СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1995 года по МПК B22D17/00 B22D18/02 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью под давлением.

Известно литье с кристаллизацией под давлением [1] При его осуществлении в матрицу (полуформу, расположенную на столе пресса) заливают металл, затем перемещением пуансона (верхней полуформы) частично вытесняют металл из матрицы в формообразующую полость.

Известно литье под давлением [2] при котором металл подают прессующим поршнем из камеры прессования в формообразующую полость, состоящую в основном из двух полуформ.

Воздействие на кристаллизующийся металл высоким давлением увеличивает плотность отливок за счет более полного перемещения незатвердевшего металла в питаемую зону отливки и измельчает их структуру за счет более высокой скорости охлаждения, обусловленной меньшим контактным термическим сопротивлением по границе отливка-форма.

Однако при использовании способов [1 и 2] из-за значительного перемещения штоков гидроцилиндров и высоких давлений в случае значительных зазоров между полуформами и (или) недостаточно больших запирающих усилий возможен выброс значительного количества металла по плоскости разъема.

Для предотвращения выброса металла из пресс-форм применяют машины литья под давлением или гидравлические прессы, имеющие значительные усилия запирания или прессования.

Прототипом предлагаемого технического решения может быть способ, основанный на использовании устройства [3] в котором пропусканием импульса электрического тока через металл, находящийся внутри стакана из электроизоляционного материала, будет обеспечено испарение металла.

Недостатки технологии на основе изобретения [3] следующие:
значительное снижение производительности процесса получения отливок, увеличенные затраты электроэнергии, применение разовых электрода, стакана и камеры прессования;
длительное и значительно превышающее длительность импульса тока время воздействия импульсом давления (уменьшение объема газа возможно только конденсацией его в расплав за счет снижения внутренней энергии теплоотводом, но время теплоотвода велико из-за ограниченных теплопроводностей металла, стакана, электрода и камеры прессования);
необходимость значительных усилий механизмов запирания и прессования (длительное воздействие давлением сильносжимаемого газа должно быть статически и по максимальному значению скомпенсировано механизмами запирания и прессования).

Цель изобретения снижение усилия запирания и прессования.

Поставленная цель достигается тем, что воздействия осуществляют импульсами давления, прилагаемыми на металл отливки с периодами, по длительности превышающими длительности импульсов, при этом выполняют следующее условие
(1/T_п)P_и(t)dt+Fs<P_з/S_o где Т_п длительность периода, с;
О начало периода, с;
Т_и длительность импульса, с;
Р_иt давление импульса, Па;
t время, с;
F_s давление на металл от дополнительных прессующих устройств, Па;
Р_з усилие запирания или прессования, Н;
S_o площадь проекции отливки на плоскость разъема, м².

Предлагаемый способ охватывает как литье под давлением, при котором подача металла в форму осуществляется из камеры прессования прессующим поршнем, а смыкание и фиксирование элементов пресс-формы при заливке и прессовании осуществляется механизмом запирания, так и литье с кристаллизацией под давлением, при котором смыкание и фиксирование элементов пресс-формы, а также прессование осуществляются механизмом прессования.

Давление на металл от дополнительных прессующих устройств может быть создано прессующим поршнем и (или) дополнительными пуансонами.

Высокие давления и периодичность импульсов позволяют обеспечить перемещение питающего металла к любой зоне отливки, при этом за счет кратковременности импульсов среднеинтегральное приращение давления за период может быть на несколько порядков меньше максимального давления импульса. Например, при длительности импульса 100 мкс, давлении в импульсе 0,2 ГПа и периоде 0,1 с, среднеинтегральное приращение давления составит всего 0,2 МПа. А именно это давление должно скомпенсировано механизмами запирания или прессования.

Применение предлагаемого изобретения расширяет возможности модифицирования структур сплавов, например, за счет кристаллизации сплавов на более мелких примесных частицах.

П р и м е р осуществления способа. В металлическую форму для получения цилиндрической отливки диаметром 16 мм заливают расплав АК18. Затем накладывают запирающее давление 0,5 МПа и возбуждают импульсные нагружения длительностью ≈100 мкс.

Способ предотвращает выброс металла по плоскости разъема, исключает усадочные дефекты, предотвращает выделение крупных кристаллитов кремния, обеспечивает измельчение структуры и более равномерное распределение фазовых составляющих.

Использование: литье под высоким давлением и литье с кристаллизацией под давлением. Сущность способа: после заполнения формы металлом кристаллизацию его осуществляют под действием давления прессования и дополнительных импульсных воздействий. Дополнительные воздействия осуществляют импульсами давления, прилагаемыми на металл отливки с периодами, по длительности превышающими длительности импульсов, при этом выполняют следущее условие: , где T_п - длительность периода , с; О - начало периода, с; T_и - длительность импульса, с; P_n(t) - давление импульса, Па; t - время, с; F_s - давление на металл от дополнительных прессующих устройств, Па; P₃ - усилие запирания или прессования, Н; S_o - площадь проекции отливки на плоскость разъема, м².

СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий заполнение формы металлом, кристаллизацию его под действием давления прессования и дополнительных импульсных воздействий, отличающийся тем, что воздействия осуществляют импульсами давления, прилагаемыми на металл отливки с периодами, по длительности превышающими длительности импульсов, при этом выполняют следующее условие

где T_п длительность периода, с;
0 начало периода, с;
T_и длительность импульса, с;
P_и (t) давление импульса, Па;
t время, с;
F_s давление на металл от дополнительных прессующих устройств, Па;
P_з усилие запирания или прессования, Н;
S_о площадь проекции отливки на плоскость разъема, м².