1.2 Поршневая пара машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования

Поршневая пара является важнейшим узлом машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования. Поршневая пара представляет собой неподвижной камеры прессования и подвижного пресс-поршня (рисунок 8 и рисунок 9).

Неподвижная камера прессования представляет собой полый цилиндр, размеры и материал камеры прессования исходя от конструкции и серии МЛПД. Неподвижная часть с помощью плиты крепится к прессующему блоку машины литья под давлением с холодной горизонтальной камерой прессования. Неподвижная камера прессования выполняет роль проводника (канала) пресс-поршня производящего запрессовку расплав.

Рисунок 8 – Неподвижная камера

прессования машины

литья под давлением

с холодной горизонтальной

камерой прессования.

Подвижного часть поршневой пары является пресс-поршня, представляющий собой цилиндр, размеры и материал пресс-поршня исходя от конструкции и серии МЛПД. Пресс-поршень крепиться на гидравлической силовой установке МЛПД. Пресс-поршень выполняет задание прессования, производя запрессовку расплава по камере прессования.

Рисунок 9 – Пресс-поршень

машины литья под давлением

с холодной горизонтальной

камерой прессования.

В зарубежной и отечественной промышленности применяют преимуще­ственно хромовольфрамованадиевые и хромомолибденованадиевые стали марок: 4Х5МФ, 4Х5МВФ, 6Х4М5В6Ф2.

При изготовлении в зарубежной и отечественной промышленности для изготовления вкладышей пресс-форм применяется преимущественно сталь марки ЗХ2В8Ф или эта же сталь, но с дополнительным легированием кобальтом от 2 до 5%, а в некоторых случаях с добавкой никеля до 3%.

При изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов в зару­бежной промышленности применяются хромомолибденованадиевые стали типа 4Х5МФС и 4Х5МФ1С, а в отечественной — хромовольфрамованадиевые.

Недостатками поршневой пары изготавливаемые из стали является:

1. Недостаточной стойкостью сталей;

2. Заклинивания пресс–поршня во время движения;

3. Дорогостоящие мартенсито-стареющие стали;

4. Существенные затраты на ремонтно – восстановительные работы, а также изготовление или приобретение новых деталей поршневой пары [1].

1.2.1 Варианты конструкции поршневой пары

На данный момент известны следующие пути решения проблемы возникающие при эксплуатации поршневой пары для МЛПД с холодной горизонтальной камерой прессования: конструктивные, замена материала и способ изготовления пресс-поршня.

Распространённым решением проблем связанных с поршневой парой во время эксплуатации рабочего цикла является конструктивное решение. Известные следующие конструкции пресс-поршней для МЛПД с холодной горизонтальной камерой прессования:

Патент прессующий поршень машины литья под давлением [6]

Известен пресс - поршень этих машин, содержащий соединенный со штоком наружной резьбой хвостовик корпуса с конусным наружной передней частью, охваченного навернутым кольцом - втулкой с конусным в передней части отверстием и продольными прорезями, закрытыми с его заднего торца, с которого выполнены на нем под ключ лыски, закрытые с его переднего торца; кроме того, с конца хвостовика корпуса образована полость под трубку, установленную в ней с зазором для циркуляции хладагента, обеспечивающего отвод тепла от пресс - поршня при работе.

Его недостатки: значительная длина корпуса из-за хвостовика, ввернутого в шток, и поэтому повышенный расход металла на его изготовление; отсутствие герметизации резьбового соединения хвостовик корпуса - шток и попадание по этому соединению хладагента - воды в камеру прессования от перемещающегося по ней пресс - поршня со штоком при работе, что увеличивает пористость получаемых отливок; неэффективное охлаждение корпуса в зоне пересечения его переднего торца и боковой поверхности вследствие значительной толщины стенок от дна его полости до этой зоны; отсутствие идеального теплового контакта между поверхностями корпуса и кольца - втулки, увеличивающего там термосопротивление и перегрев последнего с ускоренным износом его; попадание в прорези кольца - втулки сплава и соединение его с корпусом исключает вращение этого кольца, что делает неремонтопригодным такой пресс - поршень; попадание сплава в резьбовое соединение гайка - корпус затрудняет сворачивание ее с корпуса.

Патент, прессующий узел машины литья под давлением [7]

Сущность изобретения: пресс-поршень машины содержит внутреннюю полость под переднюю часть штока, наружную боковую поверхность головку в виде усеченного конуса, который выполнен высотой, большей половины длины заливочного окна камеры прессования.

Недостаток конуса пресс-поршень не воздействует на струю металла, заливаемого в камеру прессования через заливочное окно; вследствие локального воздействия этой струи на внутреннюю поверхность камеры, расположенную напротив заливочного окна, она перегревается и образуется сетка трещин, превращающаяся затем в углубление, параметры которого возрастают; в нем задерживается металл при вытеснении его из камеры, воздействующий и на нее, и на пресс-поршень и ускоряющий их износ.

