Влияние режимов литья на качество отливок

Оценка пористости методом гидростатического взвешивания

Метод гидростатического взвешивания дает возможность количественно оценивать плотность и пористость отливок. Для взвешивания отливок применяются аналитические весы с точностью до 0,001 г. Разность весов на воздухе G1 и в воде G1 при плотности воды ρв = l г/см3 равна объему отливки. Содержание пористости П в отливке определяется сравнением с эталоном, не имеющим никакой пористости, если известна плотность такого эталона ρэт.

Исследование влияния взаимосвязи гидродинамических и тепловых режимов литья на плотность отливок

Для получения общих зависимостей качества отливок от различных технологических режимов литья рекомендуется проводить предварительные исследования на образцах.

 

На рис. 114 представлена опытная форма для отливки образцов различной толщины (2, 4 и 6 мм) через переменные питатели при различных скоростях впуска и прессования.

Рис. 114. Вкладыш в типовую прессформу для изготовления образцов толщиной: 1 — 2 мм; 2 — 4 мм; 3 — 6 мм; 4 — промывник

 

На рис. 115 показано изменение плотности и пористости образцов различной толщины, отлитых из сплава АЛ2 при скоростях впуска от 17 до 60 м/сек. При скоростях впуска от 17 до 30 м/сек наблюдается некоторое увеличение пористости, которое сопровождается включением крупных газовых раковин.

С увеличением скорости впуска от 30 до 60 м/сек пористость начинает уменьшаться. Одновременно происходит уменьшение размеров газовых включений и рассредоточение их по всему сечению образца.

Рис. 115. Зависимость плотности и пористости образцов от скорости впуска: 1 — для образцов толщиной 2 мм; 2 — для образцов толщиной 4 мм; 3 — для образцов толщиной 6 мм

Количество пористости растет с увеличением толщины образцов. Например, пористость образцов толщиной 6 мм на 1—1,5% выше, чем образцов толщиной 2 мм.

Результаты замеров плотности и пористости корпусной отливки на алюминиевого сплава АЛ7-4 массой 420 г (рис. 116, a) при различных значениях скорости прессования и впуска приведены в табл. 13.

Таблица 13. Значения плотности и пористости при различных скоростях прессования и впуска

υпр в м/сек

υвп в м/сек

ρотл в г/см3

П в %

0,29

3,02

2,660

3,61

0,64

6,20

2,660

3,61

0,66

6,62

2,665

3,44

0,70

7,31

2,670

3,26

0,99

9,98

2,680

2,90

1,18

12,20

2,690

2,53

Таблица 14. Результаты исследования неравностенной отливки «крышка» 

υпр в м/сек

υвп в м/сек

ρотл в г/см3

П в %

0,29

4,73

2,65

4,00

0,68

11,08

2,66

3,61

0,71

11,57

2,66

3,61

0,77

12,55

2,67

3,26

1,15

18,70

2,67

3,08

1,54

25,10

2,68

2,90

 

В табл. 14 приведены результаты аналогичных исследований для отливки «крышка» из сплава АЛ7-4 массой 280 г, имеющей разностенность от 2 до 4 мм (рис. 116, б). Разностенность приводит к увеличению пористости в отливке.

Рис. 116. Примеры корпусных отливок, для которых проводились исследования влияния гидродинамических режимов на пористость

Исследования влияния скорости прессования и скорости впуска на качество отливок, проведенные на московском заводе «Изолит», определили диапазоны наиболее благоприятных значений скоростей для различных групп отливок. По классификации, сделанной Д. Р. Акивисом и В. Я. Невзоровым (НИИЛИТМАШ), заводские отливки можно разделить на четыре группы по толщине стенки: тонкие (до 3 мм), средние (3— 6 мм), толстые (свыше 6 мм) и с переменной толщиной. В каждой группе имеются отливки простой и сложной конфигурации.

Качество отливок оценивалось гидростатическим взвешиванием и относительной пористостью

где ρотл — плотность каждой отливки, а ρmax — максимальная плотность отливки в данной серии, определяемая по весу и объему.

 

Например, в тонкостенных отливках сложной конфигурации с увеличением скорости впуска снижается пористость (кривая 1 на рис. 117), в то время как в толстостенных отливках простои конфигурации пористость возрастает (кривая 2).

