Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Что общего между закуской из морепродуктов и формой для литья? Тот, кто разбирается одновременно и в кулинарии, и в металлургии, вспомнить о названии «кокиль».

Во французской кухне им именуют горячее блюдо из рыбы, подаваемое в металлической посуде, напоминающей створку морской раковины. Чаша именуется кокильницей. В металлургии она выглядит иначе. Как именно? С этого начнем обзор.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Что такое кокиль?

Кокиль на фото, предстаёт как металлические сосуды различных форм и размеров. Все зависит от того, какую отливку нужно получить. В кокилях, к примеру, формируют чугунные изделия.

Бывают разъемные и неразъемные формы. Последние, называются вытряхными. Готовые изделия из них попросту вытрясают. Понятно, что литье должно иметь простые формы, иначе, застрянет в сосуде.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Разъемные кокили предназначены для отливки изделий сложных форм. От их сложности зависит количество разъемов. К тому же, бывают одно- и многоместные кокили. В последних, присутствуют несколько рабочих полостей. Это позволяет делать отливки в кокиль, экономя время, формируя сразу партию товара.

Поскольку в производственные кокили заливают не горячую еду, а расплавленные металлы, емкости должны быть устойчивыми к высоким температурам, причем неоднократным. Поэтому, для изготовления литейных форм подходит узкий круг материалов. Рассмотрим их.

Изготовление кокиля

Изготовление кокилей для литья ориентируется на то, с какими сплавами им предстоит взаимодействовать. Материал форм, так же, подбирается в соответствии с размерами заливок.

Так, для мелких и средних изделий из меди, алюминия, чугуна и сплавов магния используют кокили из СЧ20 и 25. Под аббревиатурами скрываются марки чугуна. 25-я соответствует перлитному, а 20-я – феррито-перлитному.

Расшифруем. Феррум – научное название железа. Перлит – горная порода вулканического происхождения. Собственно, сим состав 20-го и 25-го чугунов и ограничивается.

Оба сплава низколегированные, то есть, сторонних добавок в них минимум. По свойствам марки расходятся лишь в показателе модуля упругости. У 25-го чугуна он на 70 единиц больше.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Литье в кокили из чугунов ВЧ40 и ВЧ45 подходит и для изделий крупных форм. Отливают их, охлаждая воздухом, или смесью газов с водой. В качестве заливаемого в формы материала берутся серые чугуны. Они состоят из железа и углерода. Последний элемент частично преобразован в графит. Его хлопья и придают сплавам серый цвет.

Литье в кокиль формы особо крупной возможно, если емкость стальная. Для нее подойдут 5 марок сплава. Это стали: Cm3, 10, 20, 15-Л-11 и 15ХМЛ. Кокили из них подходят и для мелких, средних отливок. Главное, чтобы изделия создавались из чугуна, смесей с магнием и медью. Кокиль для алюминия тоже может быть стальным.

Из меди и ее сплавов делают кокили для отливки металлических стержней. Они могут быть любого состава. Медные стенки формы, как правило, тонкие и позволяют охлаждать заготовки водой.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Из сплавов алюминия высокопрочными и жароустойчивыми являются марки АЛ9 и АЛ11. Для кокилей берутся их анодированные версии. Так именуют сплавы алюминия с покрывающей их пленкой оксидов. Она защищает поверхности от коррозии и увеличивает их прочность.

Литье металлов в кокиль из алюминиевых сплавов марок 9 и 11 осуществляют ради получения мелких изделий. Они могут быть медными, или состоять все из того же алюминия. Стенки сосудов тонкие, поэтому легко охлаждаются водой.

Литье в кокиль

Технология литья в кокиль распространена. Свидетельство тому – цифры. Из цветных металлов, к примеру, в формах изготавливают 40% продукции. При ее изготовлении учитывают, что большинство сплавов дают при застывании усадку.

В расплавленном виде их объем больше. Поэтому, расчет кокиля ведется так, чтобы форма была шире конечного продукта. Разница в объемах равна показателю усадки конкретного сплава.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

То есть, если форма предназначена для производства деталей из сплава алюминия определенной марки, залить в нее иной состав получится, но должного результата не будет.

Если в изготавливаемом товаре предусмотрены отверстия, их выполняют металлическими, или песочными стержнями.  По окончанию процесса, их вынимают из изделия.

Песчаными, кстати, бывают и формы для отливки. Но, такие емкости одноразовые.  Кокили же используются месяцами, годами. Стальные формы рассчитаны на 50-500 прогонок, чугунные – на 400-4 000.

Для заливки расплава в кокили используют литниковую систему. Она слагается из ряда каналов и резервуаров в форме. Их несколько, поскольку через один металлическая масса не заполнит кокиль равномерно, особенно, если он сложной конфигурации.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Присутствует в кокилях и вентиляция. Она нужна для удаления из внутренних камер воздуха и прочих газов. Останься они в форме, заняли бы часть ее объема, даже будучи сжатыми напирающими металлами. К тому же, присутствие в кокиле газов позволило бы им просочиться в состав сплава для отливки, изменив его характеристики, загрязнив.

