Пресс-формы для литья под давлением – часть 23

Исследование формоизменения обычно производится на опытных образцах различной формы. Стандартной методики испытаний еще нет, поэтому обобщение

! !

1 1 VII 1

I 1

in Р

Tnr

| 1 | 1 I 1

I

i i

| 1 ! XJ

i i

1 1

г! L

300 600 900 1200 Число циклов NT

Ь) i 10^мм/цикл Ш

[l | В 1

1 f

к 1 Я 1

]Li

i jt

foce^l

г; я!

ill

1IV

500 1000 1500 Число циклов N т

Рис. 40. Зависимость относительного изменения длины (а) и коэф­фициента роста (б) цилиндров (0 6 мм) из алюминия от числа циклов NT:ja — Тц=\0 ^Г 360° С; б—Тц = 10 430° С

имеющихся материалов чрезвычайно затруднено. Обычно изучается относи­тельное изменение длины образцов

8 = -^-, (86)

где А/ — приращение длины образца; I — длина образца, и коэффициент роста

(87)

Относительное изменение длины и коэффициента роста для образцов из алю­миния показано на рис. 40. Изменение образцов обычно происходит за четыре

периода (/—IV). В каждом периоде

Ь ‘ 4-

0

-8

-12

-16

-20 -24 -28

Рис. 41. Относительное изменение

200 300 Число циклов N т

3

свой коэффициент роста, что затруд­няет расчет формостойкости материа-

1у/

/ 2

л______

100 200 300 Число циклов N т

длины образцов различных

сталей при теплосменах, захваты­вающих a ^zt у-превращения:

1 — сталь Ст. З; 2 — сталь 40; 3 — сталь У8А; 4 — сталь У12А

Рис. 42. Увеличение толщины Ad образцов из конструкционных ста­лей в зависимости от числа циклов NT (нагрев в свинцовой ванне до 600—620° С, охлаждение в воде до 15—40° С):

1 — сталь У; 2 — сталь ХВ; 3 — сталь ХН; 4 – сталь ХНМ; 5 – сталь ХВМ

лов. Изменение длины образцов из углеродистых [31] и легированных [15] сталей показано на рис. 41 и 42. Исследование формоизменения на опытных образцах дает только общее представление о поведении материала при тепло – сменах, поэтому изучение смятия необходимо проводить непосредственно на пресс-формах.

25. ФОРМОСТОЙКОСТЬ ПРЕСС-ШОРМ

Методика экспериментального определения смятия пресс-форм приводилась в п. 23. В качестве материала отливок приняты сплавы: ЦАМ 4-3, АЛ2, Л К 80-ЗЛ, сталь 20Л. Для увеличения скорости смятия в качестве материала вкладышей (вставок) приняты сталь 45, медь марки Ml и латунь ЛС 59-1. При изготовлении отливок из стали испытано более 200 различных материалов вкладышей. При обработке результатов определений смятия вместо коэффициента роста приме­няли коэффициент смятия усм, вычисленный по формуле (89).

Результаты, полученные при определении толщины облоя (залива) и его высоты на отливках в зависимости от материалов отливок и вкладышей пресс – форм показаны на рис. 43, а изменение коэффициента смятия — на рис. 44. С повышением температуры плавления и заливаемых сплавов, применяемых для изготовления отливок, толщина и высота облоя на отливках увеличиваются.

При изготовлении отливок во вкладышах пресс-форм из стали 45 при литье сплавов ЦАМ 4-3 и АЛ2 смятия не было. Расчетная пластическая деформация и опытные толщины облоя, полученные при изготовлении отливок во вкладышах из меди Ml, приведены в табл. 88, из латуни ЛС 59-1 — в табл. 89 и из стали 45 — в табл. 90.

Отношение предела текучести к температурным напряжениям назовем крите­рием формостойкости материала

При П1 > 1 пластическая деформация не возникает, при П1<$ 1 пласти­ческая деформация возникает и тем больше, чем меньше указанное отношение, но следует иметь в виду, что температурные напряжения при подсчете учиты­вались минимальные. При подсчете максимальных температурных напряжений величина пластических деформаций может быть больше, чем в таблицах. С уве­личением пластической деформации величина облоя увеличивается.

За коэффициент смятия усм принято отношение толщины облоя к коли­честву циклов теплосмен NCM, т. е.

Уем = • (89)

iV см

На рис. 45 показано изменение толщины облоя в зависимости от материала вкладышей пресс-форм при изготовлении отливок из стали 20Л. Наиболее высо­кую формостойкость имеют сплавы типа ЦСДМ4 и ВМ1 на основе молибдена, которые до 1000 ц. т. имеют небольшое смятие. Высокопрочные сплавы на основе меди типа МКБ с твердостью НВ 285 также имеют небольшое смятие. На рис. 46 показано изменение коэффициента смятия сталей ЗХ2В8Ф и ЗХЗВ8К5Ф. Хроми­рование снижает коэффициент смятия. Введение в сталь 5% Со также способствует снижению смятия.

Изменение коэффициента смятия при изготовлении детали «звездочка» во вкла­дышах из различных материалов показано на рис. 47. Сплав ЦСДМ4 после 1500 ц. т. имел смятие 0,5 мм, сплав ЦСДМ после 1000 ц. т.—1 мм, а сплав МКБ после 1000 ц, т. — 1,5 мм. Периметр отливки (звездочки) был более 250 мм.

В табл. 91 приведено сравнение физико-механических свойств материалов вкладышей, величины возникающей пластической деформации и числа циклов теплосмен до появления облоя заданной величины при литье стали. Из приве­денных данных видно, что с увеличением пластической деформации формостой­кость материала понижается, т. е. число циклов теплосмен до толщины облоя v,5; 1; 1,5 и 2 мм уменьшается.

