Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Кокильное литьё — технология получения фасонных отливок в металлических многоразовых формах, называемых кокилями. Металл заполняет полость только под действием силы тяжести, без дополнительного давления. Этим кокильное литьё принципиально отличается от литья под давлением и центробежного литья. Результат — высокоточные отливки с плотной мелкозернистой структурой и стабильными механическими свойствами, пригодные для серийного и массового производства.
Слово «кокиль» происходит от французского coquille — раковина, скорлупа. Кокиль представляет собой разборную металлическую форму, которая после извлечения отливки сохраняет свою геометрию и используется повторно — в отличие от разовых песчано-глинистых форм, разрушаемых при выбивке.
В отличие от литья под давлением, при кокильном литье расплав поступает в полость самотёком, без поршневого прессования. Это существенно упрощает оборудование и снижает требования к конструкции формы, однако накладывает ограничения на минимальную толщину стенки отливки и жидкотекучесть сплава.
Кокильное литьё применяют для отливок с толщиной стенки от 3 до 100 мм. Масса отливок варьируется в широких пределах: для алюминиевых сплавов на автоматизированных линиях — до 30 кг; для чугуна на автоматизированном оборудовании — до 160 кг, при ручной заливке — до 12 тонн. В кокилях получают 45% всех алюминиевых и магниевых отливок, 11% чугунных и 6% стальных отливок в мировой практике.
Основное требование к материалу кокиля — стойкость к термическому удару при многократных циклах нагрева и охлаждения. Для изготовления полуформ и основных элементов кокилей применяют:
Для металлических стержней и вставок многократного действия, испытывающих повышенные тепловые и механические нагрузки, применяют легированные стали типа 30ХГСА, 35ХГСА, 4Х5МФС. Выталкиватели выполняют из инструментальных сталей (У8А, У10А), поскольку они должны обладать высокой твёрдостью и износостойкостью.
Типовой кокиль состоит из двух полуформ, фиксируемых штырями-направляющими и запираемых замками перед заливкой. В состав кокиля входят: рабочая полость, воспроизводящая внешние контуры отливки; стержни — металлические или песчаные, формирующие внутренние полости; литниковая система, обеспечивающая подвод расплава; вентиляционные каналы (выпоры) для удаления газов; система охлаждения или обогрева для управления температурным режимом.
Представляют собой цельную форму без плоскости разъёма. Отливку извлекают выбиванием или выталкиванием через открытый торец. Применяются для простых отливок без поднутрений — преимущественно стальных и чугунных. Просты в изготовлении, но существенно ограничены по сложности конфигурации детали.
Основной тип в серийном производстве. Разъём может быть:
Перед каждым циклом рабочую поверхность кокиля очищают от остатков предыдущей отливки и окисления. Затем наносят огнеупорное покрытие (кокильную краску) на подогретую поверхность. Краску наносят кистью или пульверизатором на кокиль, нагретый до 150–200°C — это обеспечивает правильную адгезию и испарение влаги из покрытия.
Состав покрытия зависит от заливаемого сплава. Для стальных и чугунных отливок применяют покрытия на основе пылевидного кварца, молотого шамота, графита, мела или талька со связующим (жидким стеклом, сульфитным щёлоком). Для алюминиевых сплавов — покрытия на основе мела, оксида цинка и жидкого стекла. По толщине различают: тонкослойные покрытия до 0,5 мм — для цветных металлов; футерованные до 10 мм — для крупных отливок из чугуна и стали.
Покрытие выполняет три функции: защищает рабочую поверхность кокиля от термического удара, регулирует скорость охлаждения отливки в разных зонах формы и предотвращает приваривание металла к стенкам.
После нанесения и просушки покрытия кокиль выводят на рабочую температуру. Для получения качественных отливок из алюминиевых сплавов температура кокиля должна поддерживаться в пределах 200–350°C. Конкретное значение зависит от состава сплава и толщины стенок отливки.
Подогрев необходим по нескольким причинам: заливка расплава в холодный кокиль вызывает резкий термический удар, ускоряет охлаждение металла, ухудшает заполняемость тонких сечений и может вызвать трещины в отливке. Подогрев осуществляют газовыми горелками; контроль температуры — инфракрасными термометрами (пирометрами) или термопарами.
При литье массивных отливок ситуация обратная: теплота металла разогревает кокиль выше допустимой рабочей температуры. В этом случае в конструкции кокиля предусматривают каналы принудительного охлаждения — водяные или воздушные.
После выведения кокиля на рабочую температуру устанавливают стержни, закрывают и запирают полуформы. Расплав заливают самотёком. После затвердевания кокиль раскрывают: металлические стержни извлекают механически, песчаные разрушают при выбивке. Отливку подают на обрубку, очистку и термическую обработку при необходимости.
Отливки в кокилях не имеют пригара. Шероховатость поверхности зависит от состава покрытия и соответствует Rz = 10–40 мкм. Точность размеров по ГОСТ Р 53464-2009 соответствует классам 5–9 для цветных сплавов и классам 7–11 для чёрных металлов.
Литниковая система выполнена непосредственно в металле формы и не требует изготовления заново при каждом цикле. При вертикальном разъёме её располагают в плоскости разъёма; при горизонтальном — у нижней полуформы. Для цветных сплавов, склонных к окислению, применяют нижний (сифонный) подвод металла или вертикально-щелевые системы, обеспечивающие ламинарное течение расплава.
Стойкость кокиля — число годных отливок до исчерпания ресурса формы — является ключевым производственным параметром. Она существенно зависит от температуры плавления заливаемого сплава: чем выше температура, тем интенсивнее тепловой износ и разгар рабочей поверхности.
Стойкость кокилей для алюминиевых сплавов повышают применением жаропрочных сталей для стержней и вставок (30ХГСА, 35ХГСА, 4Х5МФС), водяным охлаждением наиболее нагруженных зон, а также правильным подбором состава и толщины покрытия. Стойкость водоохлаждаемых кокилей выше, чем неохлаждаемых.
Кокильное литьё — технология, сочетающая высокую точность отливок (классы 5–9 для цветных сплавов по ГОСТ Р 53464-2009), плотную мелкозернистую структуру металла и высокую производительность при серийном выпуске. Ключевые параметры процесса — материал кокиля, рабочая температура (200–350°C для алюминия), состав и толщина покрытия, конструкция литниковой системы — определяют как качество отливок, так и стойкость металлической оснастки. Наибольший эффект технология даёт при литье алюминиевых и магниевых сплавов, где стойкость кокиля достигает 50 000–100 000 отливок. При литье чугуна и стали применение кокилей целесообразно для деталей несложной конфигурации при достаточно большой серийности производства.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.