Наличие в кокилях необходимых систем не говорит о возможности слепого пользования ими. Перед каждой заливкой проверяются проходимость каналов вентиляции и литников. Следует тщательно очистить внутренние полости формы. После, проверяют точность перемещения ее подвижных деталей и надежность креплений между частями кокиля.

Еще одна операция перед заливкой – нанесение на внутреннюю поверхность огнеупора. Его толщина высчитывается исходя из необходимой скорости остывания сплава. Для кокиля огнеупор несет сберегающую функцию, избавляя от резкого скачка температуры при заливке. Это продлевает жизнь форм.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Далее, учитывается способ литья. Так сплавы с выраженной жидкотекучестью не требуют дополнительного давления. А вот для вязких материалов оно не помешает. При этом, нужно учесть, что литье в кокиль под давлением дает большую усадку изделия. Поэтому, если сплав и без того склонен к резкому изменению объема, лучше провести формирование детали в обычных условиях.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

У литья в кокили есть ряд минусов. Во-первых, формы дорогостоящи. Хоть их и можно использовать многократно, век кокилей, все же, недолог. Особенно короток он у емкостей для формирования деталей из стали.

Еще одна проблема работы с кокилями — трещины на готовых изделиях и коробление их поверхности. Это связано с высокими внутренними напряжениями, рождающимися в остужаемом расплаве.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Огрехи проявляются, если материал охлаждается неравномерно, или претерпевает структурные изменения. Не секрет, что сплав – это смешение разных компонентов. На температуры и прочие факторы они тоже реагируют по-разному.

Поэтому, к примеру, при равномерной прокалке стали мартенсит из нее соберется на наружном слое, а перлит устремится к центру. В итоге, создается ситуация лебедя, рака и щуки из басни Крылова. Растягивая деталь в разные стороны, компоненты «приводят» к образованию трещин.

Последним минусом применения кокилей является их газонепроницаемость. Между тем, для формирования некоторых изделий присутствие атмосферы необходимо. Поэтому, использование металлических форм для заливки сужает круг изделий, которые можно производить и сплавов, коими можно пользоваться.

При этом, выбор в пользу кокилей производители делают, зная о высокой точности деталей, получаемых в них. К тому же, при соблюдении технологии, из форм извлекаются изделия с идеально ровной и чистой поверхностью. Это дорогого стоит. Потребители готовы платить за качество, а значит, кокили продолжат заказывать на тысячах заводах по всему миру.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-kokil-izgotovlenie-kokilya-lityo-v-kokil/

Литье в кокиль (сущность процесса, особенности, преимущества, недостатки)

Литье в металлические формы — один из способов полу­чения отливок повышенной точности и качества поверхности. В отличие от песчаных разовых форм, которые разрушаются после каждой отливки, одни и те же металлические формы заливают металлом от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч раз.

Полость металлической формы можно выполнить с большой точностью и малой шероховатостью поверхности, поэтому отливки, изготовленные в ней, имеют точные размеры и гладкую поверх­ность. Высокая теплопроводность материала формы значительно ускоряет затвердевание и охлаждение отливки, что во многих случаях положительно сказывается на ее механических свойствах.

При литье в металлические формы по сравнению с литьем в пес­чаные формы увеличивается выпуск литья в 2—5 раз (при той же площади цеха), выход годных отливок (за счет уменьшения при­пусков на обработку резанием отливок, отходов), снижается се­бестоимость отливок и расход формовочных смесей, облегчается механизация и автоматизация производства, значительно улучша­ются условия труда.

  • Недостатки литья в металлические формы: высокая стоимость изготовления форм, поэтому такой способ литья нецелесообразно применять для единичного производства; возможность образова­ния отбела в чугунных отливках, для устранения которого их необходимо подвергать отжигу.
  • Экономическая целесообразность использования этого способа зависит от стойкости и конструкции кокилей, степени механизации и автоматизации, а также от характера производства (мас­совое, серийное, единичное).
  • Изготовление отливок в кокиле целесообразно, если снижа­ются затраты на изготовление готовой детали с учетом стоимости кокиля, отходов металла в стружку и обработки резанием от­ливки.
  • Литье в металлические формы рентабельно при условии съема с каждой формы не менее 200—400 небольших и 50—200 крупных отливок. Технологический процесс изготовления отливок в ко­килях состоит из следующих операций:
  • 1) подготовки форм (очистки, нагрева, нанесения на рабочие поверхности облицовки и краски);

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

  1. 3) Заливки формы жидким металлом, затвердевания отливки;
  2. 4) извлечения отливок от формы после остывания (рас­крытие формы с помощью механизмов или вручную);
  3. 5) обрубки, очистки и, в случае надобности, термической об­работки отливок.

Кокили изготовляют из чугуна, ста-ли, алюминия и меди. Мел­кие кокили изготовляют из чугуна СЧ 32—52, средние из чугуна СЧ 15—32, крупные из стали 15. Кокили (рис. 196) бывают неразъемные, с горизонтальной, вертикальной и сложной поверхностью разъема.

Неразъемные (вытряхные) кокили применяют для отливок, имеющих внешние очертания без выступающих частей, кокили с горизонтальной плоскостью разъема — для низких и неответственных отливок, кокили с вертикальной плоскостью разъема — для небольшие отливок массой до 75 кг, а также для плоских или тонкостенные отливок со стержнями.

