Исследовали заполняемость формы при литье с кристаллизацией под давлением (ЛКД) сплошных цилиндрических отливок. Указанные отливки в основном получают при поршневой схеме прессования [1, 2]. Заполняемость изучали на специальной пресс-форме (рисунок а), в состав которой входит разъемный пуансон (рисунок б), в котором выполнены тонкие каналы, симметрично расположенные относительно его оси. Каналы выполнены сквозными, что обеспечивает свободный выход газов в процессе прессования.
Пуансон 3 имеет специальную конусообразную оправку 2, которая надежно соединяет вместе его обе половины. Пуансон крепится с помощью верхней плиты 1 на траверсе пресса. Матрица 4 расположена на нижней плите 7.
После заливки расплава 5 и его выдержки в форме до окончания затвердевания полученная отливка-проба 8 выталкивалась толкателем 6 из матрицы, а затем извлекалась из пуансона.
Отливка-проба (рисунок в) имеет вид цилиндра и отходящими от его верхнего торца тонкими прутками, по длине которых (в мм) определяли величину заполняемости по сечению отливки.
Для сравнения заполняемости формы при различных режимах литья протяженность и размеры сечений каналов подбирали таким образом, чтобы в процессе прессования расплав заполнял их не на всю длину.
Каналы в пробах заполнялись принудительно под непосредственным воздействием пуансона на расплав, залитый в матрицу. Пуансон в начале прессования полностью перекрывает полость матрицы и воздействует на расплав до полного его затвердевания [3, 4]. Оформление контура цилиндрической части пробы осуществляется в начале приложения давления.
В процессе прессования происходит небольшое понижение уровня расплава за счет заполнения им тонких каналов в пуансоне и в результате усадки самой отливки-пробы.
Установлено, что в зависимости от заданных режимов литья и вида сплава каналы заполняются неодинаково, величина заполняемости различна по сечению отливки-пробы и достигает наибольшего значения в ее центральной части, где температура расплава наибольшая.
В направлении от центра отливки к ее периферии температура расплава снижается, что объясняется ее неравномерным распределением в процессе затвердевания отливки [5].
При поршневом прессовании формообразование отливки происходит практически без перемещения расплава внутри формы, что не приводит к нарушению последовательности распределения температуры в направлении от центра отливки-пробы к ее стенкам.
Рисунок. Пресс-форма для изучения заполняемости формы (а), пуансон (б), отливка-проба (в)