Проектирование и производство литых заготовок - часть 41

138

Способом  ЛКД  изготовляют  простые  и  сложные  по  конфигурации  заго-

товки из чистых металлов и сплавов на основе алюминия, железа, магния, меди 
и цинка, используя для этой цели как специализированные, так и неспециали-
зированные гидравлические прессы и машины. 

Применяют  несколько  схем  процесса.  На  рис. 4.13 представлены  схемы 

поршневого прессования (а, б) и пуансонного прессования (в, г). 

При поршневом прессовании давление кристаллизующемуся расплаву пе-

редается через пуансон 1, перекрывающий открытую полость матрицы 2 и дей-
ствующий на верхний торец формирующейся отливки в течение времени, необ-
ходимого для ее затвердевания. 

 

 

Рис. 4.13. Кристаллизация под поршневом и пуансонном прессовании. 

 

При пуансонном прессовании (рис. 4.13, в, г) под действием выступающей 

рабочей  части  пуансона 1 незатвердевший  сплав  выдавливается  вверх  до  пол-
ного заполнения рабочей полости ПФ 2. 

ЛКД изготовляют отливки с толщиной стенки 2…100 мм, а также слитки 

диаметром 30…600 мм. Для ЛКД предпочтительны такие отливки, для которых 
могут быть использованы ПФ с неразъемной матрицей. Желательно, чтобы на 
наружных боковых поверхностях заготовок не было больших выступов и под-
нутрений. Вместе с тем на верхней полости детали, оформляемой пуансоном, и 
на нижнем торце, соприкасающимся с дном матрицы, возможны различные вы-
ступы и углубления, для выполнения которых в обычных условиях необходимо 
большое число операций фрезерования. 

В  результате  воздействия  давления  на  кристаллизующийся  металл  или 

сплав в отливках происходят структурные изменения (измельчение структуры), 
изменение состава и характера распределения фаз, повышение однородности в 
результате уменьшения  степени развития ликвационных процессов, равномер-
ное  распределение  неметаллических  включений  и,  как  следствие,  изменение 
внутреннего строения отливок и повышение физико-механических свойств. 

139

Отливки, полученные ЛКД, как правило, имеют литую структуру. В зави-

симости  от  состава  сплава,  давления,  температурных  режимов  и  других  пара-
метров  эта  структура  может  быть  транскристаллической  (с  зоной  столбчатых 
кристаллов по всему сечению), равновесной или смешанной. 

С  повышением  давления  прессования  (при  прочих  равных  условиях) 

структура  отливок  измельчается,  особенно  в  области  давлений 0,1…150 МПа, 
что  обусловлено  тепловыми  и  механическими  факторами,  а  также  условиями 
кристаллизации.  При  последующем  повышении  давления  измельчение  струк-
туры продолжается, но в меньшей степени, чем в первой области давлений. 

Измельчение структуры и устранение газоусадочной пористости приводят 

к повышению физико-механических свойств. В табл. 4.41. приведены свойства 
сплава АЛ25 при литье в кокиль и ЛКД. 

Таблица 4.41. 

Механические свойства сплава АЛ25. 

ЛКД при P

н

, МПа 

Свойства сплава 

Литье в кокиль 

100 200 

в

σ

, МПа 

200 215  245 

δ , % 

0,5 1,3  1,5 

Жаропрочность

300

100

δ

, 

МПа 

50 65  80 

Износостойкость (убыль 

массы за 1 ч),% 

0,7 0,59  0,49 

 

Освоено ЛКД композиционных сплавов. В качестве металлической основы 

используют главным образом алюминиевые сплавы, а в качестве неметалличе-
ских наполнителей – графит, карбид кремния и др. 

 

4.9.2. Технико-экономические показатели процесса. 

Припуски  на  обработку  зависят  от  габаритных  размеров  и  конфигурации 

отливок и составляют 0,5…5 мм. При литье заготовок для деталей, к которым 
предъявляют  требования  по  герметичности,  допускается  увеличение  припуска 
со стороны дна отливки, но не более чем в 2…3 раза. 

Поверхности  втулок  имеют  малую  шероховатость  и  поэтому  величина 

припусков незначительная (табл. 4.42).  

Таблица 4.42. 

Припуски (мм) на диаметры втулок на обработку резанием. 

Сплавы отливок 

Элемент отливки 

Алюминиевые и цинко-

вые 

медные 

Диаметр: 

наружный 

0,6-0,8 1,0-1,5 

внутренний 0,5-0,6  0,8-1,0 

высота 0,6-1,0 1,0-1,2 

 

140

Эти  припуски  назначают  на  размеры  в  том  случае,  если  на  рабочих  по-

верхностях  ПФ  отсутствуют  следы  трещин  разгара.  При  образовании  трещин 
припуски увеличивают на 0,5 мм. 

Уклоны назначают сверх припуска. Кроме того, по высоте отливок преду-

сматривают  допуск +2,0 

÷

 -0,5 мм  для  компенсации  неточности  дозирования 

расплава. 

