Изготовление отливок в кокиль

Сущность метода и область применения. Сущность заклю­чается в том, что вместо разовой песчано-глинистой используют металлическую форму, называемую кокилем. Обладая по срав­нению с песчано-глинистыми формами приблизительно в 60 раз более высокой теплопроводностью, кокили обеспечивают мелко­зернистую структуру отливок, что повышает их прочность. При кокильном литье отпадает необходимость в модельно-опочной оснастке, в формовочных и стержневых смесях, что не только дает большую экономию, но и снижает количество пыли и улуч­шает санитарные условия труда; повышается точность и чистота поверхности отливки; обслуживание кокилей не требует рабочих высокой квалификации; значительно повышается производи­тельность и уменьшаются необходимые производственные пло­щади. Технологический процесс кокильного литья можно легко механизировать. Механизированные кокили имеют устройство, позволяющее закрывать и раскрывать их от пневматического или гидравлического привода. При массовом производстве несколько кокильных машин устанавливают на вращающиеся карусели, по­ворачивающиеся на необходимый угол через определенное вре­мя, за которое производится заливка кокиля.

Наряду с преимуществами у кокильного литья есть и недо­статки: высокая стоимость кокилей позволяет использовать их только в серийном и массовом производствах; опасность образо­вания трещин в отливках из-за неподатливости металлического кокиля; чугунные отливки в кокиле получают отбеленными и тре­буют длительного отжига, что удорожает их производство.

Кокильное литье применяют в условиях крупносерийного и массового производства при изготовлении несложных по конфи­гурации отливок с толщиной стенок 3...100 мм из чугуна, стали и цветных металлов.

2. Конструкция кокиля. По конструкции различают кокили неразъемные вутряхные (рис. I. 9, а) и разъемные с горизонталь­ным (рис. I. 9, б) и вертикальным (рис. I. 9, е) разъемами. Разъ­емные кокили состоят из двух половин 6, центрирующихся направ­ляющими штырями 10. Чтобы избежать коробления, кокиль снаб­жают ребрами жесткости 5 либо делают коробчатой формы. На наружной стенке кокиля для его ускоренного охлаждения иногда отливают пальцы 8. Отверстие или внутреннюю полость в отливке образует песчаный стержень 1 либо металлический 9. Металл зали­вают в литниковую чашу 3, и по стояку 4 и питателям 7 он запол­няет полость формы 2. Поскольку металлические стержни непо­датливы, то во избежание образования в отливке трещин их уда­ляют из формы до начала усадки металла. Если внутренняя кон­фигурация отливки очень «ложна, то металлические стержни де­лают из нескольких частей или заменяют песчаными. Литниковая система размещается в плоскости разъема кокиля. Для выхода воз­духа из формы во время ее заливки кроме выпоров 11 в плоскости разъема по всей высоте кокиля прорезают щели глубиной 0,3...0,5 мм (на рисунке не показаны).

Изготавливают кокили из серого чугуна, стали, а также из цветных сплавов литьем с последующей механической обработкой.

3. Особенности технологии изготовления отливок в кокилях. Изготовление отливок в кокиле состоит из таких операций: очистка кокиля от старой облицовки; нанесение огнеупорного защитного покрытия или покраска рабочей поверхности кокиля; сборка формы с установкой стержней; заливка кокиля; выдержка отливки в форме; раскрытие кокиля и удаление из него отливки.

Во избежание отбеливания чугунных отливок подбирают хими­ческий состав чугуна, обеспечивающий графитизацию в условиях повышенной скорости охлаждения. С этой же целью перед заливкой чугуна кокиль нагревают до 250...300 °С и время выдержки отливок в кокиле сокращают до минимума.

Если в кокиле получают отливки из силумина (сплав алюминия с кремнием), то отпадает необходимость вводить натрий в сплав перед заливкой формы для измельчения структуры, так как быстрое охлаждение измельчает кремний в образующейся эвтектике.

Рис. I. 9. Металлические формы (кокили).

При получении в кокиле отливок из сплавов на медной основе полость формы покрывают жирными красками. Между расплавом и кокилем образуется газовая прослойка, которая устраняет обра­зование пригара на поверхности отливки.