Литье в металлические формы кокили

Литье в кокиль — это литье, осуществляемое свободной заливкой в металлическую форму (кокиль).(ГОСТ 18168-86). Литье в кокиль применяется в условиях крупносерийного и массового производства. Отливки получают из чугуна, стали и цветных сплавов с толщиной стенок от 3 до 100 мм и массой от нескольких граммов до сотен килограмм. Точность размеров соответствует 12- 15 квалитетам, а шероховатость поверхности Ra = 2,5 – 25 мкм. Ускоренная кристаллизация металла при контакте с металлическими поверхностями кокиля обуславливает образование мелкозернистой структуры в поверхностном слое отливки, что улучшает ее качество.

К достоинствам кокиля относят :

1. Возможность многократного использования кокилей — до нескольких десятков тысяч заливок при литье алюминиевых сплавов и до нескольких сотен заливок — при литье чугуна.

2. Повышенная точность размеров и малая шероховатость поверхности отливок

( Rz 10-80 мкм ).

3. Улучшенные поверхностные свойства металла отливок в поверхностном слое вследствие образования плотной мелкозернистой структуры при быстром охлаждении.

4. Высокая производительность.

5. Сокращение трудоемких операций и производственных площадей.

Схема технологических операций производства отливок в кокиле приведена на рис. 107.

Процесс изготовления отливки в кокиле состоит из небольшого количества операций .

Подготовка кокиля к работе включает очистку поверхности полуфоррм 1 и 3 , плиты 4 и разъемов от следов загрязнений и масла ( рис. 107, а )

Затем кокиль предварительно нагревают до 150 -200 о С газовыми горелками или электронагревателями, что необходимо для лучшего сцепления огнеупорного покрытия с рабочими поверхностями кокиля и металлического стержня 5. Огнеупорные покрытия наносят на рабочую поверхность кокиля пневмораспылением ( распылитель 2 ) или кистью. После нанесения огнеупорного покрытия кокиль разогревают до рабочей температуры ( 150 - 350 о С ). После установки песчаного стержня ( рис. 107, б ) кокиль заливают расплавом ( рис. 107, в ). После достижения достаточной прочности отливки при ее затвердевании металлический стержень 5 частично извлекается ( Рис. 107, г ), чтобы избежать его излишнего обжатия при затвердевании отливки. После полного охлаждения кокиля металлический стержень 5 полностью извлекается и остывшая отливка удаляется ( Рис. 107 , д).

Основными конструкционными материалами для изготовления кокилей являются: -чугун марок ЧВГ-40, СЧ15,СЧ20 - для получения мелких и средних отливок из алюминиевых, магниевых, медных сплавов , чугуна с воздушным охлаждением;

-чугуны ВЧ40, ВЧ45 и др. - для кокилей, используемых для изготовления мелких, средних и крупных отливок из серого, высокопрочного, ковкого чугуна с воздушным охлаждением;

-стали 10, 20, Ст3, 15Л, 15ХЛМ и др. - для кокилей , используемых для изготовления мелких, средних, крупных и особо крупных отливок из чугуна, стали, алюминиевых, медных, магниевых сплавов;

-алюминиевые сплавы АК9,АК7, Амг5А (ГОСТ 1583-93) применяют для кокилей при изготовлении мелких отливок из алюминиевых и медных сплавов.

Для повышения стойкости алюминиевых кокилей их подвергают анодированию в растворе серной, хромовой или щавелевой кислоты. В результате формируется оксидированный слой из окислов алюминия ( Al2O3 ) толщиной не менее 150 мкм, имеющий твердость 350 — 400 г/см2 и температуру плавления до 2000 о С.

Рабочую поверхность кокиля изготовляют методом механической обработки или литьем с последующей слесарной доводкой.

Литые заготовки кокилей (ГОСТ 16262-70 ) не должны иметь трещин. На формообразующих поверхностях не допускаются дефекты. На всех других поверхностях чугунных и стальных кокилей допускаются дефекты, не снижающие их эксплуатационных качеств. Литые заготовки кокилей перед механической обработкой должны быть подвергнуты естественному или искусственному старению для снятия внутренних напряжений.

Стальные цапфы должны быть залиты в кокиль и надежно соединяться с металлом основной формы. Металлические стержни должны изготовляться из легированных сталей 35ХГС и 35 ХГСЛ.

Обработанные поверхности кокилей и их детали не должны иметь заусенцев, задиров, забоин, вмятин и других механических повреждений. Местные зазоры в плоскости разъема кокилей не должны превышать 0,2 мм в спаренном состоянии.

Размеры и уклоны знаков песчаных стержней, а также зазоры между знаком формы и стержнем в кокиле должны соответствовать ГОСТ 3606-80.

Поля допусков при проектировании кокилей определяются по системе ОСТ : А, А3, А2А, А4, С5, Шg, X3, X4, X5, B5, A5,0 A1, C3, C4, B1, Пр2 2а, ПШ, СМ7, С

367

При конструировании кокилей необходимо соблюдать следующие условия :

– закруглять острые кромки не менее 0,5 мм для защиты кокиля от подгорания;

– выполнять конусность формующих поверохностей стенок кокиля с максимально допустимыми литейными уклонами не менее 2 градусов, а металлических стержней - с уклоном от 5 до 8 градусов ;

– на наружной поверхности кокиля предусматривать ребра жесткости толщиной 0,75 от толщины стенки кокиля и радиусом сопряжения со стенками кокиля от 5

до 10 мм;

В табл. 266 приведены значения уклонов стенок рабочей поверхности кокиля

( в % ) в зависимости от сплава и высоты стенок отливок.

Таблица 266. Уклоны стенок кокиля в зависимости от сплава и высоты стенки отливки

В табл 267 приведены предельные размеры отверстий, получаемых в кокильных отливках

Таблица 267. Предельные размеры отверстий, получаемых в кокильных отливках

Толщина стенок металлического кокиля в зависимости от толщины стенок отливок из

чугуна, стали и цветных сплавов должна соответствовать указанной на рис. 108

(ГОСТ 16237-70).

Для отливок из сплавов с высокой температурой плавления ( чугун, сталь ) толщину стенок кокиля необходимо выбирать в границах заштрихованной области ближе к верхнему краю.

Толщину стенок кокилей, изготовляемых из материалов с высокими механическими свойствами ( сталь, высокопрочный чугун ) необходимо выбирать в границах заштрихованной области ближе к нижнему краю.

Вытряхные металлические кокили для удаления отливки поворачиваются на 180 граусов. Размеры вытряхных металлических форм должны соответствовать

ГОСТ 16234-70.

Таблица 268. Размеры вытряхных металлических форм ГОСТ 16234-70

Продолжентие табл. 268

Продолжение табл. 268

Перед заливкой рабочую поверхность кокиля покрывают краской. Краска влияет на теплоотдачу кокиля и, следовательно, на процесс кристаллизации отливок. Снижает вероятность образования газовых дефектов. Некоторые составы красок для кокиля приведены в табл. 269.

372

Таблица 269. Составы кокильных красок для литья алюминиевых сплавов