Проекты — Оснастка для литья цветных металлов

За свою практику работы по проектированию оснастки мне пришлось столкнуться и с разработкой оснастки для литья цветных металлов. Опыт в проектировании данной оснастки у меня не очень большой и разнообразный по сравнению с оснасткой для литья пластмасс, но тоже попадались интересные работы. Приходилось разрабатывать кокиля, формы для литья на литейных машинах для деталей из алюминия и латуни...

Литье под давлением

Литьем под давлением изготовляют сложные по конфигурации тонкостенные отливки, максимально приближающиеся по размерам к готовой детали. Этот способ литья высоко производителен с высоким уровнем автоматизации процесса.

Область применения литья под давлением ограничивается специфическими требованиями технологичности конструкций литых деталей и высокой стоимостью пресс-форм, оправдываемой только при производстве больших партий отливок.

Наиболее широко этот способ литья применяют при изготовлении отливок из цинковых, магниевых, алюминиевых и медных сплавов.

В зависимости от расположения камеры прессования различают литье под давлением с холодной горизонтальной, холодной вертикальной, а также с горячей камерами прессования. Лично я разрабатыал формы только на машины с холодной горизонтальной камерой прессования.

Основными параметрами, определяющими качество отливки при литье под давлением, являются скорость прессования, геометрические размеры элементов литниково-вентиляционной системы, давление прессования, температура пресс-формы и сплава, состав и качество смазки, наносимой на рабочую поверхность пресс-формы.

Повышенные скорости впуска обеспечивают хорошее качество поверхностей отливки, но снижают ее герметичность и плотность; низкие скорости впуска, наоборот, ухудшают качество поверхности, но способствуют уплотнению отливки. В значительной мере это связано с увеличением содержания газов в отливке по мере повышения скорости впуска. В связи с этим методом литья под давлением лучше, на мой взгляд, получать детали которые не требуют или требуют по минимуму последующей мех.обработки.

(Использованы материалы из: Цветное литье: Справочник. Под ред. Н.М. Галдина.)

Ниже представлены несколько выполненных мной проектов форм для литья под давлением. Все представленные проекты воплощены в металле и успешно работали и работают.

Это первый мой опыт в проектировании форм для литья металлов. Было это в далеком 2001 году. Никто и не спрашивал, сможешь или нет, сказали надо и все... Деталь - это защитный кожух на деревообрабатывающий станок, материал - литейный сплав АК9. Форму надо было спроектировать на машину 71108. Поставленная задача была удачно решена, правда не с первого раза. По результатам первого испытания были внесены изменения в конструкцию решетки (ползун вырывал решетку, увеличили углы съема) и литниковую систему.

Эта красивая деталь представляет из себя основание светильника. Ее габариты - диаметр 210 и высота 105 мм. Материал детали - литейный сплав АК7. Заказчик поставил задачу использовать в качестве блока формы блок от старой формы необходимость, в которой уже отпала. Поставленная задача была успешно решена и форма пошла в работу с первого испытания...

Литье в кокиль

В общем объеме производства отливок из цветных металлов и сплавов на долю кокильного литья приходится около 40%. Это обусловлено такими преимуществами литья в кокиль, как повышенная размерная точность отливок, высокая производительность процесса, многократность использования литейных форм, возможность автоматизации процесса, экономное использование производственных площадей, возможность комбинированного использования кокилей и сложных песчаных стержней, стабильность плотности и структуры отливок, высокие механические и эксплуатационные свойства.

При увеличении толщины стенки прочностные и пластические свойства отливок понижаются, но в меньшей степени, чем при литье в песчаную форму.

Недостатки литья в кокиль - высокие трудоемкость изготовления и стоимость металлической формы, повышенная склонность к возникновению внутренних напряжений в отливке вследствие затрудненной усадки и более узкого по сравнению с литьем в песчаную форму интервала оптимальных режимов литья, обеспечивающих получение качественной отливки. Литье в кокиль широко используют при изготовлении фасонных отливок из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов; реже - при литье медных сплавов и редко используется при изготовлении отливок из тугоплавких сплавов.

Высокая стоимость изготовления кокилей вынуждает особое внимание уделять оценке эксплуатационной стойкости и соответствующему выбору материалов для рабочих элементов кокиля. В наших реалиях найти хороший отечественный материал становиться все трудней и трудней. Если удается найти старые запасы ДИ22 или чугунные чушки советских времен, то это большое счастье.

Наиболее высокой стойкостью обладают кокиля с литой рабочей поверхностью. Но зачастую экономика диктует свои правила и приходиться ограничиваться механообработкой. Кокили различают также по способу их изготовления (литьем, сваркой, обработкой резанием), по числу одновременно получаемых в них отливок (одно- и многоместные), способу регулирования температуры, степени универсальности конструкции (составные, из нормализованных элементов, специальные).

(Использованы материалы из: Цветное литье: Справочник. Под ред. Н.М. Галдина.)

Ниже представлены кокиля для литья разнообразных по сложности деталей. Все данные кокиля успешно работают и отрабатывают вложенные в них средства и силы.

	Всем известная кухонная утварь - казан и кокиль для его получения. Аналогичные конструкции кокилей применяются и для литья однотипных сковородок. В данных кокилях главное было балансировкой системы питания добиться стабильности получения качественных отливок и уменьшить процент брака. После балансировки системы питания кокиль стабильно работает.
	Деталь кронштейн, довольно сложной геометрии. Материал детали латунь ЛЦ40С. После литья деталь подвергается дополнительной мех. обработке, т.к. требуемые точности не возможно получить методом литья. Из-за сложной геометрии детали было принято решение отливать ее в кокиле с формованными песчаными стержнями, которые позволяют оформить поднутрения, которые обычными методами получить невозможно. Стержни закладываются в одну половину кокиля и удерживаются, до смыкания, пружинными прижимами. После извлечения детали вместе со стержнями из кокиля, стержни разрушаются. В данном кокиле, т.к. деталь симметричная и определить в какой половине она останется не возможно, толкатели предусмотрены с обеих сторон.
	Деталь колодка из латуни ЛЦ40С. Деталь производиться довольно большими партиями и сделано уже несколько дублеров оснастки. Основные оформляющие делали и из чугуна и из стали 4Х5МФ1С, большой разницы в стойкости не наблюдалось.

Большее разнообразие оснастки можно посмотреть здесь.