Основные механизмы машин с холодной
камерой прессования
Механизмы прессования
Конструкция механизма прессования должна обеспечивать возможность
регулирования в определенных пределах давления и скорости
прессования; свободный доступ к камерам прессования, в особенности у
машин с ручной заливкой расплава; возможность перестановки механизма
прессования по вертикали для получения отливок с центральным или
смещенным литником.
Механизм прессования машин с вертикальной камерой (рис. 22, а) имеет
наполнительный стакан 6, дно которого образуется подвижным нижним
поршнем (пяткой). Чтобы расплав не пошел в пресс-форму 3 самотеком,
литниковое отверстие до начала запрессовки закрывается нижним
поршнем. Нижний поршень перемещается вниз, открывая литниковое
отверстие, только после соприкосновения верхнего поршня 5 с
расплавом. Верхний поршень запрессовывает под большим давлением
расплав в форму 1. После запрессовки верхний и нижний поршни
поднимаются. При обратном ходе нижний поршень отрезает пресс-остаток
4 от стояка с отливкой 2 и выбрасывает его из камеры прессования.
Рис. 22. Механизмы прессования машин с
вертикальной (а) и с горизонтальной (б) камерой
Рабочая жидкость в полость прессующего цилиндра 7 поступает из
аккумулятора 13 по трубам через клапанную коробку 12редуктор
давления. Уменьшая проходное сечение труб клапанной коробки при
помощи дроссельных игл 11 и 10, снижают подачу жидкости в прессующий
цилиндр и, следовательно, скорость движения литейного поршня. При
помощи вентилей 9 и 8 регулируют давление жидкости на прессующий
цилиндр 7. При охлаждении отливки в пресс-форме жидкость в бак
возвращается насосом.
Механизм прессования машин с горизонтальной камерой (рис. 22, б)
отличается от описанного выше механизма тем, что расположен
горизонтально и не имеет механизма отрезки пресс-остатка, так как
плунжер 19 находится под давлением до конца цикла. После заливки
расплава 21 в камеру прессования 20 и включения клапана 18 рабочая
жидкость в полость М прессующего цилиндра 14 подается насосом
высокого давления и аккумулятором 16. Поршень 15 с плунжером 19
перемещается в направлении, обозначенном на рисунке стрелкой. Пройдя
расстояние 1, поршень открывает канал 17, после чего его скорость
увеличивается за счет притока дополнительной жидкости.
Рис. 23. Устройство для трехступенчатого
прессования и графики изменения скорости и давления
В прессующем механизме (рис. 23) машин с холодной вертикальной
(или горизонтальной) камерой прессования заливка расплава происходит
за три стадии: начальное медленное перемещение поршня, быстрое
перемещение для заполнения пресс-формы расплавом с необходимой
скоростью, окончание заливки.
После нажатия кнопки "Прессование" плунжер 2 прессующего цилиндра 8
вначале медленно движется вперед, чтобы предотвратить выплескивание
расплава из заливочного отверстия 1. Начальную скорость (см. график
рис. 23) поршня устанавливают при помощи ограничительного клапана 5,
регулирующего подачу рабочей жидкости от насоса и аккумулятора.
Когда прессующий поршень пройдет заливочное отверстие 1,
ограничительный клапан 5 полностью открывается и масло (рабочая
жидкость) из левой части цилиндра поступит под давлением через
регулировочный клапан 4 и клапан 5 в правую часть цилиндра.
Вследствие разности диаметров поршня 6 и штока 7, а также благодаря
дополнительной подаче масла из левой части цилиндра в правую (через
клапаны 4 и 5) скорость прессующего поршня увеличивается в три раза
(см. график рис. 23, II ступень давления. После заполнения
расплавом рабочей полости пресс-формы возникает противодавление в
системе, обусловливающее открытие разгрузочного клапана 3. Через
клапан 3 и клапаны 4 и 5 в штоковую часть цилиндра 8 поступает из
сети жидкость под давлением 70 ат и снова увеличивается давление на
поршень в цилиндре 8. Так, при диаметре прессующего поршня 57 мм
удельное давление на металл составит 1 690 ат. Оно действует только
в период кристаллизации сплава для повышения плотности и прочности
отливки. Включение высокого давления в конечной стадии прессования
происходит мгновенно после заливки расплава в полость пресс-формы.
Продолжительность действия высокого давления (см. график рис. 23,
III ступень давления) устанавливают с помощью электрического реле
времени.
Механизмы ступенчатого прессования применены на машинах 515М; 516М2,
а также на машинах фирм "Бюлер" (Швейцария), CLPO (ЧССР), "Триульци",
"Идра" (Италия), "Вайнгартен", "Вотан" (ФРГ).
