RU2746073C1 - Способ литья под давлением - Google Patents

Способ литья под давлением Download PDF

Info

Publication number
RU2746073C1
RU2746073C1 RU2019143531A RU2019143531A RU2746073C1 RU 2746073 C1 RU2746073 C1 RU 2746073C1 RU 2019143531 A RU2019143531 A RU 2019143531A RU 2019143531 A RU2019143531 A RU 2019143531A RU 2746073 C1 RU2746073 C1 RU 2746073C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
working chamber
pressure
mold
molten metal
Prior art date
Application number
RU2019143531A
Other languages
English (en)
Inventor
Анвар Юсуфович Боташев
Original Assignee
Анвар Юсуфович Боташев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анвар Юсуфович Боташев filed Critical Анвар Юсуфович Боташев
Priority to RU2019143531A priority Critical patent/RU2746073C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2746073C1 publication Critical patent/RU2746073C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/02Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области литейного производства. Способ литья под давлением включает заливку расплавленного металла в рабочую камеру (2), соединенную каналом (4) с пресс-формой (3), подачу сжатого газа в рабочую камеру и вытеснение под давлением газа расплавленного металла из рабочей камеры в пресс-форму. Расплавленный металл в рабочую камеру заливают при закрытом канале. Верхнюю часть рабочей камеры наполняют сжатым инертным газом, после чего газ подвергают нагреву при постоянном его объеме. Нагрев газа осуществляют за счет теплообмена с расплавленным металлом. При этом увеличение температуры газа сопровождается повышением его давления. При достижении давления газа заданной величины открывают клапан (5) и сообщают рабочую камеру с пресс-формой. Под давлением газа расплавленный металл вытесняется из рабочей камеры в пресс-форму. После заполнения пресс-формы и завершения процесса кристаллизации металла в ней сжатый газ выпускают из рабочей камеры, закрывают канал клапаном и извлекают отлитую деталь из пресс-формы. Обеспечивается расширение технологических возможностей способа литья под давлением, осуществляемого давлением газа. 3 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургического машиностроения, в частности к литью под давлением, и может быть использовано для изготовления деталей из цветных металлов и сплавов.
Известен способ литья под давлением, заключающийся в том, что в рабочую камеру заливают расплавленный металл и под действием давления его вытесняют из рабочей камеры в формообразующую полость пресс-формы (Технология металлов/ Б.В. Кнорозов, Л.Ф. Усова, А.В. Третьяков и др. - М: Металлургия, 1974. - с. 347). Вытеснение расплавленного металла из рабочей камеры чаще всего производятся под действием поршня, перемещающегося давлением жидкости. Это существенно усложняет конструкцию устройства, осуществляющего литье под давлением. Усилие, необходимое для вытеснения жидкости из рабочей камеры, проще создать давлением газа.
К заявляемому объекту наиболее близким объектом является способ литья под давлением, включающий заливку расплавленного металла в рабочую камеру, соединенную каналом с пресс-формой, подачу сжатого газа в рабочую камеру и вытеснение под давлением газа расплавленного металла в пресс-форму. Данный способ осуществляется при помощи компрессорных машин для литья под давлением (Литье под давлением/ М.Б. Беккер, М.Л. Заславский, Ю.Ф. Игнатенко и др. - М.: Машиностроение, 1990. с. 8, рис. 1.4 ж).
Недостаток известного способа литься под давлением заключается в том, что давление газа на расплавленный металл имеет сравнительно небольшую величину. Поэтому это давление не обеспечивает качественное заполнение формообразующих полостей пресс-формы при изготовлении деталей сложной формы. В этой связи этот способ литья используется в основном для литья заготовок. Это существенно ограничивает технологические возможности способа литья под давлением газа, то есть сужает сферу применения компрессорных машин для литья под давлением.
Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа литья под давлением, осуществляемого давлением газа.
