Литейное дело – это одно их древнейших производств. Ранее основным литейным материалом была бронза, затем появились другие металлы на основе железа, золота, серебра, алюминия, цинка, олова и др. Первыми технологиями изготовления отливок было литье в землю, в каменные формы и литье с воском. Настоящим прорывом в области повышения производительности производства явилось создание технологии литья под давлением, которая и по сей день продолжает не только применяться, но и постоянно совершенствоваться.
Основы способа литья металлов под давлением
Способ литья под металлов давлением является основной технологией изготовления металлических изделий и деталей на основе алюминия и цинка в серийном и массовом производстве.
Сущность литья под давлением заключается в формировании отливки в пресс-форме, в которую под высоким давлением (100 - 800 атмосфер) запрессовывается жидкий расплав металла. После кратковременной выдержки в пресс-форме отливка извлекается, остывает и поступает на обрубку и механическую обработку (мехобработку, обработку металла, металлообработку).
Такой способ литья применяется в основном для легкоплавких цветных металлов (на основе алюминия, цинка, магния, меди, олова и др.) весом от нескольких граммов до нескольких килограммов и толщиной стенки от нескольких миллиметров.
Литьем металла под давлением производят детали и изделия для:
- автомобилей
- светотехнического оборудования
- бытовой техники
- пожарного оборудования
- энергетики и электротехники
- мебельной фурнитуры
- насосного оборудования
- строительной фурнитуры
- медицинской промышленности
- железнодорожных вагонов и вагонов метро
- газовой аппаратуры и прочего применения
Технологический процесс изготовления металлических деталей изделий литьем под давлением, применяемый в ООО «НТЦ-БУЛАТ»
На рис. 1 представлена упрощенная технологическая схема литья под давлением.
Изготовление металлических изделий и деталей по технологии литья под давлением осуществляется на специальных автоматических машинах литья под давлением. На машине устанавливается пресс-форма (Рис. 3), состоящая из левой полуформы (1), правой полуформы (2) и подвижного металлического стержня (3), выполняющего внутреннюю полость отливки. В правой полуформе (2) крепится литейный стакан (4), создающий камеру прессования. В камере прессования перемещается плунжер (5). Для выталкивания отливки (7) в полуформах пресс-формы устанавливаются толкатели (6).
Пресс-формы изготавливаются из высокопрочного стального сплава с целью обеспечения многократного производственного цикла без поломок и повреждения формообразующей поверхности.
На поз. а), рис. 1 в литейный стакан (4) дозированно заливается расплав металла с заданной температурой. Для алюминиевых сплавов температура заливки составляет 720 – 760 градусов по Цельсию. Доза металла регулируется емкостью заливочного ковша. Температура расплава регулируется в плавильной печи или в раздаточном миксере.
Следующая стадия техпроцесса литья под давлением – поз. б), рис. 1 заключается в запрессовке, в так называемом, «ударе» жидкого металла с высоким давлением в полость формы под воздействием плунжера (5). Время запрессовки металла составляет доли секунды. Металл поступает в пресс-форму через камеру прессования и литниковую систему, состоящую из питателей и промывников. Промывники предназначены для удаления воздуха из полости формы при запрессовке жидкого металла, а также для удаления воздуха вместе со сплавом, попадающим в металл из литниковых каналов и камеры прессования. Промывники располагаются по плоскости разъема пресс-формы в виде каналов. Для получения отливки без литейных дефектов (неслитин, газовой пористости, газовых раковин, трещин и др.) для каждой отливки проводится расчет литниковой системы. Такой расчет включает определение толщины, ширины, формы и количества питателей и промывников.
Поскольку пресс-форма принудительно не нагревается, то жидкий металл застывает в полости пресс-формы, принимая очертания внутренней рабочей поверхности пресс-формы.
На следующей стадии процесса литья под давлением – поз. в), рис. 1 пресс-форма раскрывается, а стержень (2) извлекается из отливки. При этом толкатели (6) одновременно выталкивают затвердевшую отливку (7) из пресс-формы. Далее отливка остывает до температуры окружающей среды.
Последующая работа с отливкой включает механическую или ручную отбивку пресс-остатка и литниковой системы с применением обрубных прессов и молотков. Зачистку металлических деталей и изделий от остатков питателей и промывников производят в галтовочных машинах, на наждаках или напильниками вручную. Для улучшения чистоты поверхности литья применяют пескоструйную обработку или шлифовку в галтовочных машинах.
Особенности и основные преимущества литья металлов под давлением
К особенностям литья металлов под давлением следует отнести необходимость смазки рабочей поверхности пресс-формы и плунжера перед каждой запрессовкой жидкого расплава. Такая смазка необходима для того, чтобы уменьшить прилипаемость металла к контактируемым поверхностям и тем самым облегчить извлечение отливки из пресс-формы, а также для предохранения рабочей поверхности пресс-формы и трущихся поверхностей литейной машины с целью повышения срока эксплуатации пресс-формы и литейной машины.
Смазку наносят тонким и ровным слоем с помощью пульверизаторов в автоматическом режиме или вручную, а также специальной кистью. Для получения качественного смазочного покрытия необходимо тщательно подбирать виды смазок и их процентное соотношение с водой в случае применения концентрата водной смазки.
Основными преимуществам технологии литья металлов под давлением являются:
- высокая производительность изготовления отливок;
- высокое качество литой поверхности (для деталей на основе алюминия 4-8 класс чистоты);
- высокая точность размеров металлического изделия (3-7 класс точности);
- значительная плотность и герметичность деталей;
- низкий объем или полное отсутствие механической обработки отливок.
Указанные выше преимущества литья металлов под давлением позволяют изготавливать за короткий срок большие объемы деталей и изделий, практически не требующих механической обработки, а также существенно снизить стоимость единицы литой продукции.