Кокили со сложной поверхностью разъ­ема используют для сложных отливок.

Читайте также:  Класс точности приборов, средств измерений, болтов и погрешности

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Для того чтобы предохранить поверхность кокиля от воздействия жидкого металла и увеличить срок его службы, регулировать скорость охлаждения отливки и улучшить заполпяемость формы, на рабочую поверхность кокиля и металлических стержней наносят огнеупорные облицовки и краски. В состав этих покрытий входят вещества, обладающие малой теплопроводностью, что придает покрытию теплоизоля­ционные свойства. Благодаря покрытиям расплав медленнее охлаждается, а форма меньше прогревается.

Покрытия разделяют на облицовки и краски. Облицовки наносят на рабочую поверхность кокиля слоем тол­щиной 0,3—1 мм обычно 1 раз в смену, а краски практически после каждой заливки.

Основное назначение краски — предотвратить пригар обли­цовки к поверхности отливки, повысить стойкость формы, обеспе­чить заданную теплопроводность покрытия.

Литье чугуна.Перед заливкой металла в кокиль его рабочие полости покрывают облицовкой и краской. Облицовку кокиля возобновляют через каждые 100—200 заливок после очистки формы от старой облицовки. Перед началом работы форма должна быть подогрета до 200—250° С.

Нельзя заливать металл в холодный кокиль, так как это приводит к быстрому растрескиванию его поверхности. Для устранения отбела чугунных отливок рабочие поверхности кокиля кроме краски перед каждой заливкой обя­зательно покрывают копотью ацетиленового пламени. Во время работы кокиль не должен нагреваться выше 400° С, так как это вызывает растрескивание его поверхности.

Кокиль охлаждают обычно воздухом. При хорошем уходе кокиль выдерживает 3000— 5000 заливок чугуном.

В зависимости от массы и толщины стенок отливки темпера­тура заливки чугуна колеблется в пределах 1280—1300° С. Чу­гунные отливки массой до 10 кг и сечением до 12 мм без отбела по­лучить очень трудно. Обычно такие отливки подвергают отжигу, за исключением толстостенных несложной конфигурации, и неот­ветственных отливок.

Термическая обработка чугунных отливок необходима не только для устранения отбела, но и для снижения внутренних напряжений.

Литье алюминиевых сплавов.Температура заливки алюминие­вых сплавов находится в пределах 710—720°С, поэтому кокиль не нагревается расплавом так сильно, как при литье чугуна. Стойкость кокиля достигает 50 000 заливок.

Интенсивность охлаждения и затвердевания расплава в ко­киле значительно больше, чем в песчаной форме, поэтому отливки из алюминиевых сплавов в кокилях получаются с более плотной мелкозернистой структурой.

Это повышает механические свой­ства: предел прочности при растяжении на 20—25%, а удлинение в 1,5—2 раза. Алюминиевые сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, что позволяет изготовлять в кокилях тонкостенные сложные отливки.

Однако эти сплавы имеют большую усадку, поэтому для питания отливки, ее тепловых узлов необходимо ставить прибыли, иногда превышающие массу отливок, а также обеспечивать последовательное затвердевание соответствующим подводом металла к отливке.

При литье тонкостенных сложных отливок, а также отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью кокиль нагревают до 300—350СС. При литье сплавов с хорошей жидкотекучестью, а также при литье массивных толстостенных отливок кокиль нагревают до 200—250° С.

Литье магниевых сплавов. Магниевые сплавы легко окисляются при температурах заливки, что может привести к их возгоранию.

Поэтому перед заливкой сплава в кокиль рабочую полость кокиля припудривают серным цветом, что предотвращает окисление расплава и его возгорание. С этой же целью в процессе заливки струю расплава также опыляют смесью серы и борной кислоты.

После заливки зеркало металла в стояке и прибылях также по­крывают серой или универсальным флюсом. Магниевые сплавы при литье в кокиль заливают при перегреве над линией ликвидуса 130—180° С.

Поскольку большинство магниевых сплавов имеет повышенную объемную усадку (до 9%), на отливках устанавливают массивные прибыли. Для уменьшения отвода от них теплоты и улучшения питающего действия прибыли выполняют в стержнях или керамических вставках, устанавливаемых в кокиль.

Большинство отливок из магниевых сплавов подвергают тер­мической обработке для снижения внутренних напряжений, ста­билизации размеров отливок, повышения механических свойств.

Литье медных сплавов.Обычно температура перегрева над линией ликвидуса при литье медных сплавов в кокиль составляет 100—120° С, а в некоторых случаях (при литье тонкостенных от­ливок) до 200° С. Для питания массивных узлов отливок приме­няют прибыли и питающие бобышки.

Литье стали. В кокилях получают отливки из сталей 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, а иногда и из легированных сталей. Сталь обладает пониженной жидкотекучестью и большой усадкой, поэтому лит­никовая система должна создавать минимальные тепловые и гидравлические потери при заполнении формы.

Для питания отливки устанавливают прибыли. Температура кокиля обычно 200—300° С, температура заливки стали зависит от ее химического состава, однако не отличается от таковой при литье в песчаную форму.

