ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ФАКТОРЫ,  ВЛИЯЮЩИЕ  НА  ВОЗНИКНОВЕНИЕ  БРАКА  ПРИ  ЛИТЬЕ  ПОД  ДАВЛЕНИЕМ

Чистов  Кирилл  Михайлович

магистрант  2  курса,  кафедра  автоматизации  технологических  процессов  и  производств,  Владимирский  Государственный  Университет  им.  Александра  Григорьевича  и  Николая  Григорьевича  Столетовых,  РФ,  г.  Владимир

Email :  losingsux@mail.ru

Коростелев  Владимир  Федорович

научный  руководитель,  д-р  техн.  наук,  профессор,  заведующий  кафедрой  АТП,  Владимирский  Государственный  Университет  им.  Александра  Григорьевича  и  Николая  Григорьевича  Столетовых,  РФ,  г.  Владимир

На  Владимирском  электромоторном  заводе  производится  обширная  номенклатура  отливок,  к  которым  предъявляются  высокие  требования  по  качеству.

При  литье  под  давлением  характерными  видами  брака  являются:

·     газовая  пористость;

·     раковины;

·     неспаи;

·     «мороз»;

·     низкие  механические  свойства.

При  этом  по  результатам  статистического  анализа  видно,  что  переменными  технологическими  факторами,  от  которых  зависит  брак  отливок  являются:  температура  стенки  формы,  скорость  заполнения  формы,  давление  подпрессовки,  деформация  и  герметичность  формы.  Наибольшее  влияние  на  качество  отливок  оказывает  давление,  которое  передается  через  поршень  прессового  цилиндра  на  расплавленный  металл.

В  свою  очередь,  отклонение  давления  в  форме  от  заданного  значения  на  разных  стадиях  заполнения  формы  и  затвердевания  отливки  может  быть  вызвано  изменением  скорости  впрыска,  а  также  отклонением  температуры  формы  и  температуры  расплава  от  заданных  значений.  Важно  при  этом  отметить,  что  давление  должно  изменяться  с  учетом  следующих  стадий  процесса:

1.  Перекрытие  заливочного  отверстия  и  подъем  уровня  металла  в  камере  прессования  до  впускного  отверстия  в  полость  формы.  На  этой  стадии  скорость  минимальна,  а  давление  нарастает  до  значений,  не  превышающих  0,2—0,5  МПа,  скорость  порядка  0,1—0,3  м/с;

2.  Запрессовка.  На  этой  стадии  гидроцилиндр  развивает  максимальную  мощность,  разгоняет  прессующий  поршень  до  скоростей  порядка  20—50  м/с.  Давление  преодолевает  гидравлическое  сопротивление  питателя  и  достигает  значений  20—40  МПа;

3.  Подпрессовка.  Переход  в  режим  подпрессовки  зависит  от  момента  включения  клапана,  соединяющего  аккумулятор  с  прессующим  поршнем.  Момент  включения  клапана  устанавливается  по  программе. 

Таким  образом,  давление  зависит  от  большого  числа  факторов,  и  при  определенном  сочетании  различных  отклонений  параметров  от  предусмотренных  по  технологии,  может  привести  к  появлению  брака.

Поэтому  в  представленной  работе  предпринята  попытка  на  основе  экспериментальных  данных  и  с  учетом  перечисленных  факторов  осуществить  управление  процессом  в  режимах,  обеспечивающих  снижение  брака  отливок.

Рисунок  1.  Не  полностью  оформленная  металлом  отливка

Данный  эксперимент  начинался  в  режиме  с  минимальной  скоростью  прессования  (7,5  м/с)  и  давлением  подпрессовки  (1,4  МПа).  Использование  данного  режима  привело  к  неполному  оформлению  отливки  во  всех  ее  частях  (Рис.  1),  появление  на  отливке  такого  вида  брака,  как  —  «мороз»;  большого  количество  неспаев  различных  размеров  (Рис.  2).  Масса  отливки  составила  2,50  кг.

Рисунок  2.  Крупные  неспаи  на  отливке

Рисунок  3.  «Мороз»  и  неспаи  на  ребрах,  недолив  патрубка

При  увеличении  скорости  до  7,5  м/с  и  давления  подпрессовки  до  14  МПа,  брака  на  отливке  стало  меньше.  На  ребрах  отливки  виден  «мороз»  и  мелкие  неспаи.  А  на  крайней  части  отливки  (патрубок)  появился  недолив  (Рис.  3).  Также  следует  заметить,  что  масса  отливки  увеличилась  до  2,53  кг.

Следующим  этапом  эксперимента  было  уменьшение  скорости  прессования  до  минимума  (0,75  м/с)  и  увеличении  давления  подпрессовки  до  39  МПа.  В  данном  режиме  ближняя  часть  отливки  получилась  без  видимых  дефектов.  Но  патрубок,  за  счет  того,  что  жидкий  металл  не  успел  заполнить  эту  часть  пресс-формы,  не  оформлен  до  конца  (Рис.  4). 

Рисунок  4.  Недолив  патрубка

Не  добившись  нужного  результата,  следующей  ступенью  было  увеличение  скорости  прессования  до  11,2  м/с  и  одновременно  снижение  давления  подпрессовки  до  1,4  МПа.  В  данном  режиме  отливка  пролилась  полностью.  На  части  отливки,  которая  находится  к  литнику  ближе,  визуального  брака  не  видно.  Но  в  той  области  отливки,  которая  отдалена  от  литника  (патрубок)  виден  «мороз»  и  многочисленные  неспаи  (Рис.  5).

Рисунок  5.  Неспаи  и  «мороз»  на  патрубке

В  следующем  режиме  скорость  прессования  осталась  равна  11,2  м/с,  а  давление  подпрессовки  увеличилось  до  21  МПа.  В  результате  ближняя  часть  отливки  исполнена  полностью,  а  на  патрубке,  поялвился  неспай.  Также  на  патрубке  виден  «мороз»  (Рис.  6).

Рисунок  6.  Неспай  и  «мороз»  на  патрубке

При  увеличении  давления  подпрессовки  до  39  МПа  и  скорости  впрыска  равной  30  %  визуальный  брак  пропал;  отливка  пролита  полностью,  неспаи,  недоливы  отсутствуют  (Рис.  7).  Масса  отливки  составила  2,55  кг.

Рисунок  7.  Полностью  оформленная  отливка

Таблица  1.

Влияние  скорости  и  давления  на  появление  дефектов

Исходя  из  данных  результатов  можно  сделать  следующие  выводы:

1.  Недолив  исчезает  при  давлении  подпрессовки  21  МПа  и  скорости  впрыска  7,5  м/с.

2.  Мороз  и  неспаи  одинаково  чувствительны  к  давлению  и  к  скорости.  Этот  вид  брака  может  появиться  даже  при  незначительном,  но  одновременном  снижении  и  скорости,  и  давления. 

3.  Для  дальнейшего  и  более  глубокого  исследования  факторов,  от  которых  зависит  брак,  требуется  измерять  температуру  стенки  формы.