Правильный выбор конструкции формы и отливки определяет эффективность производства отливок литьем под давлением. Авторы предлагают следующий способ расчета конструкции формы и отливки, опираясь на опыт проектирования, накопленный на УМПО.
Расчет и выбор машины ЛПД можно проводить только после выполнения чертежа отливки и расчета литниковой системы.
Выбор машины проводится по необходимому усилию запирания, которое может быть определено по уравнению р3 = Fnpp, где р3- запирающее усилие машины, МПа; Fnp — общая площадь проекции на разъем отливок с литниковой системой, м2; р — удельное давление прессования, МПа.
Необходимое удельное давление прессования определяется по табл .34 (в разделе 3.2).
Площадь проекции отливки рассчитывается по формуле
где L — длина отливки, м; В — ширина отливки по плоскости разъема пресс-формы, м; Рлит — площадь литниковой системы, м2; Fnpом — площадь промывников, м2, Fnp ост — площадь пресс-остатка, м2.
Расчет усилия запирания в зависимости от удельного давления и проекции отливки подробно изложен в разделе 3.2.
После выбора машины нужно определить главные конструктивные размеры формы. Прежде всего определяют расположение отливок и литниковых систем относительно камеры прессования. На этой фазе проектирования определяют также расположение промывников и вентиляционных каналов. Исходя из этого определяются габариты вкладышей. На рис.31 показано расположение вкладышей, габаритные размеры вкладышей для машин с разным усилием запирания приведены ниже:
Вкладыши укрепляются в обоймах формы. Размеры обойм должны быть достаточными для размещения ползунов, гидравлических вытяжных стержней, направляющих штифтов и других деталей формы. Окончательные размеры вкладышей определяются также по типовому нормальному ряду заготовок.
При назначении размеров полости формы, оформляющей отливку, должна учитываться усадка сплава, которая в зависимости от количества стержней и конфигурации отливки может быть свободной, затрудненной и сильно затрудненной.
Воздух, который находится в полости формы и в камере прессования, а также газы, выделяющиеся из жидкого металла и смазок, должны по возможности, быстро удаляться из полости формы. Отвод воздуха происходит через вентиляционные каналы, расположенные в разъеме форм, а также между подвижными и неподвижными деталями формы.
Качество отливки в существенной мере зависит от выбора и поддержания температуры формы во время ее эксплуатации. При низкой температуре возникают такие виды брака, как незаполнение формы, неспай и ’’мороз”. Если температура формы излишне высокая, то возможны утяжины в местах скопления материала и вздутия, чаще всего у горячих стержней.
Оптимальную температуру формы поддерживают охлаждением или (реже) нагревом. Температура формы зависит от температуры заливки и применяемого литейного сплава.
Для охлаждения форм в них сверлят охлаждающие каналы обычно диаметром 6-10 мм и шлангами соединяют с охлаждающей водой или другими средствами охлаждения. Каналы сверлят на глубине 15-20 мм от поверхности форм. Если канал переходит через полость контакта деталей, то в том месте ставятся переходные трубочки.
Рекомендуемые температуры формы (°С) для горячекамерных (1) и холоднокамерных (2) машин приведены ниже:
Наиболее интенсивно охлаждаются места скопления расплава, а также большие стержни, которые в этом случае делаются пустотелыми. Величины форм и отливок подбираются так, чтобы жидкий металл при нормальном цикле работы подогревал форму, а поддержание температуры осуществлялось за счет ее охлаждения. Если отливки малы, а теплосодержание формы велико, то необходим подогрев формы.
Выбор интервалов для форм литья под давлением оказывает самое большое влияние на экономичность процесса. Качество этих мате* риалов определяет стойкость формы. Известно, что изготовление формы очень дорого и трудоемко. Стали, которые служат для изготовления оформляющих вкладышей и других деталей, соприкасающихся с жидким металлом, должны обладать стойкостью против химического воздействия расплава, стойкостью против изменения размеров после термической обработки, высокими прочностью и ударной вязкостью при высоких температурах, низким коэффициентом теплового расширения, высокой теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью.
При этом установлено, что наибольшее влияние на стойкость форм литья под давлением оказывает теплопроводность стали. Применяемые до сих пор вольфрамовые стали имеют пониженную теплопроводность. Значительное повышение стойкости пресс-форм достигается при применении молибденовых сталей, которые имеют хорошую теплопроводность.