Для снятия внутренних напряжений стальные отливки подвер­гают отжигу, а для улучшения механических свойств — гомоге­низации, нормализации и закалке.

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/53074.html

Литье в кокиль. Суть процесса. Основные операции и область использования

Кокильное литье, или литье в постоянные формы, – это литье металла, осуществляемое свободной заливкой кокилей. Кокиль (от фр. Coquille – раковина, скорлупа) – металлическая форма с естественным или принудительным охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных сил.

Кокиль (рисунок 3.1) обычно состоит из двух полуформ 12, плиты 11 и вставок 7. Полуформы взаимно центрируются штырями 6, а перед заливкой их соединяют замками 13.

Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическими или песчаными стержнями, извлекаемыми из отливки после ее затвердевания и охлаждения до заданной температуры.

Расплав заливают в кокиль через литниковую систему 5, выполненную в его стенках, а питание массивных узлов отливки осуществляется из прибыли 2.

При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости 10 через вентиляционные каналы 1, пробки 3, каналы между металлическими частями 9, образующие вентиляционную систему кокиля.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Рисунок 3.1 – Кокиль:1 – вентиляционные каналы; 2 – прибыль; 3 – вентиляционная пробка; 4 – песчаный стержень; 5 – литниковая система; 6 – штырь (центрирующий элемент); 7 – вставка; 8 – металлический стержень; 9 – вентиляционный канал; 10 – полость формы; 11 – плита (поддон); 12 – полуформы; 13 – замок

Основные элементы кокиля – полуформы, плиты, вставки, стержни и т.д. – обычно изготовляют из чугуна или стали. Выше рассмотрен кокиль простой конструкции, но в производственной практике часто используют кокили весьма сложных конфигураций.

Основные операции технологического процесса

Перед заливкой расплава новый кокиль подготовляют к работе: поверхность рабочей полости и разъем тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, масла, проверяют легкость перемещения подвижных частей, точность их центрирования, надежность крепления.

Затем на поверхность рабочей полости и металлических стержней наносят слой огнеупорного покрытия – облицовки и краски (рисунок 3.2, а). Состав облицовок и красок зависит в основном от типа заливаемого сплава, а их толщина – от требуемой скорости охлаждения отливки: чем толще слой огнеупорного покрытия, тем медленнее отливка охлаждается.

Вместе с тем слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую поверхность формы от резкого повышения ее температуры при заливке, оплавления и схватывания с металлом отливки.

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Рисунок 3.2 – Последовательность изготовления отливки в кокиле (стрелки – направление движения деталей кокиля): а – окраска кокиля; б – установка стержней; в – сборка и заливка формы; г – затвердевание отливки; д – разборка кокиля

Перед нанесением огнеупорного покрытия кокиль нагревают газовыми горелками или электрическими нагревателями до температуры 150 – 280оС. Краски наносят на кокиль обычно в виде водной суспензии через пульверизатор. Вода капель водной суспензии, попадающих на поверхность нагретого кокиля, испаряется, а огнеупорная составляющая ровным слоем покрывает поверхность.

После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры, зависящей в основном от состава заливаемого сплава, толщины стенки отливки, ее размеров и требуемых свойств. Затем в кокиль устанавливают песчаные или керамические стержни (рисунок 3.2, б), если таковые необходимы для получения отливки, половины кокиля соединяют (рисунок 3.

2, в) и скрепляют специальными зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине – с помощью ее механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. Часто в процессе затвердевания и охлаждения отливки, после того как она приобретет достаточную прочность (рисунок 3.2, г), металлические стержни «подрывают», т.е. частично извле-кают из отливки.

Это делают для того, чтобы уменьшить давление затвердевающей отливки на металлический стержень и облегчить последующее извлечение его из отливки. После охлаждения отливки до заданной температуры кокиль раскрывают, полностью извлекают металлический стержень и удаляют из кокиля отливку (рисунок 3.2, д).

Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники, прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Затем описанный выше цикл повторяется.

Перед повторением цикла осматривают рабочую поверхность кокиля, плоскость разъема. Обычно огнеупорную краску наносят на рабочую поверхность кокиля 1 – 2 раза в смену, изредка восстанавливая ее в местах, где она отслоилась от рабочей поверхности.

Так как за время извлечения отливки и окраски рабочей поверхности кокиля он охлаждается, в частности при литье тонкостенных отливок охлаждается чрезмерно, для повторения цикла требуется подогрев кокиля до рабочей температуры. Если же отливка достаточно массивная, то за счет ее теплоты кокиль может нагреваться до температуры более высокой, чем требуемая рабочая.

Для такого случая в кокиле предусмотрены специальные системы охлаждения, и на следующую заливку он поступает охлажденным.

Процесс литья в кокиль является малооперационным. Манипуляторные операции достаточно простые и кратковременные, а лимитирующей по продолжительности операцией является охлаждение отливки в форме до заданной температуры.

Практически все операции могут быть выполнены механизмами машины или автоматической установки, что относится к существенным преимуществам способа.

Самым важным является то, что исключается трудоемкий и материалоемкий процесс изготовления разовой формы – кокиль используется многократно.

