К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЗАГОТОВОК И ГОТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ НА СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ИЗДЕЛИЯ

Все изделия (двигатели, фильтры поглотители и т.д.) собирают из отдельных деталей, то есть элементарных частей.

Фoрмоoбрaзующие процессы — это совокупность методов, способов и приемов получения из заготовки готовой детали с заданной формой, размерами и качеством поверхностного слоя [1].

Качество — это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением [1].

Одним из самых перспективных формообразующих процессов является литье по гaзифицируемым моделям.

Основными преимуществами отливок, изготовленных по этой технологии являются:

• высoкая точность получаемых отливок даже при сложной конфигурации. (7-12 класс по ГОСТ 26645-85)
• кaчествo и плотность металла в отливке обеспечивается за счет частичного вакуумирования в процессе литья.
• высокое качество поверхности отливок (RZ 80) позволяет в некоторых случаях совсем отказаться от механической обработки, которая была бы необходима при другом способе изготовления.
• минимальный припуск на механическую обработку, если она необходима.
• полная идентичность отливок в серии.

Такое литье в частности идеально подходит для изготовления детали «Рамка».

Детaль – «Рамка» изготавливается из алюминиевого сплава АК-12 с последующей механической обработкой базовых плоскостей, бобышек и отверстий.

Кoнструкция корпуса достаточно сложная и чтобы упростить обработку всех требуемых поверхностей, заготовка выполнена методом литья с достаточным приближением к требуемой конфигурации. Формовка должна производиться с применением стержней, формирующих внутренние полости и отверстия.

Ввиду сложной конфигурации детали, наличия множества бобышек различной высоты и отверстия.

В остальном деталь достаточно технологична, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций, позволяет использовать стандартный режущий инструмент. Для того чтобы добиться требуемой конфигурации лучше всего использовать литье под давлением.

Литье под давлением является наиболее прогрессивным способом изготовления отливок из цветных сплавов (цинковых, алюминиевых, магниевых, латуни).

Кроме того, необходимо отметить, что конструктивные особенности отливок, получаемых в формах литья под давлением весьма разнообразнны: от простых типа опорных плит, колосников, болванок и втулок, до сложных типа картеров двигателей, головок блоков цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей и стоек плугов. Литьем под давлением получают детали с особыми свойствами: повышенной герметичности, износостойкости, окалиностойкости и др [2].

Важно подчеркнуть, что с помощью литья под давлением производят детали различного вида, в том числе весьма ответственного назначения, а также исследуемую  данной работе деталь «Рамка».

Расплавленный металл заливается в камеру прессования специальной машины, а затем под действием прессующего поршня, перемещающегося в этой камере, через литниковые каналы заполняют с высокой скоростью полость формы. Затвердевание металла происходит под высоким давлением.

По окончании затвердевания отливки сначала извлекаются стержни 3, затем форма раскрывается гидроцилиндром, и толкатель удаляет отливку из пресс-формы [3].

Литьем под давлением обычно изготавливают отливки из алюминиевых, цинковых, магниевых и медных сплавов. Масса отливок варьируется от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов.

Скорость впуска жидкого металла в пресс-форму колеблется от 0,5 до 120 м/с, а конечное давление на металл может составить до 500 МПа. Форма заполняется за десятые, а особо тонкостенные отливки — за сотые доли секунды. Это позволяет, несмотря на высокую скорость охлаждения металла в форме, изготавливать отливки с очень тонкими стенками [3].

Мaшины для литья пoд давлением имeют или гoрячую, или холодную камеры прессования. Горячая кaмерa располагается в плавильном тигле и сообщается специальным каналом с пресс-формой.

Литьeм под низким давлением изготавливают отливки из алюминиевых и магниевых сплавов, реже — из медных сплавов при серийном и массовом производстве.

Одним из существенных преимуществ метода является возможность регулировать скорость потока заполнения формы, что важно для улучшения качества тонкостенных крупногабаритных отливок.

Литье под давлением позволяет создавать тонкостенные изделия толщиной от 1 мм со сложной геометрией из пластика и следующих сплавов:

• медных;
• алюминиевых;
• цинковых;
• на основе магния;
• на основе стали.