Технический результат изобретения достигается тем, что способ литья под давлением включает заливку расплавленного металла в рабочую камеру, соединенную каналом с пресс-формой, подачу сжатого газа в рабочую камеру и вытеснение под давлением газа расплавленного металла из рабочей камеры в пресс-форму. При этом газ подают в рабочую камеру в закрытом положении канала, соединяющего рабочую камеру с пресс-формой, после чего газ подвергают нагреву путем теплообмена с расплавленным металлом до достижения давления газа заданной величины, а затем открывают упомянутый канал и осуществляют заполнение пресс-формы расплавленным металлом.
На фиг. 1 и 2 показаны схемы осуществления данного способа литья под давлением, а на фиг. 3 представлена схема устройства, реализующего данный способ. Предлагаемый способ литья под давлением осуществляется при помощи расположенной в корпусе 1 рабочей камеры 2 и разъемной пресс-формы 3, соединенные между собой каналом 4, который запирается клапаном 5. В рабочую камеру 2 заливают расплавленный металл 6 при закрытом положении канала 4 (фиг. 1). Затем верхнюю часть рабочей камеры 2 наполняют сжатым инертным газом, например аргоном, после чего газ подвергают нагреву при постоянном его объеме. Нагрев газа осуществляется за счет теплообмена его с расплавленным металлом. При этом увеличение температуры газа сопровождается повышением его давления. При достижении давления газа заданной величины открывают клапан 5 и сообщают рабочую камеру 2 с пресс-формой 3. При этом под давлением газа расплавленный металл вытесняется из рабочей камеры 2 в пресс-форму 3 (фиг. 2). После заполнения формообразующей полости пресс-формы 3 и завершения процесса кристаллизации металла в ней сжатый газ выпускают из рабочей камеры 2 и закрывают канал 4 клапаном 5. Затем из разъемной пресс-формы извлекают отлитую деталь.
Для оценки изменения температуры газа и расплавленного металла в процессе нагрева газа запишем уравнение теплового баланса
Figure 00000001
где ρг, ρм - плотности газа и расплавленного металла соответственно, кг/м3;
Vг, Vм - объемы газа и расплавленного металла, м3;
Сг, См - удельные теплоемкости газа и расплавленного металла, кДж/ (кг*Н);
Δtг, Δtм - изменения температуры газа и металла °С.
Будем считать, что объемы газа и расплавленного металла одинаковы, т.е. Vг=Vм. Тогда из уравнения теплового баланса получим
Figure 00000002
Удельные теплоемкости газа и металла существенно не отличаются, а их плотности отличаются более 20 раз. Поэтому в процессе нагрева газа температура расплавленного металла снижается незначительно.
В процессе нагрева газа его объем не изменяется, поэтому давление газа изменяется пропорционально его абсолютной температуре, т.е.
Figure 00000003
где Рн, Рк - начальное и конечное давления газа, Па;
Тн, Тк - начальная и конечная абсолютные температуры газа, К.
Отсюда получим зависимость для определения конечного давления газа
Figure 00000004
Из этой зависимости видно, что давление на расплавленный металл увеличивается в несколько раз в процессе нагрева газа.
Примеры осуществления предлагаемого способа.
Пример 1. Литье под давлением детали из алюминия.
Температура плавления алюмения составляет 660°С. Согласно справочным данным для алюмения
ρм=2680 кг/м3, См=0,92 кДж/(кг*К).
В рабочую камеру заливают расплав алюминия температурой около 700°С, затем подают аргон давлением 10 МПа. Температура аргона соответствует температуре окружающей среды. Примем ее равной 20°С, тогда начальная абсолютная температура аргона составляет Тн=20+273=293 К. Удельная теплоемкость аргона Сг=0,519 кДж(кг*К). При давлении 10 МПа и температуре 20°С плотность аргона ρг=180 кг/м3.
При температуре расплава 700°С газ может быть нагреть до 650°С, при этом абсолютная температура газа Тк=650+273=923 К. Тогда приращение температуры газа Δtг=650-20=630°С.
Подставляя выше приведенные данные в зависимость (2) получим
Figure 00000005
Следовательно, в процессе нагрева аргона температура расплава уменьшается всего на 21,9°С.
Определим изменения давления газа в процессе его нагрева по зависимости (3):
Figure 00000006
Следовательно, давление газа увеличивается более, чем в 3 раза. Исходя из найденного значения давления, при достижении в рабочей камере давления газа 30 МПа открывают канал, соединяющий рабочую камеру с пресс-формой. При этом под давлением газа расплав алюминия вытесняется из рабочей камеры в полость пресс-формы.
Пример 2. Литье под давлением детали из меди.
