 |
Литьё в металлическую форму (кокиль)
|
|
|
|
Кокиль – металлическая многоразовая литейная форма, которая обеспечивает высокую скорость кристаллизации металла и формирования отливки. Кокиль изготавливают из чугуна, стали и других сплавов.
Преимущества кокиля перед одноразовыми песчаными формами:
1. Кокили выдерживают большое число заливок (от нескольких сот до десятков тысяч) в зависимости от температуры плавления заливаемого сплава: чем ниже температура, тем больше их стойкость.
2. При этом способе исключается применение формовочной смеси, повышаются технико-экономические показатели производства, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.
3. Высокая теплопроводность кокиля ускоряет процесс кристаллизации сплава и способствует получению отливок с высокими механическими свойствами.
4. Высокая прочность металлических форм позволяет многократно получать отливки одинаковых размеров с небольшими припусками на механическую обработку.
5. Минимальное физико-химическое взаимодействие металла отливки и формы повышает качество поверхности отливки.
К недостаткам этого способа литья относится:
1. Высокая трудоёмкость изготовления и стоимость кокилей.
2. Существует опасность образования внутренних напряжений в отливке из-за отсутствия податливости металлической формы.
3. В поверхностном слое отливок из чугуна, полученных в кокиле может образовываться структура цементита, что затрудняет их механическую обработку.
В кокилях получают 45 % всех алюминиевых и магниевых отливок, 6 % стальных отливок, 11 % чугунных отливок. Этот способ литья экономически целесообразен в серийном и массовом производстве.
В зависимости от конфигурации и размеров отливки металлические формы делятся на неразъёмные и разъёмные.
|
|
|
 |
В неразъёмных формах вся отливка целиком получается в одной форме (типа чашки). На рис. 1 изображена неразъёмная вытряхиваемая форма. Ее применяют для получения простых отливок, имеющих достаточные уклоны на боковых стенках (плиты, коробки и т. п.).
Рис. 1. Металлическая неразъёмная форма:
1 – корпус формы; 2 – цапфа для поворота формы при выбивке отливки;
3 – песчаный стержень; 4 – литниковая чаша со стояком; 5 – полость формы;
6 – питатели; 7 – вентиляционный канал
Внутреннюю и внешнюю поверхности отливки в неразъёмном кокиле формируют при помощи стержней. Литниковая система делается внутри стержня. Такие металлические формы обычно закрепляются при помощи цапф на специальных стойках. После заливки производится поворот формы на 180° и удаляется (вытряхивается) отливка вместе со стержнем.
Разъёмные формы состоят из двух или более частей. Такие формы выполняются с горизонтальной, вертикальной или комбинированной плоскостью разъёма.
Металлическую форму с горизонтальным разъёмом (рис. 2) применяют для таких же отливок, как и в неразъёмной форме, но с более сложной верхней поверхностью, образуемой рабочей частью верхней половины формы.
Рис. 2. Кокиль с горизонтальным разъёмом:
1 – нижняя часть формы; 2 – верхняя часть формы; 3 – центральный песчаный стержень; 4 – полость формы; 5 – нижний кольцевой стержень
Металлические формы с вертикальным разъёмом (см. рис. 3) применяют для изготовления более разнообразных и сложных отливок (корпусные детали, литые блоки цилиндров автомобильных двигателей, крупные поршни, крышки с массивными фланцами и т. д.).
Металлические формы с комбинированным разъёмом применяют для отливки сложных по конфигурации деталей. Внутреннюю конфигурацию и отверстия в отливках получают с помощью стержней, песчаных или металлических.
|
|
|
Рис. 3. Кокиль с вертикальным разъёмом, с песчаным стержнем:
1 – левая половина формы; 2 – каналы-питатели; 3 – стояк литниковой системы;
4 – литниковая воронка; 5 – полость формы; 6 – вентиляционные каналы;
7 – песчаный стержень; 8 – центрирующие отверстия
Песчаные стержни применяют для отливок из стали и чугуна. Они обладают повышенной податливостью, газопроницаемостью и огнеупорностью. Однако чистота внутренней поверхности отливок хуже, чем при применении металлических стержней.
Металлические стержни применяют для сплавов с низкой температурой плавления, алюминиевых, магниевых и др. Металлические стержни, не обеспечивают свободной усадки отливки при охлаждении, поэтому они удаляются из отливки ещё во время затвердевания, перед выбивкой всей отливки из формы. Для удаления газов из кокиля по линии разъёма изготавливают газовые каналы и выпоры. Газовые каналы делают обычно глубиной 0,2–0,5 мм. Через такие каналы не вытекает жидкий сплав, но легко удаляются газы.
Чтобы уменьшить скорость охлаждения отливок, избежать образования упрочнённого слоя на их поверхности и повысить стойкость кокиля, на его рабочую поверхность наносят теплоизоляционные покрытия. Их приготовляют из одного или нескольких огнеупорных материалов (кварцевой пыли, молотого шамота, графита, мела, талька и др.) и связующего материала (жидкого стекла, сульфидного щёлока и др.).
Механизировать и автоматизировать процесс кокильного литья легче, чем процесс литья в песчаные формы. Для механизации применяют кокильные машины – однопозиционные и карусельные. В этих машинах автоматизируют следующие технологические операции: открывание и закрывание кокилей, установку и удаление металлических стержней, выталкивание отливки из кокиля.
В металлических формах получают отливки чугунные от 10 г до 15 т, стальные от 0,5 г до 5 т и из цветных сплавов (медных, алюминиевых, магниевых) от 4 г до 400 кг.
|
|
|