я в

•

1 2 }/

3

Y

1

—г

2

j /

ч 1

т 8оо о т то о ш воо

г

I

2

г

»

I

3 Ч – / /

Число циклов N т•

-1

2

Ж

1 3

0 00 80

0

Рис. 43. ^Изменение ^тол­щины и высоты облоя отливок в зависимости от числа циклов тепло­смен, материалов отливок и вкладышей пресс-форм. а — вкладыш из меди Ml; б — латуни ЛС59; в — стали 45:

1 — материал отливки сталь 20JI; 2 — латунь ЛК 80-3; 3 — сплав АЛ2; 4 — сплав ЦАМ 4-3

Число циклов N :

Рис. 44. Изменение коэффициента усм в зависимости от числа циклов теплосмен, материалов отливок и пресс-форм, а — материал вкладышей медь Ml; б — ла­тунь ЛС59; в — сталь 45

800 о т

Число циклов NT

/ — материал отливки сталь 20Л; 2 — латунь ЛК 80-3; 3 «= сплав АЛ2; 4 — сплав

ЦАМ 4-3

Показатель

Материал отливок

ЦАМ 4-3

АЛ2

Л к 80-3

Сталь 20Л

Тк в °С

260

377

463

\

600

А Т в °С

60

177

263

400

а-10~6 в мм/мм-град

17,5

17,9

18,1

18,4

Е в кГ/мм2

11 200

10 900

10 700

10 500

отн в кГ/мм2

11,7

34,5

51,0

76

ат в кГ/мм2

3

2,5

2

1,5

0,00078

0,00293

0,00458

0,00710

Толщина облоя в мм:

при 50 ц. т.

0,25

0,65

1,0

1,45

» 100 ц. т.

0,30

0,85

1,30

2,20

» 300 ц. т.

0,55

1,70

1,85

—

» максималь­

1,0

2,10

1.95

2,2

ных ц. т.

Примечание.

Здесь и в табл. 89 и 90 для материалов ЦАМ 4-3, AJ12 максимальное число циклов 1000 ц. т., для JIK 80-3 — 400, для стали 20Л — 100.

Таблица 89

Показатели

Материал отливок

ЦАМ 4-3

АЛ2

ЛК 80-3

Сталь 20Л

Тк в °С

268

400

500

625

АТ в °С

68

200

300

325

ак10~6 в мм/мм*град

19*5

20,0

20,2

20,7

Е в кГ/мм2

11 100

10 800

10 500

10 200

отн в кГ/мм%

14,8

43,0

62,0

89,0

от в кГ/мм2

13*9

10,0

1,7

0,5

е/гл

0,00013

0,00300

0,00575

0,00869

Толщина облоя в мм:

при 50 ц. т.

0,25

0,65

1,50

—

» 100 ц. т.

0,30

1,00

1,60

—

» 300 ц. т.

0,35

1,40

2,25

—

» максималь­

0,70

0,75

2,3 J

1,2

ных ц. т.

Показатели

Материал отливок

ЦАМ 4-3

АЛ2

Л к 80-3

Сталь 20Л

Тк в °С

303

465

548

800

А Т в °С

103

265

348

600

а-10~6 в мм/мм-град

13,1

14,3

14,7

14,0

Е в кГ/мм2

19 400

16 800

14 300

И 700

отн в кГ/мм2

25,6

63,6

73,0

98,6

аг в кГ/мм2

30,0

23,0

8,0

5,6

0,00000

0,00242

0,00455

0,00706

Толщина облоя в мм:

при 50 ц. т.

0,00

0,00

0,35

1,75

» 100 ц. т.

0,00

0,00

0,5

—

» максималь­ных ц. т.

0,5

2,2

Таким образом,.с увеличением числа циклов теплосмен с повышением тем­пературы плавления материалов, применяемых для изготовления отливок [22] и с увеличением пластической деформации материалов вкладышей пресс-форм

смятие увеличивается, а следовательно, увеличивается толщина и высота облоя на отливках.

Принципиальные направления уст­ранения смятия сводятся к выбору материала для изготовления вклады­шей и режимов литья, которые могли бы обеспечить при температуре кон­такта больший предел текучести, чем возникающие максимальные темпера­турные напряжения, т. е.

от > отн. (90)

200 ш боо

Число циклов N Т Рис. 45. Изменение толщины облоя при из готовлении отливок из стали 20JI в зависимости от числа циклов тепло­смен и материалов вкладышей:

1 — сплав на основе молибдена ВМ1; 2 — сплав МКБ; 3 — сталь ЗХ2ВК5Ф; 4 — сталь ЗХ2В8Ф; 5 — сплав на основе нио­бия ВН2

При литье цинковых сплавов это условие сравнительно легко выпол­няется за счет применения для изго­товления вкладышей стали ЗХ2В8Ф с закалкой и отпуском до HRC 50— 55. Но при выборе режимов термиче­ской обработки необходимо всегда подсчитывать максимальные темпера­турные напряжения в зависимости от принятых режимов литья. Необходимо помнить, что при литье даже цинковых сплавов в зависимости от механических свойств материалов вкладышей и ре­жимов литья может появиться пла­стическая деформация во вкладышах и облой на отливках. ,

При литье алюминиевых и магниевых сплавов соблюдать условие (90) зна­чительно сложнее, так как строгое выполнение режима литья при выбранных Т0 и Тф и оптимальных механических свойствах стали ЗХ2В8Ф, обеспечивающих