Литье с кристаллизацией под давлением

Литье с кристаллизацией под давлением (ЛКВД) – это технология получения отливок с повышенной плотностью и мелкокристаллической структурой, что обуславливает их высокую прочность. Заливка сплава осуществляется в открытую матрицу пресс-формы, затем под воздействием давления происходит его кристаллизация (застывание) и уплотнение. Плотность детали на выходе при этом может достигать значений 3 г/см3 (для алюминиево-кремниевых сплавов), впоследствии ее можно подвергать термической и механической обработке. Данный метод используют для получения высокопрочных деталей различной конфигурации с толщиной стенки от 4 мм.

Особенности кристаллизации под давлением

Для сплавов используют различные цветные металлы: алюминий, магний, цинк, медь и их сплавы. При использовании дополнительного оборудования существенно расширяется спектр материалов. Возможно применение первичного алюминия, деформируемых (не литейных) сплавов на его основе, изготовление деталей из латуней и бронз. Данные технологии используются, в частности, на нашем предприятии, входящим в группу компаний «Литейное производство» в Москве.

Если сравнивать процесс с другими видами литья, кристаллизация под давлением имеет ряд особенностей. Детали на выходе по физико-химическим свойствам и прочности превосходят аналогичные отливки, изготовленные по другой технологии. Предел прочности при растяжении может доходить до 400 МПа, твердость НВ достигает 90 ед. и выше, относительное удлинение при разрыве - 10%. Метод ЛКВД предпочтителен для изготовления деталей, которые в процессе эксплуатации подвергаются большим нагрузкам, а так же в тех случаях, когда требуется получить "гидроплотное" литье

В процессе прессования давление на расплав может достигать 200 – 300 МПа. В течение этого времени происходит изменение металла: измельчение структуры, повышение однородности. Газо-воздушные пузырьки вытесняются и растворяются, поры и усадочные раковины заполняются не успевшим еще затвердеть расплавом. Благодаря высокому давлению формируется мелкокристаллическая однородная структура очень высокой плотности.

Преимущества метода

Достоинства данной технологии, по сравнению с другими, хорошо можно продемонстрировать на примере корпуса клапана, применяемого в системах автоматического пожаротушения.

Корпус клапана, полученный литьем под давлением, имеет в своей внутренней структуре скопления усадочных и газовых раковин, расслоения. Все эти дефекты микроструктуры допустимы по ГОСТУ для данного способа литья. Схема распределения рабочих, допустимых и разрушающих напряжений при воздействии давления 150 кгс/см2 на внутреннюю поверхность показывает, что деталь не способна выполнять свои функции.

В то же время, если приложить такое же давление на внутреннюю полость корпуса клапана, изготовленного по технологии ЛКВД , распределение напряжений существенно отличается. Плотность детали достигает 3,0 г/см3, так как в процессе ее изготовления на жидкий сплав осуществлялось воздействие в 200 МПа и выше. Благодаря сверхплотной структуре отливка способна выдерживать гораздо большее давление до момента разрушения. Оно составляет 430-670 кгс/см2.