Особенности формирования и качество отливок

Металлическая форма по сравнению с песчаной обладает значительно большими теплопроводностью, теплоемкостью, прочностью, практически нулевыми газопроницаемостью и газотворностью. Этими свойствами материала кокиля обусловлены рассмотренные далее особенности его взаимодействия с металлом отливки.

Читайте также:  Как открутить болт: термический способ, растворители, постукивание

1. Высокая эффективность теплового взаимодействия отливки и формы: расплав и затвердевшая отливка охлаждаются в кокиле быстрее, чем в песчаной форме, т.е. при одинаковых гидростатическом напоре и температуре заливаемого расплава заполняемость кокиля обычно хуже, чем песчаной формы.

Это осложняет получение в кокилях отливок из сплавов с пониженной жидкотекучестью и ограничивает минимальную толщину стенок и размеры отливок. Вместе с тем повышенная скорость охлаждения способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность металла отливок.

Однако в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие особенностей кристаллизации часто образуются карбиды, феррито-графитная эвтектика, отрицательно влияющие на свойства чугуна, так как снижают показатели ударной вязкости и износостойкости.

Резко возрастающая твердость в отбеленном поверхностном слое затрудняет обработку резанием таких отливок и приводит к необходимости подвергать их термической обработке (отжигу) для устранения отбела.

2. Кокиль практически неподатлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение ее из формы и может вызвать появление внутренних напряжений, коробления отливки и трещин в ней.

В то же время неподатливая форма не деформируется по причине увеличения объема некоторых расплавов при кристаллизации из-за предусадочного расширения, например, в результате выделения графита в чугуне.

В этом случае уменьшается опасность формирования усадочной пористости при затвердевании отливки.

При литье в кокиль отсутствуют погрешности, вызываемые упругими и остаточными деформациями песчаной формы, снижающими точность ее рабочей полости и соответственно отливки.

Размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены значительно точнее, чем размеры песчаной формы, и отливки в кокилях соответственно получаются более точными.

Точность отливок в кокилях обычно соответствует классам 5 – 9 для отливок из цветных сплавов и классам 7 – 11 для отливок из черных металлов (ГОСТ 26645-85 (изм. № 1, 1989)). При этом наибольшая точность обеспечивается для размеров в одной части формы.

Точность размеров в двух и более частях формы, а также размеров, оформляемых подвижными частями формы, ниже. Точность отливок, полученных в кокиле, по массе примерно на один класс выше по сравнению с песчаными формами, при этом обеспечивается возможность уменьшения припусков на обработку резанием.

3. Физико-химическое взаимодействие металла отливки и кокиля минимально, что определяет высокое качество поверхности отливки. Отливки в кокиль не имеют пригара. Шероховатость поверхности отливок зависит от состава облицовок и красок, наносимых на поверхность рабочей полости формы, и соответствует Rz = 40 – 10 мкм, но может быть и меньше.

4. Кокиль практически газонепроницаем и имеет минимальную газотворность, определяемую в основном составами огнеупорных покрытий, наносимых на поверхность рабочей полости.

Однако газовые раковины в кокильных отливках – явление нередкое.

Причины их появления различны, но в любом случае расположение отливки в форме, способ подвода расплава и вентиляционная система должны обеспечивать удаление воздуха и газов из кокиля при заливке.

Эффективность производства и область применения

Эффективность кокильного производства отливок, как и производства отливок другими способами литья, зависит от полноты и правильности использования преимуществ этого процесса с учетом его особенностей и недостатков в условиях конкретного производства.

Ниже приведены преимущества литья в кокиль в сравнении с литьем в песчаные формы.

1. Обусловленное использованием металлической формы повышение качества отливки и стабильности показателей качества, в частности: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

2. Использование в металлических формах разовых песчаных стержней. Это существенно расширяет возможности способа при производстве фасонных отливок со сложными внешними и внутренними поверхностями.

3. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций приготовления смеси, формовки и очистки отливок.

Поэтому использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2 – 3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов на оборудование и очистные сооружения.

4. Устранение тяжелых и вредных операций выбивки форм, очистки от-ливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

5. Возможность механизации и автоматизации процесса изготовления отливки благодаря многократному использованию кокиля.

При литье в кокиль устраняется процесс изготовления литейной формы, остаются лишь сборочные операции: установка стержней, соединение частей кокиля и их крепление перед заливкой, которые легко автоматизируются.

Устраняются также такие возмущающие факторы, влияющие на качество отливок при литье в песчаные формы, как влажность, прочность, газопроницаемость формовочной смеси, т.е. процесс литья в кокиль является более управляемым.

Для получения отливок заданного качества в кокильном производстве легче осуществить автоматическое регулирование технологических параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет изменить характер труда литейщика-оператора, управляющего работой таких комплексов.

Однако способ литья в кокили имеет и недостатки, в числе которых следующие.

1. Высокая стоимость кокиля, сложность и трудоемкость его изготовления. Стоимость кокиля возрастает при получении отливок с поднутрениями, для выполнения которых необходимо усложнять конструкцию формы – делать дополнительные разъемы, использовать вставки, разъемные металлические или песчаные стержни.

2. Ограниченная стойкость кокиля, измеряемая числом годных отливок, которые можно получить в данном кокиле. 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 и трещин.

