Очень важно исследовать процессы литья для высокоточных отливок из черных металлов с тонкими стенками, потому что эти процессы помогают снизить потребление энергии, сэкономить сырье и уменьшить вес машины. Для достижения этих целей было разработано множество методов литья. Процесс формования под вакуумом, сокращенно V-процесс, широко используется для изготовления отливок из чугуна и стали с относительно тонкими стенками, высокой точностью и гладкой поверхностью. Однако процесс вакуумного литья нельзя использовать для отливки металлических отливок с очень малой толщиной стенки, потому что заполнение жидким металлом полости формы зависит только от статического напора в V-процессе. Кроме того, этот процесс не может производить отливки, требующие очень высокой точности размеров из-за ограниченной прочности формы на сжатие.

Чтобы улучшить заполняющую способность расплавленного жидкого металла и повысить прочность пресс-формы на сжатие, мы разработали новый метод литья, названный отливкой в пресс-форму с вакуумным уплотнением под давлением. Хотя этот процесс литья основан на V-образном процессе, он отличается, потому что в процессе жидкий металл заполняется и затвердевает в герметичной форме под высоким давлением. С помощью этого метода успешно производятся отливки из металла с тонкими стенками, гладкой поверхностью и точными размерами.

Форма, в которой используется этот новый процесс вакуумного литья, аналогична форме, используемой для обычного V-образного процесса. После изготовления формы ее помещают в емкость. Удаляя воздух через выпускную трубу, уровень вакуума в пресс-форме может поддерживаться на фиксированном уровне. Жидкий металл заливается в ковш внутри емкости. Затем сосуд опечатывают; и давление воздуха в сосуде увеличивается до заданного значения путем прокачки воздуха через канал. После этого жидкий металл заливается в полость формы поворотом коромысла. В процессе наполнения и затвердевания воздух внутри формы непрерывно всасывается через трубы, и форма находится в состоянии вакуума. Далее жидкий металл наполняется и затвердевает под высоким давлением.

Вообще говоря, пресс-форма может быть сформирована и предотвращена ее разрушение, когда перепад давления превышает 50 кПа. Функция вентиляционного сита, соединяющего полость формы со старым, состоит в том, чтобы способствовать протеканию жидкого металла в полость формы путем вытягивания газа или воздуха из полости формы через сухой песок в форме. При наличии такой вентиляционной решетки при заливке перепад давления уменьшается; но оно все еще выше 150 кПа, намного больше 50 кПа. Таким образом, вентиляционная решетка не нарушает работу пластиковой пленки на форме.

Таким образом, процесс P-V можно использовать для производства тонкостенных отливок из чугуна и стальных отливок с высокой точностью. В практическом производстве отливок применяются некоторые общие подходы для улучшения заполняющей способности жидкого металла, включая увеличение статического напора жидкого металла, повышение температуры формы и увеличение давления заполнения. Снижение давления в старой полости также является эффективным способом увеличения заполняющей способности.

Прочность пресс-формы на сжатие в этом процессе вакуумного литья нового типа является результатом разницы давлений между внутренней и внешней частью формы. Чем больше перепад давления, тем больше трение между песчинками и тем труднее перемещаться песчинки друг относительно друга, что приводит к более высокой прочности на сжатие формы. Высокая прочность на сжатие полезна при производстве отливок с высокой точностью размеров и с меньшим количеством дефектов литья или без них.

Хотя такие подходы, как увеличение содержания связующего, запекание зеленой формы и использование связанного смолой песка, могут улучшить прочность на сжатие формы, они также значительно увеличат стоимость производства. При высоких температурах пластиковая пленка на поверхности полости формы размягчается и плавится, затем пленка испаряется и диффундирует в песок формы под действием разности давлений, и при этом форма постепенно теряет воздухонепроницаемость. Такой процесс называется процессом горения-потери пластиковой пленки. На скорость горения-потери пластиковой пленки влияют многие факторы, такие как тип и толщина пластиковой пленки, размер отливки, разница давления между внутренней и внешней стороной формы, температура расплавленного жидкого металла и наличие покрытия. слой на полиэтиленовой пленке. Однако, когда слой покрытия напыляется на пленку, скорость потери горения значительно снижается, и форма имеет хорошие воздухонепроницаемые свойства.