На большинстве машин зарубежных фирм изменена конструкция
гидрооборудования. На машинах со старой системой прессующего узла
аккумулятор смонтирован со стороны, противоположной механизму
прессования, что удлиняет трубопровод от аккумулятора к цилиндру
прессования. Масло в этой магистрали и аккумуляторе, а также масса
подвижных частей цилиндра прессования составляет значительную
инерционную массу, которая приводится в движение при прессовании и в
момент окончания заполнения пресс-формы жидким металлом резко
останавливается. При этом некоторая часть кинетической энергии
преобразуется в потенциальную энергию деформации, а остальная часть
- порождает гидравлический удар, вызывающий резкое повышение
давления и знакопеременные автоколебания, затухающие со временем.
Статическое давление на плунжер становится эффективным только после
затухания колебаний (рис. 24, в, кривая 1). Мгновенное повышение
давления в прессующей системе приводит к выплеску расплава, который,
застывая, образует по разъему пресс-формы облой (рис. 24, а).
Получение качественных отливок без облоя (рис. 24, б) обеспечивается
применением новой системы прессующего узла. В этой системе все
гидрооборудование машины смонтировано со стороны прессующего поршня,
вместо обычного аккумулятора использован небольшой аккумулятор, с
поршнем, отделяющим масло от азота. Полость аккумулятора соединена с
полостью мультипликатора коротким трубопроводом большого сечения
через быстродействующий клапан с электроуправлением. Мультипликатор
представляет одно целое с цилиндром прессования, отделен от
прессующего поршня. Поршневой аккумулятор смонтирован над прессующим
механизмом. В такой конструкции машин резко уменьшились подвижные
массы прессующей системы и снизились величины кинетической энергии и
гидравлического удара, сократилось время затухания автоколебаний и
ускорилось действие эффективного статического давления на металл
после заполнения пресс-формы.
Для изготовления толстостенных высококачественных отливок применяют
специальный способ литья под давлением, получивший название
акурад-процесс. Для осуществления этого процесса машины для литья
под давлением имеют механизм прессования 3 с двойным плунжером (рис.
25). При таком механизме запрессовка расплава в пресс-форму
происходит в две стадии: первая стадия (рис. 25, а, б) выполняется
внешним прессующим поршнем 4, вторая стадия (рис. 25, в) -внутренним
подпрессовочным поршнем 5 после образования корочки 1 расплава на
стенках камеры прессования и пресс-формы.
Первая стадия запрессовки (рис. 25, а) продолжается до тех пор, пока
внешний прессующий поршень 4, перемещающийся вместе с внутренним
поршнем 5, преодолевает сопротивление расплава, затвердевшего у
стенок камеры прессования 2. Как только корочка 1 достигнет
определенной толщины, внешний поршень 4 останавливается (рис. 25,
б), а внутренний подпрессовочный поршень 5 (рис. 25, в) продолжает
двигаться, ломая корочку и увеличивая давление на расплав, так как в
момент остановки внешнего поршня в камере прессования наблюдается
резкое повышение давления. После окончания подпрессовки внутренний
поршень останавливается, а внешний поршень приходит в движение,
выталкивая пресс-остаток 6 (рис. 25, г).
Рис. 24. Отливки, получаемые на машинах: а
-без устройства прямого прессования, б -с устройством прямого
прессования, в- кривые изменения давления; у машин без устройства
прямого прессования 2-е устройством прямого прессования; Л - и
-заполнение литниковых каналов. В X - заполнение оформляющей полости
пресс-формы
При акурад-процессе необходимо соблюдать следующие условия:
толщина питателя должна быть равна или больше толщины стенки
отливки, чтобы обеспечить более позднее затвердевание расплава в
питателе; питатель должен подводить расплав в наиболее массивную
часть отливки и снизу, чтобы предотвратить произвольное затекание
расплава из полости пресс-формы; полость пресс-формы должна
заполняться сплошным потоком расплава при скоростях впуска не более
0,5 м/с;
Рис. 25. Прессование по способу "акурад-процесса"
подпрессовку начинать только после образования корочки расплава
на стенках пресс-формы и камеры прессования;
система охлаждения должна предусматривать направленное затвердевание
отливки.
Медленное заполнение пресс-формы расплавом при акурад-процессе
исключает захват газовых включений, эффективная под-прессовка,
устраняющая усадочные раковины, позволяют изготовлять отливки из
сплавов, подвергающихся высокотемпературной обработке.
Акурад-процесс требует тщательного контроля и регулирования
температурного режима пресс-формы. Область использования
акурад-процесса ограничивается отливками не очень сложной
конфигурации с толщиной стенки не менее 5 мм.