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

Преимущества и недостатки кокильного способа определяют в итоге рациональную область его использования.

Вследствие высокой стоимости кокилей экономически целесообразно применять этот способ литья только в серийном или массовом производстве.

Серийность при литье чугуна должна составлять более 20 крупных или более 400 мелких отливок в год, а при литье алюминия – не менее 400 – 700 отливок в год.

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 можно отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

  • ← Раздел 2.6
  • Раздел 3.2 →

Источник: https://uas.su/books/spesialmethodsforcasting/31/razdel31.php

Литье чугуна в кокиль. Преимущества и недостатки технологии — Главный новостной портал города Днепр

Литье в кокиль: технология, преимущества, недостатки, изготовление

Особенности литья чугуна в кокиль

Кокиль бывает разной конструкции. Существую формы как разъемные, так и неразъемные. Последние применяются при изготовлении продукции с несложной геометрией, так как процесс извлечения отливки осуществляется обычным выбиванием. При изготовлении деталей более сложной конструкции применяются формы, собирающиеся из двух, трех и более частей. Количество частей зависит от сложности отливки.

Сама технология выглядит следующим образом. В первую очередь осуществляется очистка полуформ от грязи, окалины и прочих продуктов, оставшихся после предыдущего цикла. После этого приступают к проверке работоспособности кокиля.

Исследуются подвижные соединения, точность подгонки полуформ, надежность запорной арматуры и прочих креплений. После проверки наносят антипригарные покрытия для литейных форм.

Это делается для того, чтобы избежать прилипание расплава к стенкам кокиля и улучшить чистоту поверхности отливок.

После всех подготовительных операций приступают к непосредственному литью. Для этого кокиль предварительно разогревается до 300 градусов, после чего заполняется чугуном.

Заполненная форма в зависимости от требований технологического процесса может подвергаться принудительному охлаждению, для уменьшения времени технологического цикла и повышения производительности.

После этого остывшая отливка извлекается и подвергается финишным операциям, таким как механическая обработка и прочие.

Плюсы и минусы литья в кокиль

К преимуществам указанной технологии можно отнести высокую производительность, отсутствие операций по изготовлению форм, как это происходит при литье в песчано-глинистые смеси.

Многоразовые формы позволяют изготавливать крупные партии деталей при невысокой себестоимости производства.

К недостаткам можно отнести требования к толщине стенок отливок из-за высокой скорости остывания кокиля, необходимость дополнительной термообработки для снятия внутренних напряжений, дороговизну оснастки.

Для повышения качества отливок необходимо использовать качественные вспомогательные материалы, которые можно приобрести благодаря компании «Укрфаворит». На официальном сайте можно найти каталог материалов для литья. Компания работает напрямую с проверенными европейскими производителями, поэтому может гарантировать высокое качество продукции при приемлемой стоимости.

Источник: https://dnepr.com/blurb/lite-chuguna-v-kokil-preimushhestva-i-nedostatki-tehnologii.html

Литье в кокиль — описание процесса

Способ изготовления деталей методом заливки расплавленного металла в специальную форму называется литьем. Он известен человечеству с давних времен. Среди разнообразных видов этого процесса литье в кокиль занимает особое место. Значительная часть литейных отливок изготовлена именно этим методом.

Процесс литья в кокиль

Кокильное литье – особый вид получения фасонных отливок методом залива расплавленного металла в специальные разъемные металлические формы, которые называют кокиль. Он состоит из 2х полуформ, плиты и вставки. Полуформы скрепляют с помощью замков. Для выравнивания и центрирования используют штыри.

Технология изготовления отливок при данном виде литья включает в себя несколько этапов.

  1. подготовительный этап:
    • Очистка поверхностей от грязи, масляных пятен, ржавчины;
    • нагрев кокильной формы перед заливкой в нее раскаленного металла;
    • нанесение термоизолирующего покрытия;
    • нанесение слоя краски. Это необходимо для регулирования скорости охлаждения и затвердевания металла, так как интенсивное охлаждение расплава отрицательно влияет на качество отливки.
    • При нанесении термоизолирующего слоя используют различные огнеупорные материалы: асбест; графит; тальк; карбид; шамот. Термоизолирующее покрытие позволяет избежать появления раковин, скопления газов, пригара отливки к кокилю. При изготовлении крупных стальных деталей применяют футерованные формы, которые имеют толщину защитного покрытия 10 мм и более;
  2. установка стержней и втулок;
  3. закрытие кокиля на замки, рычаги, зажимы или другие запорные устройства;
  4. заливка расплавленного металла через литник;
  5. охлаждение формы и отливки до заданной температуры;
  6. открытие кокиля;
  7. извлечение отливки из формы;
  8. удаление литников и промывников.
Читайте также:  Нержавеющая сталь aisi 321: характеристики, свойства, аналоги, состав

Использование стержней в разъемных формах: — при использовании простых стержней в фасонных отливках получают полости простой конфигурации; — при использовании разъемных механических стержней получают полости более сложных конфигураций; — для образования замкнутых полостей используют песчаные стержни; — для получения полостей сложных очертаний и конфигураций используют металлические и песчаные стержни комбинируют.

