Литье в кокиль под низким давлением — это разновидность литья под низким давлением.
В свою очередь литье под низким давлением – это разновидность литья металлов под регулируемым давлением. Суть данного вида литья заключается в том, что заполнение полости формы происходит под действием избыточного давления газа. При этом расплавленный металл подается снизу-вверх в литейную форму. Казалось бы, для чего нужно усложнять известные способы литья, лишь изменяя направление подачи металла в форму? Нет, для литья под низким давлением определяющими факторами являются возможность управления скоростью подачи расплавленного металла в форму и регулирования давления на отливку в процессе кристаллизации, а не направление подачи расплава.
Литье под низким давлением можно использовать с разным типом литейных форм: кокили, песчаные формы, оболочковые формы. С каждым из этих типов форм сам процесс немного отличается именно той частью, которая относиться к подготовке формы к заливке металла и к последующему извлечению отливки. На сегодняшний день наибольшее распространение получил процесс литья в кокиль под низким давлением.
Сплавы, которые используются для получения отливок способом литья под низким давлением в кокиль это: алюминиевые, магниевые, медные, стали, чугуны. В связи присущим данному способу недостатком – невысокой стойкостью металлопровода погруженного в расплав, большее рапространение получило литье алюминиевых и магниевых сплавов из-за их более низкой температры плавления чем у стале и чугунов.
Основными заказчиками отливок полученных литьем под низким давлением в кокиль, являются компании автопроизводители (корпусные детали двигателей, редукторов, коробок передач, блоков цилиндров, колесных дисков из алюминиевых сплавов) и производители летательных аппаратов (детали из магниевых сплавов: планера, шасси, трубопроводов)
Если более подробно остановиться на алюминиевых сплавах в автопроизводстве, то стоит выделить сплавы для литья блоков цилиндров двигателей и сплавы для литья колесных дисков. Для литья блоков цилиндров двигателей применяются заэвтектические сплавы. Так как для этих сплавов характерно сохранение прочности при повышенных температурах эксплуатации (в блоках цилиндров двигателей онадостигает 200°C), а также хорошие показатели усталостной прочности. Для этих целей подходят сплавы AlSi8Cu3 и AlSi6Cu4 (EN AC-46200 и EN AC-45000). Кроме блоков цилиндров значительную долю отливок, полученных с помощью литья под низким давлением в кокиль составляют алюминиевые колесные диски.
Литье под низким давлением в кокиль применяют для того, чтобы достичь большей плотности отливки, более быстрого заполнения литейной формы, и большей производительности по сравнению с обычным литьем в кокиль. Для литья колесных дисков применяются доэвтектичесие алюминиевые сплавы, т.к. для них характерны хорошие литейные свойства (жидкотекучесть) и высокая пластичность и ударная прочность отливок. Это силумины с содержанием кремния от 7% до 12% включающие легирующий элемент — магний. В настоящее время наибольшее распространение для литья под низким давлением в кокиль колесных дисков получил сплав AlSi7Mg0,3. Этот сплав можно термически обрабатывать, что улучшает прочность литых дисков.
Процесс литья в кокиль
Процесс литья в кокиль – это процесс литья металла в постоянную форму. Кокиль – это, как правило, металалическая форма, которая может иметь естественное или принудительное охлждение. Основные части кокиля это плиты, полуформы, вставки и стержни и др.
Процесс литья в кокиль проходит в несколько стадий и затем повторяется:
1. Очистка формообразующей поверхности и плоскостей смыкания.
2. Окраска кокиля — нанесение огнеупорного покрытия на поверхность формообразующей полости
3. Нагрев кокиля до рабочей температуры.
4. Установка песчаных или керамических стержней, соединение полуформ, фиксация зажимами или механизмом запирания кокильной машины.
5. Заливка расплавленного сплава в кокиль.
6. Охлаждение кокиля и кристаллизация отливки.
7. Раскрытие кокиля и извлечение отливки.
8. Обработка отливки: выбивание стержней, обрезание прибылей, литников.
9. Контроль качества отливки.
Процесс литья в кокиль под низким давлением
Процесс литья в кокиль под низким давлением содержит все стадии процесса литья в кокиль, но добавляется процесс подготовки литейной машины, а процесс заливки кокиля делится на несколько дополнительных стадий.
Подготовка машины для литья под низким давлением:
1. В машину устанавливается тигель с расплавленным сплавом.
2. В расплав погружается металлопровод так, чтобы он не доходил до дна тигля на расстояние около 50мм.
3. К верхней стороне плиты литейной машины крепиться кокиль.
4. Осуществляется подготовка кокиля к заливке металла (стадии 1-4 в самом начале работы или 3-4 в процессе работы из процесса литя в кокиль)
5. Процесс литья в кокиль под низким давлением (непосредственно заполнение кокиля) происходит следующим образом:
— используя автоматическую сиситему управления давлением внутрь литейной машины подается воздух или другая смесь газов под избыточным давлением до 0,1Мпа (в некоторых случаях до 0,2Мпа), которая давит на зеркало расплава в тигле;
— расплавленный сплав под дейсвитем избыточного давления поднимается по металлопроводу вверх с регулируемой скоростью и заполняет полость кокиля;
— после окончания управляемого заполнения формы можно увеличить давление, для того чтобы получить более плотну отливку;
— после окончания отведенного периода для завтердевания отливки, открывается клапан спуска газа, в результате давление в машине снижается и незатвердевшая часть сплава из металлопровода стекает обратно в тигель;
6. Охлаждение кокиля и кристаллизация отливки.
7. Раскрытие кокиля и извлечение отливки.
8. Обработка отливки: выбивание стержней, обрезание прибылей, литников.
9. Контроль качества отливки.
Преимущества и недостатки литья в кокиль
Недостатки литья в кокиль под низким давлением:
1. Сравнительно низкая износостойкость металлопровода, погруженного в расплав (это затрудняет использование способа для литья чугунов и сталей – сплавов, имебщих высокую температуру плавления).
2. Вероятность изменения физико-химических свойств при длительном содержании сплава в установле для литья под низким давлением.
3. Проблематичность регулирования скорости потока расплавленного металла в форме, требующая специального оборудования для управления процессом.
Преимущества литья в кокиль под низким давлением:
1. Этот способ подходит для литья протяженных, тонкостенных и крупногабаритных отливок, потому что управляемая гидродинамика заполнения формы позволяет делать это с минимальными теплопотерями. Форма заполняется с расчетной скоростью, что исключает образование оксидных пленок, неслитин и неспаев.
2. Давление газа на расплав в форме во время застывания улучшает условия кристаллизации. Из-за этого повышается плотность отливок и структура становится более мелкозернистой. В результате для некоторых сплавов пластичность увеличивается на 50%-100%, при этом плотность отливок возростает до 25%.
3. Использование металлопровода дает дополнительные преимущества: позволяет упростить конструкцию литниковой системы и сократить расход сплава на нее, полностью исключена вероятность попадения флюсов и шлака с поверхности расплава в печи или тигле, т.к. сплав поступает из глубины печи или тигля.
4. При применении местного охлаждения кокиля можно получить направленную кристаллизацию для уменьшения или исключения усадочных дефектов и утяжин.
У нашей компании имеется большой опыт литья в кокиль под низким давлением и мы будем рады получить в вашем лице нового заказчика.
Стоимость литья алюминия в кокиль вы можете уточнить по этой ссылке.