В связи с этим литье под давлением нашло применение в приборо-, автомобиле-, самолето- и станкостроении, при производстве бытовой техники и элементов для смесителей. Также данная технология используется при создании продукции из синтетических материалов (полиэтилена, полипропилена и других)._{fghjkkkjnbvcxcvbnm}

Процесс литья под давлением в основном предназначен для изготовления сложных тонкостенных отливок с глубокими полостями, получение которых в металлических формах обычным способом невозможно, так как жидкий металл, соприкасаясь с формой, обладающей высокой теплопроводностью, очень быстро охлаждается и теряет свою подвижность, в результате чего плохо заполняются наиболее глубокие, тонкие полости.

Способом литья под давлением могут быть изготовлены сложные фасонные отливки с точными размерами (до 5-го класса, а в отдельных случаях до 4-го и 3-го класса точности), с чистой поверхностью, с готовыми отверстиями, накаткой, резьбой и надписями [3].

Изготовленные этим способом заготовки настолько приближаются по своей конфигурации, чистоте и точности к готовой (обработанной) детали, что в большинстве случаев отпадает необходимость в механической обработке или последняя сводится к доводке размеров на отдельных участках [4].

После заполнения пресс-формы металлом на поршень многократно увеличивается давление. Материал испытывает такое воздействие до того момента, пока не затвердеет. Благодаря давлению:

• увеличивается плотность заготовки;
• улучшаются механические характеристики отливки;
• исключается образование усадочных дефектов;
• повышается качество отливки;
• снижается риск появления брака;
• растет чистота поверхности металлической детали

Усилие прессования определяется в зависимости от требований, предъявляемых к прочностным характеристикам детали: чем выше второй параметр, тем больше должно быть давление. Данный показатель также зависит от типа сплавов:

• алюминиевые прессуются под давлением 40-200 МПа;
• на основе магния — 40-180 МПа;
• цинковые — 10-50 МПа

Чем толще стенка изготавливаемой детали, тем выше должно быть давление при кристаллизации [4].

К достоинствам литья под давлением относится следующее:

• детали получаются с низкой шероховатостью и высокой точностью исполнения;
• детали не требуют механической обработки после окончания прессовки;
• процесс можно полностью автоматизировать;
• процесс отличается высокой производительностью.

К недостаткам данной технологии относят сложность и высокую стоимость оборудования, необходимого для литья под давлением.

Поэтому этот метод изготовления деталей не применяется при мелко- и среднесерийном производстве.

Также данную технологию не используют при литье тугоплавких металлов (плавятся при температуре выше, чем сталь). Кроме того, такой метод не подходит для создания крупных отливок из-за неравномерного затвердевания материала. 

Достижение цели постоянного повышения качества изделий способствует интенсивному переходу на технологический уклад шестого уровня, сокращает сроки проектирования и позволяет подобрать оптимальные параметры процессов механической обработки заготовок, что является важнейшими требованиями, предъявляемые к разработке технологических процессов. Разработка и внедрение современных систем автоматизированного проектирования (САПР) позволяет решать эти проблемы в большинстве случаев, когда технолог самостоятельно принимает решение о выборе тех или иных режимов обработки, руководствуясь собственным опытом [5].

Исследования проводятся в соответствии со следующими направлениями научной деятельности, которые развиваются на кафедре “Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении” ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»: прогрессивные технологии и оборудование машиностроительного производства; выбор, создание новых и адаптация интеллектуальных обучающих систем автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки и сборки; разработка методов и способов повышение качества обработки деталей из металлов [6].

Список литературы:

1. В. А. Скрябин, А. Н. Машков, Ю. И. Просвиpнин. Пpoцeссы и операции формообразования. ПГУ – Пенза 2013, - 119 с.
2. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технологий литейного производства. М., «Машиностроение», - Ленинград 1974,  - 472 с.
3. Беккер М.Б., Литье под давлением. «Машиностроение», - Москва 1990, - 400 с.
4. Никифоров В.М., Технология металлов и других конструкционных материалов. Политехника, - Санкт-Петербург, - 383c.
5. Алтунин, К. А. Концепция создания системы автоматизированного проектирования процессов резания в технологии машиностроения / К. А. Алтунин, М. В. Соколов, В.Г. Однолько – Монография: Тамбов : Студия печати Павла Золотова, 2018 – 213 с.
6. Алтунин, К. А. Структура и адаптация модели представления знаний процесса токарной обработки : монография / К. А. Алтунин, М. В. Соколов, Р. В. Дякин. – Тамбов : Студия печати Павла Золотова, 2017. – 104 с.