Плюсы и минусы процесса кокильного литья

Литье в кокиль имеет явные преимущества перед другими видами аналогичного процесса, в том числе перед литьем в песчаные формы, так как оно:

  • дает возможность многоразового использования форм;
  • сокращает расходы на формовочные материалы;
  • позволяет получить отливки повышенной точности, с меньшими припусками на механическую обработку;
  • обеспечивает более чистовую поверхность литья, снижает шероховатость поверхности заготовки;
  • позволяет повысить качество, прочность и другие механические свойства отливок;
  • позволяет автоматизировать и механизировать процесс;
  • является более экономичным и эффективным.

При том, что данный процесс имеет явные преимущества по сравнению с другими методами литья, стоит отметить некоторые недостатки:

  • трудоемкость и сложность самого процесса изготовления кокилей;
  • высокая стоимость изготовления кокилей, которая повышается в зависимости от сложности конфигурации формы;
  • ограниченное число отливок, так как кокиль не вечный, имеет ограниченную износостойкость;
  • невозможность изготовления отливок с более тонкими стенками, «отбел» чугуна, сложности при изготовлении стальных отливок (газовая пористость);
  • неподатливость форм, что иногда приводит к деформациям и трещинам в заготовках, короблению стенок кокиля во время литья;
  • необходимость использования стержней, вентканалов, газоотводов, термоизолирующих покрытий.

Особенности конструкции кокилей и материалы

Конструкции кокилей, которые используются в металлургическом производстве делятся на два вида:

  1. разъемные;
  2. неразъемные (вытряхные, название говорит само за себя).

Второй вид конструкции форм используется если отливки имеют простую конфигурацию.

Разъемные формы, в свою очередь, по форме плоскости разъема бывают:

  • горизонтальные;
  • вертикальные;
  • наклонные;
  • со створчатой плоскостью разъема;
  • со сложной плоскостью разъема.

Каждая часть формы называется полуформой. Они бывают:

  1. коробчатые;
  2. с ребрами жесткости (что позволяет избежать коробления стенок формы).

Разъемные формы подразумевают использование дополнительных технологических элементов:

  • стержней (металлических или песчаных);
  • вставок;
  • оснований;
  • поддонов;
  • толкателей;
  • центрирующих штырей;
  • втулок.

Способы подачи в форму раскаленного металла: сверху; сбоку; снизу (сифонный метод).

Для обеспечения технологического процесса кокиль оснащается:

  • вентиляционной системой (система вентканалов, выпоры, зазоры);
  • газоотводными каналами (чаще всего направленными вверх);
  • системой нагрева и охлаждения (водоохлаждение включают после образования корки на отливке).

Материалы для изготовления кокилей

В кокиле во время литья происходят резкие перепады температур, обусловленные технологическим процессом, что может привести к необратимым изменениям в структуре формы.

В связи с этим материалы для изготовления кокилей должны обладать следующими качествами:

  • термоустойчивость;
  • иметь высокие механические свойства;
  • быть высококачественными;
  • высокопрочными;
  • быть легкими в обработке;
  • иметь доступную цену.

На практике, для изготовления кокильных форм, чаще всего используют следующие материалы:

  • сталь низкоуглеродистая, легированная сталь и ее сплавы (Ст3, Ст10, Ст20, Ст15ХМЛ);
  • чугун, в том числе и высокопрочный (СЧ20, СЧ25, ВЧ40, ВЧ45);
  • медь и ее сплавы;
  • алюминий и его сплавы.

Стержни чаще всего изготавливают из углеродистой или легированной стали, а песчаные – из песчано-масляной или песчано-смоляной смесей. Для остальных деталей кокильных форм — поддонов, толкателей, втулок, штырей, болтов, используют в основном конструкционную сталь.

Область применения кокильного литья

Благодаря кокильному литью серийное производство не только в РФ, но и во всем мире обеспечено литыми деталями более чем на 40%, по сравнению с другими видами литья.

Методом кокильного литья получают отливки из чугуна, стали и ее сплавов, магния, алюминия и их сплавов. всевозможного назначения и веса. Из отливок вытачивают различные детали, которые широко используются в машиностроении, вагоностроении, автомобилестроении, в тракторостроении, при укладке газопроводов и т.д.

Все отрасли промышленности и машиностроительного производства используют детали, изготовленные методом кокильного литья: поршни, блоки, цилиндры, корпуса электродвигателей, щеки подшипников, фланцы, рамы, фитинги, шнеки, зубчатые колеса и множество других частей машин и механизмов.

Современная промышленность нуждается в огромном количестве деталей, большая часть из которых – литые. Они могут иметь вес от нескольких грамм до сотен килограммов.

  • Литье в многоразовые металлические формы – кокили, является одним из самых прогрессивных и эффективных видов литья, так как они могут выдерживать от нескольких наливов до десятков тысяч использований (изготовление деталей из алюминия).
  • Возможность модернизации, механизации и автоматизации кокильного литья позволяет полностью покрыть дефицит литых изделий в промышленности и свести к минимуму использование тяжелого ручного труда.