Температура плавления меди составляет 1084°С. Для меди ρм=8900 кг/м3, См=0,4 кДж / (кг*К). В рабочую камеру заливают расплав меди температурой 1120…1130°С, затем подают аргон давлением 15 МПа и температурой 20°С (Тн=293 К). При таких значениях давления и температуры плотность аргона ρг=270 кг/м3. При температуре расплава 1120°С аргон может быть нагреть до 1000°С (Тк=1273 К). Тогда приращение температуры газа составит Δtг=1000-20=980°С.
Подставляя эти значения параметров в зависимость (2), получим:
Figure 00000007
Следовательно, в процессе нагрева газа температура расплава меди уменьшается всего на 36,6°С.
По зависимости (3) определим давление газа к концу процесса его нагрева
Figure 00000008
Следовательно, давление газа увеличивается более, чем в 4 раза. Исходя из найденного значения давления, при достижении в рабочей камере давления газа 60 МПа открывают канал, соединяющий рабочую камеру с пресс-формой, в результате чего расплав меди вытесняется из рабочей камеры в полость пресс-формы
Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства, схема которого представлена на фиг. 3. Устройство содержит корпус 1, в котором расположена рабочая камера 2, соединенная с разъемной пресс-формой 3 каналом 4, запираемым клапаном 5. В рабочей камере 2 содержится расплав металла 6. Конец клапана 5 расположен в цилиндрической полости 7, выполненной в крышке 8 рабочей камеры 2. Крышка 8 присоединена к корпусу 1 винтами 9. На крышке 8 установлены впускной клапан 10, выпускной клапан 11 и датчик давления 12. Для заливки в рабочую камеру 2 расплавленного металла в крышке 8 имеется отверстие 13, закрываемое заглушкой 14.
Корпус 1 соединен с основание 15 при помощи двух плит 16 и винтов 17. В основании 15 расположен рабочий цилиндр 18 с поршнем 19. Пресс-форма 3 располагается между торцом поршня 19 и корпусом 1. Пресс-форма 3 снабжена предельным клапаном 20, который автоматически закрывается при достижении определенного давления в полости пресс-формы 3.
Устройство снабжено также баллоном 21 со сжатым инертным газом, например аргоном. Баллон 21 соединен с впускным клапаном 10, выпускным клапаном И и полостью 7 трубопроводами, в которых установлены регулятор давления 22 и электропневматические клапаны 23,24,25.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В исходном положении устройства под действием давление жидкости, подаваемого в рабочий цилиндр 18, поршень 19 прижимает пресс-форму 3 к корпусу 1. Полость пресс-формы 3 через предельный клапан 20 вакуумируется. При открытии электропневматического клапана 25 сжатый газ из баллона 21 поступает в полость 7. Под давлением газа клапан 5 перемещается и закрывает канал 4, соединяющий рабочую камеру 2 с пресс-формой 3. Одновременно открывается электропневматический клапан 24, и газ из баллона 21 подается к выпускному клапану 11, что обеспечивает его закрытие. Затем через отверстие 13 в рабочую камеру 2 заливается расплавленный металл, после чего отверстие 13 закрывается заглушкой 14. После этого открывается электропневматический клапан 23, и в рабочую камеру 2 подается сжатый газ из баллона 21. Благодаря теплообмену с расплавом газ интенсивно нагревается, что сопровождается увеличением его давления. При достижении давления определенной величины датчик давления 12 выдает сигнал на отключение электропневматического клапана 25, и газ из полости 7 стравливается. При этом клапан 5 перемещается и открывает канал 4. Под действием давления газа расплав вытесняется из рабочей камеры 2 в пресс-форму 3. В процессе заполнения полости пресс-формы 3 предельный клапан 20 закрывается, предотвращая утечку расплава из пресс-формы. После заполнения полости пресс-формы 3 и кристаллизации расплавленного металла электропневматический клапан 24 отключается, что обеспечивает открытие выпускного клапана 11. При этом газ из рабочей камеры 2 выпускается. После этого рабочий цилиндр 18 сообщается на слив, и давление в нем падает. При этом пресс-форма 3 совместно с поршнем 19 под действием сил тяжести опускается. Затем пресс-форма 3 выводится из рабочей зоны устройства и из нее извлекается деталь.
В предложенном способе литья давление газа на расплав в 3…4 раза выше, чем в известном способе. Это дает возможность производить литьем под давлением газа не только литые заготовки, но и детали сложной формы, что существенно расширяет сферу применения данного способа литья.