Патент, поршень для машины для литья под давлением с холодной камерой прессования [8]

Поршень для МЛПД с холодной камерой прессования содержит корпус и по меньшей мере один уплотняющий поясок, установленный вокруг корпуса. Уплотняющий поясок имеет разрез или разрыв, позволяющий устанавливать поясок на корпусе поршня. Корпус и поясок снабжены соединительными средствами для одновременного запирания пояска относительно корпуса в осевом и угловом направлениях. В каждом уплотняющем пояске выполнено по меньшей мере два отверстия, с которыми зацеплены соответствующие радиальные выступы, отходящие от корпуса поршня. Достигается повышение надежности крепления уплотнительного пояска.

Недостатком поршня является сложность конструкции приводит к затруднениям проведения ремонтно-восстановительных работ, а также изготовление или приобретение новых деталей для поршня приводит к существенным затратам.

Патент, прессующий поршень для машины для литья под давлением с холодной камерой прессования [9]

Прессующий поршень имеет с заднего торца полость под шток и несколько пар наружных лысок под ключ. Лыски выполнены с закрытыми с переднего и заднего торцов поршня и смещены между собой в угловом направлении. Пары лысок могут быть смещены между собой в осевом направлении. Обеспечивается увеличение поперечной площади, длины и площади контакта поршня с камерой прессования и повышение качества отливок.

Недостатки данного прессующего поршня при наворачивании его на шток возможен срыв ключа с лысок, открытых с заднего торца: уменьшение площади его боковой поверхности и, следовательно, площади контакта с камерой прессования; увеличение трудоемкости его из-за наличия лысок; уменьшенная площадь его поперечного сечения из-за выполнения этих лысок в одном месте; из-за открытых с заднего торца лысок возрастает осевой в горизонтальной плоскости перекос пресс - поршня в камере прессования из-за уменьшения его контактной длины на длину лысок и подлив залитого в камеру прессования сплава в зазоры между этими элементами оснастки, ухудшающий качество литья вследствие увеличения трения между ними и поэтому падение давления запрессовки сплава из камеры в пресс - форму.

Замена материала пресс-поршня.

Одним из решений проблемы связанной с эксплуатацией поршневой пары является заменой стальных пресс-поршней, на пресс-поршней изготовленных из бронзовых сплавов следующих марок: БрБ2, БрАЖ9-4, БрНБТ [4].

Бронзовые пресс-поршни обладают рядом преимуществ с по сравнению со стальными пресс-поршнями:

1. Простота изготовления;

2. Низкая стоимость;

3. Возможность наплавки пресс-поршня при истирании рабочей поверхности во время производственного цикла;

4. Низкие затраты на ремонтно – восстановительные работы, а также изготовление или приобретение новых деталей поршневой пары;

Способ изготовления пресс-поршня для МЛПД с холодной горизонтальной камерой прессования способствует решения проблемы связанных с эксплуатационным ресурсом во время производственного цикла пресс-поршня. Изготавливаться пресс-поршни могут как литьем в песчано-глинистую форму, литьем в кокиль и центробежным способом.

Изготовление пресс – поршня литьем песчано – глинистую форму имеет следующий ряд преимуществ:

1. Позволяет получать пресс-поршени самой разнообразной формы, размеров и массы;

2. Сравнительно простой и экономичный технологический процесс;

3. Есть направленное затвердевание;

4. Минимальный риск брака по ликвации.

Изготовление пресс – поршня литьем кокиль имеет следующий ряд преимуществ:

1. Повышается качество пресс-поршней вследствие увеличения их плотности, прочности, пластичности, износостойкости, повышения точности и гладкой поверхности, уменьшение припусков и повышения производительности обработки резанием, сокращение потерь от брака;

2. Улучшаются условия труда, снижается отрицательное влияние на окружающую среду благодарю резкому сокращению потребления формовочных и других вспомогательных материалов;

3. Повышается технико – экономические показатели производства пресс-поршей благодаря сокращению числа технологических операций и продолжительности технологического цикла, упрощению задачи комплексной механизации и автоматизации производства, сокращается потребление основных и вспомогательных материалов, уменьшению потерь от брака, увеличению съемной продукции с единицы производственной площади и уменьшению качества затрат;

Центробежное литье обладает следующими преимуществами:

1. Производительность труда при работе на центробежной машине увеличивается в 3 раза;

2. Отпадает потребность в площадях формовки, смесях, связующих материалов, так же оборудования для сушки стержней и формы.

3. Сокращаются расходы и ценна пресс-поршня;

4. Пресс-поршени получаемые центробежным литьем отличаются повышенными механическими свойствами литого металла.