Технология литья автомобильных деталей из модифицированных силуминов

На одном из предприятий концерна «Узавтопром» отливки различных деталей двигателей автомашин изготавливаются из высококремнистых алюминиевых сплавов с содержанием кремния более 10 %. Изготавливаются детали крышки корпусов, компрессоров и другие детали с толщиной стенки отливок от 1 до 6 мм. Литьем под давлением получают детали массой от нескольких граммов до десятки килограммов, причем большинство деталей сложной конфигурации. Этот способ по точности размеров, чистоте поверхности отливок, по производительности значительно выше других способ изготовления отливок. Большой выбор машин литья под давлением, качественные пресс-формы дают возможность получат сложные отливки типа блоке цилиндров автомобилей. Отливки можно получат с готовыми отверстиями, резьбой, цифрами и надписями.

При этом способе жидкий металл поступает в пресс-форму перед заливкой металла нагревают до температуры 700–750⁰С и охлаждают водой во время заливки [1]. Литьем под давлением можно получать заготовки с максимальным приближение по массе и размерам к готовой детали.

В машинах литья под давлением усилие запирание форм должно быть в 10–20 раз больше усилия запрессовки литья в форму. Высокое усилие запирания является главной характеристикой машин литья под давлением [2].

При литье под давлением обеспечивается высокий коэффициент использования металла и получаемые детали в массовом производстве по себестоимости ниже, чем при изготовлении их другими способами литья.

В отличии от способа литья в кокиль поверхность пресс-формы при литье под давлением не имеет покрытия. На машинах с горячей камерой, камера прессования располагается в тигле литьевой машины.

Для измельчения зерна алюминиевый сплав модифицируется, в жидкий расплав добавляются соли натрия. Введение в расплав натрия осуществляется при взаимодействии смеси солей модификатора с расплавом по реакции [3]:

3NaF+Al=AlF₃+3Na

при модифицировании двойным флюсом:

67 % Na и 33 % NaCl

62,5 % NaCl+25 % NaF и 12–14 % KCl

В нашем случае модифицируется универсальным флюсом 31–63 % NaCl; 24–26 % NaF; 12–14 % KCl, количество добавляемого модификатора 2 %, модифицирование производится при температуре 720–740^оС, сопровождается угаром элементов и насыщением сплава алюминия газами.

Механические свойства сплава зависят от химического состава, технологии модифицирования, способа литья, термической обработки. Получаемый алюминиевый сплав обладает высокой пластичностью, прочностью, по сравнению с другими алюминиевыми сплавами. Структура получаемых алюминиево-кремниевых сплавов состоит из мелкозернистой эвтектики c прочностью порядка 135–145 МПа. После модифицирования сплав имеет более высокую износостойкость, обрабатываемость резанием, достаточные литейные и коррозионостойкостные свойства.

Плавка сплавов производится в 5 тонных газовых алюминиевоплавильных печах. Химический состав выплавляемого алюминия: Si — (10–13) %; Mg — (0,3–0,5) %; Cu — (1,0–1,2) %; Mn — (0,3–0,4) %. Шихта для плавки алюминиевых сплавов состоит 60 % первичных чушковых сплавов алюминия, остальное бракованные отливки, литники, выпары, облой и другие виды отходов собственного производства. Перед началом плавки газовая печь тщательно очищается от остатков предыдущей плавки и следов расплава. Загрузка шихтовых материалов производится сверху, печь закрытая, перед плавкой нагревается до 650–700^оС и жидкий металл заливается в тигель машины литья под давлением, где температура металла поддерживается не ниже 700^оС с помощью электроподогрева.

После плавки и модифицирования качество модифицирования определяется по излому технологической пробы.

Для обеспечения высокой точности и качества отливок принята технология изготовления их в машинах литья под давлением с вертикальной камерой прессования. При этом способе жидкий металл поступает в пресс — форму под давлением до 3000∙10⁵ Па, для обеспечения высоких требований по плотности, прочности и герметичности отливок [4].

В машине литья под давлением многие операции автоматизированы, как смазка пресс — формы, обрезка облоя, подача отливок в тару и другие. Производительность машины зависит от продолжительности затвердевания, охлаждения до температуры удаления отливки из пресс — формы и может достигать до 80 запрессовок в час.

Основным видом брака при литье под давлением является газовая пористость, в результате захватывания воздуха при высоких скоростях запрессовки металла в пресс-форму и усадочные раковины в тепловых узлах. Точность размеров отливок, получаемых литьем под давлением, зависит от точности изготовления пресс-формы. Усадки сплава, для алюминиевых сплавов примерно 0,4–0,5 %. Точность получаемых отливок 0,95 и выше к готовой детали по массе.

Литература:

1. Г. А. Косников Основы литейного производства издательство СПБГТУ, 2001с, 210с.
2. А. М. Липницкий Справочник книга рабочего-литейщика Лениздат. 1981г., 236с.
3. Гини Э. Ч., Зарубин А. М., Рыбкин В. А. Технология литейного производства, Специальные виды литья. М., Академа, 2005, 350 с.
4. Институт металловедения и технологии металлов БАН, Институт проблем литья АН УССР. Новое в литье с противодавлением. София, изд. Болгарский АН, 1978., 180 с.