Claims (1)

  1. Способ литья под давлением, включающий заливку расплавленного металла в рабочую камеру, соединенную каналом с пресс-формой, подачу сжатого газа в рабочую камеру и вытеснение под давлением газа расплавленного металла из рабочей камеры в пресс-форму, отличающийся тем, что газ подают в рабочую камеру с закрытым каналом, соединяющим рабочую камеру с пресс-формой, после чего газ подвергают нагреву путем теплообмена с расплавленным металлом до достижения давления газа заданной величины, а затем открывают упомянутый канал и осуществляют заполнение пресс-формы расплавленным металлом.
RU2019143531A 2019-12-20 2019-12-20 Способ литья под давлением RU2746073C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143531A RU2746073C1 (ru) 2019-12-20 2019-12-20 Способ литья под давлением

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143531A RU2746073C1 (ru) 2019-12-20 2019-12-20 Способ литья под давлением

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746073C1 true RU2746073C1 (ru) 2021-04-06

Family

ID=75353237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143531A RU2746073C1 (ru) 2019-12-20 2019-12-20 Способ литья под давлением

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746073C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU821053A1 (ru) * 1979-06-25 1981-04-15 Предприятие П/Я Р-6930 Установка дл лить с противодав-лЕНиЕМ
SU850297A2 (ru) * 1979-12-04 1981-07-30 Украинский Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательский Ин-Ститут Металлов Способ лить под регулируемымдАВлЕНиЕМ
SU1834098A1 (ru) * 1983-01-18 1995-09-27 Институт Прикладной Физики Способ изготовления отливок
RU98123202A (ru) * 1997-03-24 2000-09-27 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Способ изготовления армированной волокном детали из магния
RU2193945C2 (ru) * 2000-05-30 2002-12-10 Коростелев Владимир Федорович Способ изготовления металлических заготовок литьем под давлением и устройство для его осуществления
DE102006036369A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-14 Kahn, Friedhelm, Prof. Dr. Ing. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen durch integriertes Schmelzen, Gießen und Umformen
RU2593054C2 (ru) * 2013-09-16 2016-07-27 Мубеа Карбо Тех Гмбх Способ и устройство для изготовления металлической детали посредством использования приспособления для литья и формования

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU821053A1 (ru) * 1979-06-25 1981-04-15 Предприятие П/Я Р-6930 Установка дл лить с противодав-лЕНиЕМ
SU850297A2 (ru) * 1979-12-04 1981-07-30 Украинский Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательский Ин-Ститут Металлов Способ лить под регулируемымдАВлЕНиЕМ
SU1834098A1 (ru) * 1983-01-18 1995-09-27 Институт Прикладной Физики Способ изготовления отливок
RU98123202A (ru) * 1997-03-24 2000-09-27 Аэроспасьяль Сосьете Насьональ Эндюстриель Способ изготовления армированной волокном детали из магния
RU2193945C2 (ru) * 2000-05-30 2002-12-10 Коростелев Владимир Федорович Способ изготовления металлических заготовок литьем под давлением и устройство для его осуществления
DE102006036369A1 (de) * 2006-08-02 2008-02-14 Kahn, Friedhelm, Prof. Dr. Ing. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen durch integriertes Schmelzen, Gießen und Umformen
RU2593054C2 (ru) * 2013-09-16 2016-07-27 Мубеа Карбо Тех Гмбх Способ и устройство для изготовления металлической детали посредством использования приспособления для литья и формования

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6070643A (en) High vacuum die casting
US10118219B2 (en) Semisolid casting/forging apparatus and method as well as a cast and forged product
CN105073302B (zh) 铸造装置
US3016574A (en) Casting apparatus
CN106735086B (zh) 一种铸造装置
CN105880543B (zh) 一种定量浇注方法及定量浇注装置、成形装置
EP3170582A1 (en) Method and apparatus for molding objects made of aluminum, aluminum alloys, light alloys, brass and the like
US3874440A (en) Moulds for producing light alloy and other castings
RU2746073C1 (ru) Способ литья под давлением
JP2009512558A (ja) ダイカスト方法及びダイカスト装置
SU1287976A1 (ru) Способ лить под давлением и машина дл его осуществлени
CN109290545A (zh) 一种避免铸件产生气泡的卧式压铸机
CN111032249A (zh) 用于在压力下进行铸造的铸造设备
US20090166387A1 (en) Bottom Pour Ladle and Method of Transferring Liquid Metal with Same
US2411999A (en) Pressure extrusion molding
Iwata et al. Change in molten metal pressure and its effect on defects of aluminum alloy die castings
JPS5847262B2 (ja) 加圧鋳造方法
JPH1015656A (ja) 加圧鋳造方法及び装置
JP7172765B2 (ja) 鋳造装置および鋳造方法
CN207325913U (zh) 一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金薄壁铸件成型机
CN207914569U (zh) 一种铝合金车轮挤压铸造装置
US1214904A (en) Art of and apparatus for casting fluid metals.
KR20090099375A (ko) 다이캐스팅용 슬러리 주입온도 제어 시스템 및 그 제어방법
JPH0323051A (ja) 低圧鋳造装置
JPH07155924A (ja) ダイカスト鋳造機の給湯方法