Источник: https://prompriem.ru/litejnoe-proizvodstvo/lite-v-kokil.html

Литье в кокиль

Качество отливок   Плюсы литья в кокиль   Недостатки литья в кокиль

Литье в кокиль производится либо в стационарные кокиля, либо на кокильных машинах и станках. Кокиля делятся на простые и сложные, имеющие в своей конструкции гидроцилиндры, систему толкания, стержневые ящики, металлические вкладыши. Для изготовления этого вида оснастки необходим высокий уровень и квалификации инженерного состава, и инструментального производства.

Литье в кокиль представляет собой литье металла методом свободной заливки расплавленного металла в кокиля, металлические формы (от фр. Coquille – раковина, скорлупа), с последующим естественным или искусственным охлаждением.

Основные составляющие кокиля – плиты, вставки, полуформы, стержни и пр. –изготавливаются, как правило, из стали или чугуна. Конфигурации кокилей бывают простыми, но на практике в производстве чаще встречаются очень сложные конфигурации кокилей.

Наше предприятие обладает всем необходимым потенциалом для осуществления проектирования и изготовления кокилей любой сложности, в том числе и с последующей привязкой их к оборудованию заказчика.

Мы имеем соответствующие производственные возможности для изготовления кокилей не только из простых и из жаропрочных сталей, но и из чугуна. Чаще всего испытания изготовленной оснастки мы производим на собственном оборудовании.

Для оказания технической помощи при запуске оснастки на предприятии заказчика мы можем организовать выезд к нему наших специалистов.

Сам технический процесс литья в кокиль не является многооперационным. Все операции сравнительно простые и занимают небольшое количество времени, ограничивает продолжительность операций только время охлаждения до требуемой температуры отливки в форме.

Большая часть всех операций производственного цикла выполняется механически, автоматизированно, что, несомненно, является важным преимуществом данного способа.

Кроме того, немаловажно, что с многократно используемым кокилем исключается необходимость в разовых формах, процесс изготовления которых достаточно затратный и трудоемкий.  

Качество отливок и особенности формования

Если сравнивать металлические формы с песчаными, то первые характеризуются значительно большими важными характеристиками: теплопроводностью, прочностью, теплоемкостью, очень низкими газотворностью и газопроницаемостью. Благодаря этим свойствам материала кокиль при взаимодействии с металлом проявляет следующие особенности:

  • Высокая эффективность теплового взаимодействия отливки и формы (сплав и отливка быстрее охлаждаются в кокиле по сравнению с песчаной формой);
  • Кокиль в большей степени препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение, однако препятствует деформации самой формы, что снижает вероятность появления пористости. Таким образом, при литье в кокиль изделия получаются более точными;
  • Поверхность отливки более качественная вследствие минимального физико-химического взаимодействия металла отливки с формой (кокилем);
  • Кокиль имеет низкую газотворность и практически газонепроницаем, расположение отливки в кокиле, способ подачи металла и система вентилляции могут обеспечить выход воздуха и газов из формы при заливке.

Эффективность литья в кокиль зависит в первую очередь от максимального использования преимуществ процесса именно кокильного производства отливок, при этом необходимо учитывать все особенности, достоинства и недостатки данного способа (чаще всего в сравнении с литьем в песчаные формы) в условиях каждого конкретного производства, что с успехом может сделать грамотный специалист.

Достоинства литья в кокиль

  • Высокое качество отливки и стабильность показателей качества (точность, механические свойства, плотность, структура, шероховатость).
  • Большие возможности при необходимости производства отливок сложной внутренней конфигурации и внешней поверхности благодаря использованию в формах разовых песчаных стержней.
  • Более высокая (в 2-3 раза) производительность труда благодаря отсутствию трудоемких операций, а также снижение затрат на производственные площади, оборудование и очистные сооружения.
  • Исключение сложных и вредных операций, что влечет за собой меньшее загрязнение окружающей среды и улучшение условий труда.
  • Возможность механизации и автоматизации производственного процесса литья в кокиль в результате многоразового использования формы. Кроме того, именно в кокильном производстве возможно автоматически регулировать параметры процесса, что в корне меняет сам характер труда литейщика.

Недостатки способа литья в кокили

  • Достаточно высокая стоимость кокиля, сложность его изготовления, причем стоимость кокиля возрастает в случае отливки сложной конфигурации.
  • Ограничения в стойкости кокиля и общем количестве годных отливок. Стойкость кокиля влияет на общую экономическую эффективность процесса литья, особенно в случае литья чугуна и стали.
  • Ограниченная возможность получения тонкостенных протяженных отливок вследствие интенсивного охлаждения металла в форме.
  • Твердость формы может привести к появлению в отливках напряжений, даже трещин при извлечении.
  • При сложных формах отливки необходимо использование большого количества песчаных стержней, что влечет за собой снижение точности отливок.

По итогам сопоставления достоинств и недостатков кокильного производства отливок специалист определяет, насколько рационально его использование на конкретном предприятии, так как выгодно использовать литье в кокиль только в массовом и серийном производстве.

Однако именно литье в кокиль можно отнести к малооперационному, малоотходному, материало- и трудосберегающему технологическому процессу, позволяющему, кроме того, улучшить условия труда и уменьшить вредное воздействие на окружающую среду.

Источник: http://uprz.ru/osnastka-proektirovanie-i-izgotovlenie/lite-v-kokil.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector