В практике литья под давлением можно часто встретиться с изготовлением деталей на машинах недостаточной мощности, особенно при установке многогнездных форм или при отливке крупногабаритных изделий.
При проектировании новых специализированных литейных цехов необходимо устанавливать парк машин для литья под давлением в соответствии с номенклатурой отливок.
Определение параметров прессующего механизма
Высокое качество отливок легче обеспечить при использовании машин для литья под давлением с горизонтальной камерой прессования, имеющих меньшие потери тепла и давления в литниковой системе. Кроме того, машины с горизонтальной камерой имеют более высокую производительность, чем машины с вертикальной камерой, вследствие отсутствия операции отрезки литника от прессостатка.
Для отливок из цинковых и магниевых сплавов можно применять машины с горячей камерой прессования, причем машины, предназначенные для литья магниевых сплавов, должны иметь мощные насосы и аккумуляторы, которые могут обеспечить скорость прессования до 3 м/сек.
При установке емкости заливочной камеры следует стремиться к уменьшению диаметра прессующего поршня и камеры прессования, так как при этом снижается объем прессостатка, повышаются давление на металл и стойкость деталей прессующего узла.
В то же время диаметр прессующего поршня Dпp не должен быть меньше минимально допустимого значения, определяемого из условий раскрытая формы:
где n — коэффициент, зависящий от степени открытия запорного вентиля; Рпр — усилие прессования машины в н; Рзап — запирающее усилие машины в н; ΣFпр — сумма площадей проекций отливки и литниковой системы на плоскость разъема формы в см2.
Для машин типа Рид—Прентис 1½G и 515 значения коэффициента n приведены в табл. 8. Для машин с вертикальной камерой прессования и для других типов машин с горизонтальными камерами можно принимать эти же значения n в зависимости от величины скорости прессования.
Таблица 8. Значения коэффициента n
|
Степень открытия |
Максимальная |
р* |
n | |
|
в Мн/м2 |
в кГ/см2 | |||
|
½ |
0,43 |
7.0 |
70 |
1.0 |
*p — давление рабочей жидкости в аккумуляторе и гидравлической системе в момент остановки поршня
 |
Современные машины для литья под давлением снабжаются специальными номограммами для выбора диаметра камеры прессовании. На рис. 99 представлена номограмма для машины OL800 фирмы ИДРА (Италия). Диаметр камеры устанавливается в зависимости от веса отливки. По значениям диаметра камеры прессования и суммарной площади проекций ΣFпр определяется допускаемое усилие прессования. Например, для отливки массой 8,9 кг при диаметре камеры прессования 100 мм и суммарной площади проекций ΣFпр = 1200 см2 допускаемое усилие прессования составляет 528 кн (52,8 т). Одновременно по номограмме определяется величина давления на металл в камере прессования, которая для рассматриваемого примера равна 65 Мн/м2 (650 кГ/см2). Рис. 99. Паспортная номограмма для машины OL800 фирмы «ИДРА» (номограмма приведена в системе СИ) |
Необходимую величину скорости прессования vпр можно установить в зависимости от объема отливки Уотл и времени заполнения формы τзап. определяемого формулой (92), формулой (94), формулой (97) и формулой (98):
Усилие прессования рассчитывается для второй фазы заполнения, т. е. когда в форме действует гидростатическое давление и скорость движения прессующего порпшя можно считать равной нулю. Следовательно, на величину усилия прессования не влияют гидродинамические сопротивления в литниковой системе и форме, действующие только в процессе заполнения.
Усилие прессования зависит от теплового состояния формы и особенно литниковой системы. Чем меньше площадь поперечного сечения питателя и температура стенок формы, тем большее требуется усилие прессования при литье.
Если заранее созданы такие условия, что гидростатическое давление из камеры прессования будет передаваться в форму через литниковую систему, то усилие прессования можно рассчитать по методу, разработанному А. И. Вейником.
Для обеспечения непрерывного питания отливки жидким металлом необходимо, чтобы усилие прессования Рпр превышало сопротивление, оказываемое затвердевшей корочкой, образующейся в камере прессования,
где n — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2—1,5; η — к. п. д. прессующего механизма, равный для машин с горизонтальной камерой прессования 0,8 и с вертикальной 0,7; ƒпр — площадь сечения корки, затвердевшей в камере прессования к моменту полного затвердевания отливки, в м2; σt — предел прочности заливаемого сплава при температуре затвердевания в н/м2.
Величина затвердевшей корочки зависит от условий охлаждения металла в камере прессования и от времени полного затвердевания отливки. Площадь сечения затвердевшей корочки ƒпр определяется из уравнения теплопередачи, составленного для охлажденного металла в камере прессования,
где λсм — коэффициент теплопроводности смазки в камере прессования в вт/мсС; Хсм — толщина слоя смазки в м; Ппр — длина контура сечения камеры в м; tкр — температура кристаллизации металла в °С; tпр — температура стенок камеры в °С; ρм— плотность затвердевшего металла в кг/м; r — удельная теплота кристаллизации металла в дж/кг; τ1 — время, прошедшее от момента начала затвердевания металла в камере прессования до момента полного затвердевания всей отливки, в сек.
Предельное расчетное условие ƒпр = Fпр означает, что в момент полного затвердевания отливки полностью затвердевает металл в камере прессования.
