Качество изделий, получаемых литьем под давлением, зависит главным образом от правильного выбора технологических режимов.
Наиболее существенное влияние на процесс заполнения и формирования отливки оказывают следующие технологические параметры:
- давление на металл во время заполнения и подпрессовки;
- скорость прессования;
- конструкция литниково-вентиляционной системы;
- температура заливаемого сплава и формы;
- режимы смазки и вакуумирования.
Выбор технологических режимов литья под давлением является первым этапом создания технологического процесса, определяющим как конструкцию прессформы, так тип и мощность машины для литья под давлением.
Огромное практическое значение имеет изучение характера заполнения формы и затвердевания отливки, раскрывающее физическую сущность основных технологических параметров.
Для получения точных взаимозаменяемых отливок с чистой и четко оформленной поверхностью применяют стальные формы, которые обрабатывают по 2-му классу точности и до 8-гo класса чистоты поверхности (ГОСТ 2789 -59). В стальных формах, обладающих высокой теплопроводностью и охлаждаемых водой для поддержания стабильности тепловых условий, расплавленный металл мгновенно охлаждается ниже температуры кристаллизации.
Для качественного заполнения тонкостенной полости формы сложной конфигурации и для обеспечения свариваемости отдельных потоков жидкого металла до его затвердевания время заполнения не должно превышать десятые доли секунды, а при толщине стенок отливки меньше 3 мм — даже сотые доли секунды. Такое время заполнения достигается благодаря высокой скорости перемещения прессующего пуансона.
Четкость оформления рельефа и чистота поверхности отливки зависят от кинетической энергии E потока жидкого металла которая при ударе создает гидродинамическое давление рф на стенку формы
где γ — удельный вес металла в н/м3.
Следовательно, высокая скорость потока υ, поступающего в форму через питатель, названная скоростью впуска, способствует повышению заполняемости форм сложной конфигурации. Скорость впуска при литье под давлением меняется от 0,5 до 120 м/сек в зависимости от типа отливки и сплава.
Для преодоления сопротивления затвердевающей массы металла в литниковой системе и тонкостенных сечениях отливки, а также для преодоления сопротивления газов в плохо вентилируемых полостях применяется высокое конечное давление, которое достигает в некоторых машинах величины 500 Мн/м2 (5000 кГ/см2). Использование толстых питателей позволяет осуществлять допрессовку и питание отливки в период затвердевания металла, что устраняет появление усадочных раковин.
Такие большие диапазоны изменения скорости впуска и конечного давления привели к расчленению единого процесса литья под давлением на несколько процессов, каждый из которых требует различных методов расчета технологических режимов.
Основными факторами, определяющими выбор того или иного процесса, являются конфигурация отливки и требования, предъявляемые к ее качеству.
Современное литье под давлением развивается в трех направлениях:
- литье с низкими скоростями впуска, обеспечивающими сплошное ламинарное заполнение; при условии заливки кашеобразным сплавом;
- литье со средними скоростями впуска, обеспечивающими сплошное турбулентное заполнение;
- литьё с высокими скоростями впуска, вызывающими разрыв сплошного потока и образование дисперсного заполнения, известного в литературе как эмульсионное заполнение.
В некоторых случаях турбулентное и дисперсное заполнение сопровождаются вакуумированием полости формы.
Характер заполнения зависит не только от скорости впуска, но также от соотношения толщин питателя и отливки, от вязкости, жидкотекучести и поверхностного натяжения заливаемого сплава, от тепловых условий в форме.
Многочисленные исследования технологических режимов определили области получения качественных отливок. Так, например, отливки из алюминиевых сплавов простой конфигурации с толщиной стенок 5—8 мм заполняются через толстые питатели кашеобразным сплавом при скоростях впуска 1 — 2 м/сек, а, отливки сложной конфигурации с толщиной стенок 2—3 мм заполняются через тонкие питатели при скоростях впуска 40—60 м/сек и при температуре сплава на 10—20° выше температуры ликвидуса. Скорость впуска при литье цинковых сплавов достигает 120 м/сек.