В табл. 4.43 приведены припуски на обработку резанием в зависимости от 

точности размеров отливок, изготовленных ЛКД. 

Таблица 4.43. 

Припуски на сторону (мм) на обработку резанием. 

Сплавы отливок 

Алюминиевые и цинковые 

медные 

Класс точности отливок 

Наибольший 

габаритный 

размер отлив-

ки, мм 

3 4 5 3 4 5 

До 100 

0,5 

0,8 

1,0 

0,8 

1,0 

1,2 

100-150 0,8 1,0 1,2 1,0 1,2 1,5 
150-250 1,2 1,5 2,0 1,5 2,0 2,0 
250-400 1,5 2,0 2,5 2,0 2,0 2,5 
400-650 2,0 2,5 3,0  -  -  - 

 
На наружных поверхностях отливок предусматривают уклоны в направле-

нии движения при извлечении из ПФ. Уклоны назначают в зависимости от га-
баритных размеров, которые колеблются от 0

°

 до 0,5

°

. 

Литейные  уклоны  по  внутреннему  контуру  полостей  отливок  зависят  от 

глубины полости, табл. 4.44.  

Таблица 4.44. 

Уклоны на внутренних поверхностях отливки. 

Уклон (

°

) внутренней поверхности отливки при 

использовании пуансона 

Глубина внутренней 

полости отливки, мм 

без съемника 

со съемником 

До 30 

2,5 

0,50 

31-50 3,5  0,75 
51-80 4,0  1,50 

81-110 5,0  1,75 

Св.110 5,0  2,0 

 
Преобладающая толщина стенок отливок из алюминиевых сплавов должна 

быть  не  менее 2 мм,  из  медных – не  менее 3 мм,  а  у  отливок  типа  втулок  из 
алюминиевых и медных сплавов – не менее, соответственно, 3 и 5 мм. 

ЛКД рекомендуется использовать для изготовления следующих отливок: с 

повышенными требованиями по плотности и герметичности; поршней двигате-
лей внутреннего сгорания, гидро- и пневмоцилиндров; из композиционных ма-
териалов и сплавов, малотехнологичных в обычных условиях литья и т.п. 

141

При ЛКД (в сравнении с другими способами  литья) достигается  повыше-

ние прочностных свойств сплавов на 15…30% и пластичности в 2…4 раза. 

Внедрение ЛКД требует определенных капитальных затрат на приобрете-

ние  прессового  оборудования,  текущих  расходов  на  его  обслуживание  и  ре-
монт. Возрастают в большинстве случаев затраты на технологическую оснаст-
ку. Изменение тех или иных затрат в общем случае индивидуально и зависит от 
материала отливки, ее конфигурации и уровня предъявляемых требований. 

Рассмотрение технико-экономических показателей 300 деталей из алюми-

ниевых и медных сплавов, изготовление отливок для которых было переведено 
на  ЛКД  вместо  одного  из  ранее  применяемых  способов  (литья  в  кокиль,  цен-
тробежного литья, ковки, горячей объемной штамповки), позволило определить 
экономию и дополнительные затраты по отдельным статьям. 

Так, получена экономия, %: 17 на материалах, топливе и электроэнергии; 1 

на изготовлении отливки; 1,3 на обработке резанием; 3 на снижении брака от-
ливок; 1 на  транспортных  и  прочих  расходах.  Дополнительные  затраты  на 
амортизацию  и  текущий  ремонт  оборудования  составили 4,6 %; на  изготовле-
ние технологической оснастки 0,4% [34]. 

Производительность способа ЛКД при изготовлении поршней – 400 отли-

вок в смену на одном прессе. 

При переходе с литья в кокиль на ЛКД в несколько раз увеличился коэф-

фициент использования металла, примерно в 2 раза снизилась стоимость отлив-
ки, на 10…15% уменьшился объем обработки резанием. 

 

Контрольные вопросы 

 

1. 

Как осуществляется литье с кристаллизацией под давлением? 

2. 

Каковы технико-экономические показатели литья с кристаллизаци-

ей под давлением? 

3. 

Для получения каких отливок применяется литье с кристаллизаци-

ей под давлением? 

 

4.10. Центробежное литье 
4.10.1. Сущность и особенности процесса 

При центробежном литье сплав заливают во вращающиеся формы; форми-

рование  отливки  осуществляется  под  действием  центробежных  сил,  что  обес-
печивает высокую плотность и механические свойства отливок. 

Центробежным  литьем  отливки  изготовляют  в  металлических,  песчаных, 

оболочковых формах и в формах для литья по выплавляемым моделям на цен-
тробежных машинах с горизонтальной или вертикальной осью вращения. 

Металлические  формы  изготовляют  из  чугуна  и  стали.  Толщина  формы 

обычно в 1,5…2 раза больше толщины отливки. В процессе литья формы сна-
ружи охлаждают водой или воздухом. На рабочую поверхность формы наносят 
теплозащитные  покрытия  для  увеличения  срока  их  службы.  Перед  работой 
формы подогревают до температуры 200

°

С.