Практическое применение теории заполнения формообразующей полости пресс-форм при литье под высоким давлением

Практическое применение теории заполнения формообразующей полости пресс-форм при литье под высоким давлением

Рассмотрим процесс заполнения металлом формообразующей полости пресс-форм на примере подбора и внесения изменений в режимы заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус», установленной на машине литья под давлением, узел прессования которой оснащен устройствами регистрации давления, хода и скорости поршня камеры прессования, а так же системой визуализации процесса заполнения формообразующей полости в реальном времени.

Целью процесса литья является получение качественной отливки «Корпус» с повышенными требованиями к герметичности, отсутствию выкрашивания резьбы, внешнему виду (отливка «Корпус» является видовой и в дальнейшем проходит гальваническое покрытие), так же немаловажным обстоятельством является, то что пресс-форма «Корпус» находится в эксплуатации длительное время и имеет износ знаков оформляющих отверстия.

Фото 1. График заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус», в момент первичного подбора режимов заполнения

На фотографиях 1 и 2 показаны следующие графики:

1. ход поршня — кривая синего цвета, соответствующая ей шкала находится слева, ход изменяется от 0 до 420 мм;
2. давление в камере прессования — кривая желтого цвета, соответствующая шкала находится слева, давление изменяется от 0 до 300 атм;
3. скорость движения металла — кривая красного цвета, соответствующая шкала находится справа, скорость изменяется от 0 до 1,3 м/с;
4. нижняя координата — время в миллисекундах.

При первоначальном подборе режимов прессования мы можем увидеть на графике следующие этапы процесса заполнения формообразующей полости:

1. заполнение заливочного окна стакана камеры прессования — от 0 до 600 миллисекунд, ход поршня от 0 до 115 мм;
2. равноускоренное заполнение формообразующей полости — от 600 до 900 миллисекунд, ход поршня от 115 до 280 мм;
3. быстрое заполнение формообразующей полости — от 900 до 1100 миллисекунд, ход поршня от 280 до 410 мм;
4. заполнение промывников пресс-формы — от 1100 до 1150 миллисекунд ход поршня от 410 до  420 мм, включение гидравлического мультипликатора — рост давления на металл в камере прессования от 5 до 300 атмосфер за 50 миллисекунд (процесс включения гидравлического мультипликатора заторможен при помощи гидравлического дроссельного клапана);
5. падение скорости движения металла до 0 и начало кристаллизации — от 1150 до 5000 миллисекунд, остановка движения поршня на длине хода 420 мм;
6. стабилизация давления на все время кристаллизации сплава в формообразующей полости на уровне 240 атмосфер в период времени от 1600 до 5000 миллисекунд.

Отливка «Корпус» полученная на предварительном режиме запрессовки характеризуется наличием незначительных следов течения металла, в связи с чем мы уменьшаем время включения  мультипликатора.

Так же при работе пресс-формы обнаружено незначительное образование облоя по  отверстиям оформляемым знаками, в связи с чем мы резко сократим время быстрой заливки, а практически всю формообразующую полость будем заполнять металлом в режиме равноускоренной заливки, и откажемся от включения мультипликатора, ограничившись давлением на сплав при быстрой заливке.

Куст отливок имеет малый, явно недостаточный пресс-остаток, в связи с чем увеличим количество подаваемого в камеру прессования металла.

Далее рассмотрим как изменились кривые описывающие запрессовку металла после внесенных изменений в режимы запрессовки и увеличения количества металла.

Фото 2. График заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус» после внесения изменений в режимы заполнения

Рассмотрим график заполнения формообразующей полости после внесения изменений:

1. от 200 до 930 миллисекунд происходит равноускоренное заполнение формообразующей полости пресс-формы, на скорости 01, м/с, с давлением 2 атм, ход поршня от 25 до 125 мм;
2. от 930 до 935 миллисекунд происходит резкий скачек скорости заполнения формообразующей полости с резким ростом давления от 2 до 100 атмосфер, ход поршня от 125 до 130 мм;
3. на отрезке времени от 935 до  940 миллисекунд происходит падение скорости движения сплава до 0, давление достигает максимального значения в 107,5 атмосфер, поршень останавливается на отметке хода в 134,3 мм;
4. на отрезке времени от 940 до 3000 миллисекунд происходит кристаллизация сплава в формообразующей полости пресс-формы с выдержкой под давлением 107,5 атмосфер.

Полученная отливка характеризуется:

1. отсутствием следов течения металла на поверхности;
2. отсутствием облоя по отверстиям оформляемым знаками;
3. отсутствием пор при механической обработке.

Таким образом все цели литья под давлением отливки «Корпус» с повышенными требованиями к герметичности достигнуты.

Фото 3. Отливка «Корпус»

На правой части фотографии отливки «Корпус» (Фото. 3) показана отливка до применения регулирования запрессовки, желтым выделены места наличия облоя в отверстиях оформляемых знаками, слева отливка  после регулировки — облой в отверстиях оформляемых знаками отсутствует.

Синягин К.О.
ООО «Трейд-Лит Инжиниринг» г. Екатеринбург