Литье в кокиль. Сущность процесса. Технологические схемы

Литье в металлические формы является одним из прогрессив­ных способов получения отливок. Сущность процесса состоит в многократном применении металлической формы, имеющей гораздо более высокую стойкость, чем обычная песчано-глинистая или полупостоянная форма. Высокая прочность материала металлической формы позволяет выполнять рабочие полости формы с более точными, стабильными размерами и соответственно получать отливки с размерами до 5-го класса точности Минимальное физико-химическое взаимодействие металла отливки и формы способствует повышению качества поверхности отливки и полностью устраняет пригар; шероховатость поверхности отливки может достигать 3 - 5-го классов чистоты по ГОСТу 2789-59. Благодаря высокой теплопроводности материала формы тепло быстро отводится от отливки, что повышает скорость ее затверде

вания и положительно сказывается на ее механических свойствах Металлическая форма (рис 1) обычно состоит из двух полуформ 1, плиты 2 и вставок 3. Половины формы фиксируют штырями или фиксаторами 4 и перед заливкой соединяют замками 5. Размеры рабочей полости 6 формы больше размеров отливки на величину усадки. Полости в отливке выполняются металлическими 1 и песчаными 8 стержнями, извлекаемыми из отливки после ее затвердевания и охлаждения до заданной температуры. Жидкий металл заливается в форму через литниковую систему 9, питание массивных узлов отливки обеспечивается выпорами 10 Воздух и газы удаляются из формы при заливке через специальные выпоры II или пробки 12. образующие вентиляционную систему формы. Перед заливкой на рабочую поверхность формы наносят слон огнеупорного покрытия — облицовки и краски; состав облицовок и красок зависит от заливаемого в форму сплава, а толщина слоя—от требуемой скорости охлаждения отливки чем толще слой огнеупорного, покрытия, тем медленнее охлаждается отливка Кроме этого, слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого термического удара, возникающего при заливке металла, расплавления и схватывания с металлом отливки После нанесения огнеупорных покрытий форму подогревают до определенной температуры (не ниже 200° С), зависящей от состава заливаемого сплава, толщины стенки отливки и требуемых от нее свойств Затем заливают металл. После затвердевания и охлаждения отливки форму раскрывают и извлекают отливку. При необходимости отливку подвергают термической обработке.

Особенности формирования отливки в металлической форме Формирование основных свойств отливки — плотности, структуры, механических свойств, стабильности размеров и шероховатости поверхности, обусловлено протеканием процессов взаимодействия металла отливки и формы в период заливки формы, затвердевания и охлаждения отливки. Отличительные особенности формирования отливки в металлической форме по сравнению с обычной песчано-глинистой формой следующие: 1) Процессы заполнения формы и затвердевания отливки про­текают при высокой интенсивности теплового взаимодействия между отливкой и формой, жидкий металл и затвердевающая отливка охлаждаются быстрее, чем в песчано-глинистой форме Повышенная скорость охлаждения в одних случаях способствует улучшению качества отливки, а в других, например, при литье чугуна вызывает образование отбела на поверхности отливки что затрудняет механическую обработку или требует термической обработки 2) Металлическая форма практически не обладает газопроницаемостью поэтому расположение отливки и форме, способ подвода металла и конструкция формы должны обеспечивать удаление воздуха и газов при ее заливке 3) Металлическая форма неподатлива, т.е. значительное сопротивление усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из формы, а также может вызвать появление внутренних напряжений коробление и трещины в отливке

Преимущества:

1. Затвердевание отливок происходит в условиях интенсивного теплоотвода, что обеспечивает высокие плотность, механические свойства отливок. Кокильные отливки имеют высокую геометрическую точность отливок, малую шероховатость отливок, что снижает припуски на мех обработку

2. Повышение производительности труда а также в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки.

3. Улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей сред вследствие устранения тяжелых и вредных операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки,

4. Практически все операции могут быть выполнены механизмами машины или автоматической установки.

5. Многократное использование кокилей.

Недостатки:

1. Высокая стоимость кокиля, сложность и трудоемкость его изготовления.

2. Ограниченная стойкость кокиля. От стойкости кокиля зависит экономическая эффективность процес­са особенно при литье чугуна и стали, поэтому проблема повы­шения стойкости кокиля относится к важнейшим при решении технологических задач кокильного литья этих сплавов.

3. Высокая интенсивность охлаждения расплава в кокиле в срав­нении с песчаной формой. Данный фактор ограничивает возмож­ность получения тонкостенных протяженных отливок, а в чугун­ных отливках дополнительно приводит к отбелу поверхностного слоя, ухудшающему обработку резанием; вызывает необходимость термической обработки отливок.

4. Неподатливость кокиля, которая приводит к появлению в отливках напряжений, а иногда трещин.

5. Использование в кокиле большого числа песчаных стержней. Этот фактор снижает точность получаемых отливок и повышает в этих местах шероховатость поверхности отливок.

ВЫВОДЫ: Вследствие высо­кой стоимости кокилей экономически целесообразно применять этот способ литья только в серийном или массовом производстве. Эффективность литья в кокиль обычно определяют в сравне­нии с литьем в песчаные формы. Экономический эффект дости­гается благодаря устранению формовочной смеси, повышению качества отливок, их точности, уменьшению припусков на об­работку, снижению трудоемкости очистки и обрубки отливок, механизации и автоматизации основных операций и, как след­ствие, повышению производительности и улучшению условий труда.

Таким образом, литье в кокиль с полным основанием следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим ус­ловия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздей­ствие на окружающую среду.