Изготовление отливок в кокилях

Сущность кокильного литья заключает­ся в изготовлении отливок заливкой рас­плавленного металла в многократно ис­пользуемые металлические литейные фор- мы-кокили с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки и извлечением ее из полости формы.

Отличительные особенности литья в кокиль состоят в том, что формирование отливки происходит в условиях интенсив­ного теплового взаимодействия с литей­ной формой, т.е. залитый металл и затвер­девающая отливка охлаждаются в кокиле с большей скоростью, чем в песчаной форме; кокиль практически не податлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из кокиля, а также может приводить к короб­лению и трещинам в отливках; кокиль газонепроницаем, а газотворная способ­ность его минимальна и определяется в основном составами теплозащитных по­крытий, наносимых на рабочую поверх­ность кокиля; физико-химическое взаимо­действие отливки и кокиля минимально, что способствует повышению качества поверхностного слоя отливки.

Кокили - металлические формы - из­готовляют литьем, механической обработ­кой и другими методами из серого чугуна (СЧ 15, СЧ 20 и др.), стали (20, 15Л, 20Л и др.) и других материалов. Стержни и раз­личные вставки изготовляют из легиро­ванных сталей (30ХГС, 35ХГСА и др.), так как эти элементы кокиля работают в условиях воздействия высоких температур и механических нагрузок.

Технологический процесс изготовления отливки в кокиль показан на рис. 4.30. Ра­бочую поверхность кокиля с вертикальной плоскостью разъема, состоящую из поддо­на 1, двух симметричных полу форм 2 и 3 и металлического стержня 4, предварительно нагревают до температуры 100... 150 °С, покрывают из пульверизатора 5 слоем защитного покрытия (рис. 4.30, а).

С помощью манипулятора устанавли­вают песчаный стержень б (рис. 4.30, б), которым выполняют в отливке 7 расши­ряющуюся полость. Половины кокиля 2 и 3 соединяют, скрепляют и проводят за­ливку расплава (рис. 4.30, в). После за­твердевания отливки 7 (рис. 4.30, г) и ох­лаждения ее до температуры выбивки ко­киль раскрывают (рис. 4.30, д) и протяги­вают вниз металлический стержень 4. От­ливка 7 манипулятором удаляется из ко­киля (рис. 4.30, е).

Рис. 4.30. Последовательность операций изготовления отливок в кокиль

Отливки простой конфигурации изго­товляют в неразъемных кокилях (рис. 4.31, а). Несложные отливки с небольши­ми выступами и впадинами на наружных поверхностях изготовляют в кокилях с вер­тикальным разъемом (рис. 4.31, б). При изготовлении крупных, но простых по конфигурации отливок используются коки­ли с горизонтальными разъемами (рис. 4.31, в). Кокили с комбинированным разъ­емом применяют при изготовлении слож­ных отливок.

Полости в отливках оформляют песча­ными, оболочковыми или металлическими стержнями. Кокили с песчаными или обо­лочковыми стержнями используют для получения отливок сложной конфигура­ции из чугуна, стали и цветных сплавов, а с металлическими стержнями - для полу­чения отливок из алюминиевых и магние­вых сплавов. Металлические стержни уда­ляют из отливки до извлечения ее из ко­киля, после образования прочной корки в отливке.

Для удаления воздуха и газов из полос­ти формы по плоскости разъема кокиля выполняют вентиляционные каналы. От­ливки из рабочей полости удаляют вытал­кивателями. Заданный тепловой режим литья обеспечивает система подогрева и охлаждения кокиля.

Рабочую поверхность кокиля и метал­лических стержней очищают от ржавчины и загрязнений. Затем на рабочую поверх­ность кокиля наносят теплозащитные по­крытия для предохранения его стенок от воздействия высоких температур заливае­мого металла, для регулирования скорости охлаждения отливки, улучшения запол­няемое™ кокиля, облегчения извлечения отливки и т.д.

Теплозащитные покрытия приготов­ляют из огнеупорных материалов (пыле­видного кварца, молотого шамота, графи­та, мела и др.), связующего (жидкого стекла и др.) и воды. Теплозащитные по­крытия наносят пульверизатором на пред­варительно подогретый до температуры 100... 150 °С кокиль слоем толщиной 0,3... 0,8 мм.

Заключительная операция подготовки кокиля: нагрев его до температур 150... 350 °С. Температуру нагрева кокиля назна­чают в зависимости от сплава и толщины стенок отливки. Например, при изготовле­нии чугунных отливок с толщиной стенок 5... 10 мм кокиль нагревают до 300... 350 °С, при толщине стенок 10... 20 мм - до 150... 250 °С, для алюминиевых и магниевых от­ливок-до 250... 350 °С.

При сборке кокилей в определенной последовательности устанавливают ме­таллические или песчаные стержни, про­веряют точность их установки и закрепле­ния, соединяют половины кокиля и скреп­ляют их.

Рис. 4.31. Основные типы конструкций кокилей

Заливку металла осуществляют разли­вочными ковшами или автоматическими заливочными устройствами. Затем отлив­ки охлаждают до температуры выбивки, составляющей 0,6... 0,8 температуры солидуса сплава, и выталкивают из кокиля. После этого отливки подвергают обрубке, очистке и в случае необходимости - тер­мической обработке.

Разновидностью кокильного литья яв­ляется литье в облицованные кокили. Ли­тье в облицованные кокили (рис. 4.32) состоит в том, что модельную плиту 6 с моделью 5 нагревают электрическими или газовыми нагревателями 7 до температуры 200... 220 °С. На модельную плиту уста­навливают нагретый до температуры 200... 220 °С кокиль 3. В зазор между кокилем 3 и моделью 5 из пескодувной головки 1 через сопла 2 вдувается формо­вочная смесь с термоактивным связую­щим (рис. 4.32, а). Оболочка 4 толщиной 3... 5 мм формируется и упрочняется за счет теплоты кокиля и модели. После от­верждения оболочки на кокиле модель извлекают (рис. 4.32, б). Аналогично изго­товляют и вторую половину кокиля. После изготовления полуформ кокиль собирают, а затем из ковша 8 заливают расплавлен­ным металлом (рис. 4.32, в).

Все операции технологического про­цесса литья в кокиль механизированы и автоматизированы. Используют однопозиционные и многопозиционные автома­тические кокильные машины и автомати­ческие кокильные линии изготовления отливок. Кокильное литье применяют в массовом и серийном производстве для изготовления отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов с толщиной стенок 3... 100 мм, массой от нескольких десятков граммов до нескольких сотен килограммов.

При литье в кокиль сокращается рас­ход формовочной и стержневой смесей. Затвердевание отливок происходит в ус­ловиях интенсивного отвода теплоты из залитого металла, что обеспечивает более высокие плотность металла и механиче­ские свойства, чем у отливок, полученных в песчаные формы. Кокильные отливки имеют высокую геометрическую точность размеров и малую шероховатость поверх­ности, что снижает припуски на механи­ческую обработку вдвое по сравнению с литьем в песчаные формы. Этот способ литья высокопроизводителен.

Недостатки кокильного литья: высокая трудоемкость изготовления кокилей, их ог­раниченная стойкость, трудность изготовле­ния сложных по конфигурации отливок.

---

Дата добавления: 2015-07-25