|
Кокилем называют металлическую
литейную форму из чугуна, стали или алюминиевых сплавов, полость которой
заполняется расплавом под действием его силы тяжести ( 102).
Принципиальное отличие от ранее рассмотренных способов
литья состоит в том, что металлическая форма в целом (или большая часть ее
элементов), изготовленная из металла, многократно используется для получения
большого числа отливок. Отдельные элементы кокиля, главным образом, стержни,
формирующие сложные внутренние полосги отливки, могут быть изготовлены из
песка на том или ином связующем и предназначаться только для разового
использования.
Технология литья в кокиль. Особенностью технологии
является подготовка кокиля к заливке, которая заключается: в окраске рабочих
поверхностей полости специальными красками, состав которых определяется видом
сплава; в доведении (нагревом или охлаждением) температуры кокиля до
оптимального для данного сплава уровня и сборке формы (простановке стержней,
соединении металлических частей в единое целое). Все последующие операции
технологического цикла такие же, как при литье в разовые песчаные формы.
Следует лишь отметить, что значительно облегчаются, а чаще исключаются
операции очистки поверхностей отливок.
Кокиль быстрее песчаной формы отводит теплоту перегрева и
кристаллизации сплава. Интенсивность затвердевания отливки, а также ее
отдельных частей регулируют температурой нагрева кокиля и толщиной
теплоизоляционной краски.
Время от начала заливки кокиля до удаления отливки и
продолжительность подготовки кокиля к очередной заливке составляет
продолжительность одного цикла. Как правило, оптимальную температуру кокиля
поддерживают изменением продолжительности цикла.
В кокиле можно получать простые отливки без полостей
(слитки, валки) и фасонные отливки со сложными полостями и отверстиями.
Кокили могут быть неразъемными (вытряхными) и разъемными (
102). Последние делают с вертикальной, горизонтальной или наклонной
поверхностями разъема. Полости в отливках оформляются песчаными, оболочковыми
или металлическими стержнями. Песчаные стержни применяют преимущественно для
получения чугунных и стальных отливок, металлические — для отливок из цветных
сплавов (алюминиевых, магниевых).
Металлические стержни удаляют из отливки до ее извлечения
из кокиля, после образования достаточно прочной корки твердого металла. Для
извлечения сложного металлического стержня его делают составным, например,
центровой стержень 5 поршня ( 102, б) состоит из трех частей. К концу
затвердевания отливки прежде всего удаляют среднюю часть стержня 5,
называемую клином, затем боковые, после чего удаляют стержни 2 и 3, раскрывают
кокиль и извлекают отливку 6.
Для выхода воздуха из полости кокильной формы во время
заливки предусматривают выпоры, вентиляционные риски по плоскости разъема или
венты.
Кокили обычно заполняют через расширяющиеся литниковые
системы, которые рассчитывают так же, как и для песчаных форм. Литниковые
каналы покрывают более толстым слоем краски (до 1 мм), чтобы уменьшить охлаждение в них сплава, а также снизить температуру рабочей поверхности
кокиля у литников и повысить его долговечность. Прибыли утепляют, чтобы
увеличить время их затвердевания: при литье алюминиевых и магниевых сплавов
поверхность кокиля, формирующую прибыль, покрывают более толстым слоем
краски, чем рабочую поверхность полости кокиля При литье чугуна и стали
прибыли выполняют в стержнях.
Особенности способа и области его применения.
Интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в 3—5 раз выше, чем между
отливкой и разовой фор
мой, поэтому отливки получаются с более плотной
мелкозернистой структурой, что существенно повышает свойства магниевых и
алюминиевых сплавов. Вместе с тем в кокилях трудно получать тонкостенные
отливки. Чугунные отливки, как правило, получаются с отбеленным поверхностным
слоем, высокими внутренними напряжениями, поэтому их необходимо отжигать.
В кокилях трудно изготовлять сложные стальные отливки
ввиду значительной усадки литейных сталей, практически полного отсутствия
податливости формы, высокой интенсивности охлаждения и других факторов,
вызывающих возрастание вероятности образования трещин. Кроме того, изготовление
стальных отливок, особенно крупных, в металлических формах не всегда
экономически оправдано из-за низкой стойкости кокилей. При изготовлении
стальных отливок кокили выдерживают не более десятков и сотен заливок. Это на
два-три порядка меньше кратности использования кокилей при производстве
отливок из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов.
Трудоемкость изготовления отливок в кокилях меньше, чем
при литье в разовые формы, качество поверхности и точность размеров отливок
выше, припуски на обработку меньше, условия труда лучше. В механизированных
кокильных цехах изготовляют чугунные и стальные отливки массой до 160 кг и из цветных сплавов до 30 кг, в немеханизированных — соответственно до 14 и 0,5 т. В кокилях
можно получить чугунные прокатные валки с отбеленным твердым износостойким
поверхностным слоем, а также плотные без рыхлот с повышенными свойствами
отливки из алюминиевых сплавов с широким интервалом температуры
затвердевания. При оценке целесообразности изготовления отливок литьем в
кокиль учитывают затраты на изготовление детали с учетом стоимости кокиля,
потерь металла в виде стружки и трудоемкости механической обработки. Этот
способ литья целесообразно применять в массовом и крупносерийном
производстве, когда партия составляет не менее 300 мелких и 20 крупных
отливок.
При литье стали и чугуна решающее Значение имеет метод
изготовления кокиля, который определяет его стоимость. Наиболее точные кокили
изготовляют механической обработкой. Их применяют для литья алюминиевых и
магниевых сплавов. Такие кокили дорогие. Для литья чугуна и стали используют
литые, более дешевые, хотя и менее точные чугунные кокили с минимальной
механической обработкой или без нее.
С целью снижения трудоемкости изготовления и повышения
стойкости кокили облицовывают слоем плакированной песчаной смеси,
отверждаемой при нагреве. Для этого применяют нагреваемую модель. Модель
точно, а внутренняя поверхность кокиля лишь приблизительно воспроизводят
очертания отливки.
В зазор между моделью и кокилем, нагретыми до 250 °С,
вдувают смесь. После отверждения слой смеси толщиной 5—15 мм остается на
кокиле. После изготовления отливки остатки облицовочного слоя удаляют
дробеструйной обработкой и на кокиле формируют новый слой. Облицованные
кокили применяют при производстве чугунных и стальных отливок. Литье в
облицованные кокили сочетает достоинства способов литья в оболочковые формы и
кокили, преимущество этого способа растет 'с увеличением размеров
изготовляемой отливки.
|