифов различных образцов;

• выводы о влиянии режимов литья на качество образцов.

Контрольные вопросы

1. В чем особенность и преимущества литья под давлением?

2. Какова последовательность работы на машине литья под давлением?

3. В чем основные отличия пресс-формы для литья под давлением от других форм, применяемых для изготовления отливок?

4. Как влияет скорость прессования на качество отливок?

5. Для чего применяются смазки при литье под давлением?

Лабораторная работа №3