Рис. 117. Зависимость относительной пористости от скоростных режимов

Это объясняется увеличением скорости прессования и сокращением времени заполнения полости формы. Чем толще стенки отливок, тем большее количество воздуха остается вполостипри одном и том же времени заполнения.

 

На Минском мотовелозаводе были проведены исследования влияния скоростных режимов на качество отливки головки цилиндра мотоциклетного двигателя, которую можно отнести к группе тонкостенных отливок сложной конфигурации (рис. 118).

Рис.118. Корпус головки цилиндра мотоциклетного двигателя

Качество отливок оценивалось по макрошлифам и рентгенограммам.

К отливке головки цилиндра предъявляются следующие требования: четкое и полное оформление контуров, высокая чистота поверхности и отсутствие воздушно-газовой пористости в массивных узлах.

Последнее требование исключало возможность дисперсного режима заполнения с высокой скоростью впуска.

Отливка изготовлялась на машине 515 в форме с нижним подводом металла через литниковую систему, обеспечивающую поступление металла растекающимся потоком, который после удара преобразовывался в сплошной турбулентный поток.

Отношение толщины питателя h к средней толщине отливки H равнялось ¼.

Скорость впуска можно выразить через скорость прессования с помощью коэффициента пропорциональности К:

v = Kυпр,

где ƒ—площадь сечения питателя.

Для данной отливки при диаметре камеры прессования Dпр = 40 мм коэффициент пропорциональности К = 25.

При незначительных скоростях прессования (меньше 0,4 м/сек) и впуска (меньше 10 м/сек) металл не успевал заполнять узкие полости формы и тонкостенные ребра, оставались следы неслившихся струй.

Дальнейшее увеличение скоростей позволило получить отливку с четко оформленным контуром и хорошим заполнением ребер.

При увеличении скоростей прессования до 0,75 м/сек и впуска до 19 м/сек массивная центральная часть отливки оказалась поражена крупными раковинами в результате совмещения турбулентного и дисперсного режимов заполнения. Раковины возникали также вследствие плохой вентиляции формы.

На этом же заводе изучалось влияние скоростей прессования и впуска на качество толстостенных отливок простой конфигурации — кольцевых деталей фрикционного привода агрегатных головок.

Два кольца различного диаметра отливались одновременно (рис. 119, а) в форме с нижним подводом металла. Заполнение малого кольца происходило через полость большого кольца. При применении камеры прессования диаметром 50 мм коэффициент, характеризующий литниковую систему, К — 33.

Оптимальная скорость прессования оказалась равной 0,12— 0,15 м/сек при скорости впуска около 5 м/сек.

 

Зависимость плотности отливок от скоростей впуска и прессования (рис. 119,б) определяет область получения наиболее качественных изделий.

Рис. 119. Исследование плотности толстостенных корпусных отливок: а — чертеж отливьи; б — изменение плотности в зависимости от скорости прессования и скорости впуска

 

Осциллографическая запись (рис. 120, б) показывает плавное нарастание давления и плавное уменьшение оптимальной скорости прессования, причем в первой половине заполнения (по времени) скорость остается близкой к скорости установившегося движения. На рис. 120, а для сравнения приведена осциллографическая запись скорости холостого хода поршня без заливки металлом.

Рис. 120. Осциллограммы изменения скорости прессования и давления рабочей жидкости в цилиндре при холостом ударе (a) и при заполнении толстостенной кольцевой отливки (б)

При скоростях впуска меньше 3 м/сек получается плохое качество поверхности, отливка не имеет четко оформленного контура, на поверхности видны следы несварившихся струй. В отливке имеются крупные раковины, появляющиеся в результате преждевременной кристаллизации металла и образования пробок, которые нарушают питание изолированных объемов.

Если скорость впуска превышает 6—7 м/сек, то в отливке вновь увеличивается воздушно-газовая пористость. Наибольшее скопление раковин наблюдается в тех частях отливки, в которые устремляются первые порции металла, захватившие максимальное количество воздуха.

При помощи различных методов контроля скорости прессования в процессе освоения отливки можно установить оптимальные значения скорости при условии правильного конструирования литниковой системы.



 
 
Добавить предприятие
 


 
 
 
 
 
 
 
Тел.: (8552) 39-71-29
промышленные предприятия Условия использования материалов сайта Политика конфиденциальности
 
Создание сайта Вебцентр