Литье в кокиль чугуна

Литье в кокиль

Литье в кокиль – это технологический процесс изготовления отливок путем заливания металлического расплава в многооборотные формы, выполненные из металла (сталь, чугун и пр.). Эту форму называют кокиль.

Процесс литья в кокиль

Перед началом литья в кокиль металлического расплава необходимо выполнить операции технологического процесса по подготовке его к работе. Эта работа выполняется в несколько этапов.

  1. Поверхности кокиля и место стыков полуформ необходимо очистить от загрязнений, коррозии, масел.
  2. Выполняют проверку подвижности перемещающихся деталей, точность их установки и надежность крепления на местах для этого предназначенных.
  3. На этом этапе поверхности формы смазывают огнестойкими материалами. В этом качестве применяют специальные краски и смазки.

Технологический процесс литья в кокиль

Веществ, которые применяют при облицовке кокиля, зависят от марки заливаемого состава. Толщина покрытия зависит от необходимой скорости охлаждения отлитой заготовки. То есть, чем больше слой наносимой облицовки, тем заготовка будет медленнее охлаждаться. Огнестойкий слой призван решить еще одну задачу в процессе этого литья – обеспечить сохранность формы от скачка температуры во время заливки металла, а также оплавления ее частей и их схватывания с расплавом. В состав огнеупорной облицовки могут входить следующие материалы – кварц, глина, жидкое стекло, графит.

Процесс отлива в кокиль

Перед началом заливки металла форму прогревают до температуры порядка 200 градусов. Эта температура определяется маркой заливаемого металла и габаритов отливки.

Конструктивные особенности кокиля

Кокиль для литья – это многооборотная форма, изготавливаемая из металла. Несмотря на то что в такие формы могут использовать для получения отливок разных форм, их принципиальная конструкция одинакова. В состав кокиля для литья входят полуформы, плита, различные вставки и литейные стержни. С помощью последних, происходит формирование отливки. Для его центрирования и соединения применяют штыри. Непосредственно перед началом заливки полуформы фиксируют с помощью специальных замков. Металлический расплав подают в форму через систему литников.

Литье в металлические формы (кокиль)

По мере заполнения кокиля излишки воздуха выводятся через воздуховодные каналы.

В литейном производстве применяют и другой вид форм – их называют вытряхными. Эти формы отличаются тем, что они неразъемные и применяются для отливок простой формы.

Процесс изготовление кокиля и используемые материалы

При изготовлении кокилей проектировщик должен руководствоваться марками сплава, которые будут заливаться в изготавливаемую форму. Разумеется, он должен учитывать и размер деталей, получаемых в результате литья в эту оснастку.

Так, при изготовлении деталей с небольшими габаритами из цветных металлов, чугуна и некоторых других материалов рекомендуется использовать для производства литейных форм серые чугуны 20 или 25. Для производства кокилей применяют и другие виды материалов. Надо отметить, что чем прочнее материал, например, сталь 15Л, тем выше стойкость формы. Для определенных марок металла формы производят из алюминия, но перед эксплуатацией этих кокилей рабочие поверхности анодируют.

Производство кокилей выполняют на оборудовании объемной штамповки. Но современное оборудование, работающее под управлением компьютера, например, токарно-фрезерный центр позволяет производить особо точные формы.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Литье этого типа, как и многие технологические процессы, обладают и преимуществами, и недостатками. Можно сравнить литье в кокильную оснастку с литьем в песчаные формы.

К основным преимуществам можно отнести то, что литье в металлические формы отличается от всех остальных качеством получаемых деталей, в частности, точностью. Применение песочных стержней позволяет выполнять отливки сложной формы.

Использование металлических кокилей позволяет повысить производительность труда на литейном производстве. Это обусловлено тем, что из производства исключены такие операции, как приготовление литьевой смеси, и чистки отливок.

Использование такого типа литья позволяет уменьшить припуски на дальнейшую механическую обработку. Такой подход позволяет снизить себестоимость готового изделия.

Такое свойство кокилей, как оборачиваемость позволяет механизировать процессы литья и последующей обработки отливок. Например, операция сборки этой оснастки может быть легко автоматизирована. Кроме того из процессов исключены факторы, которые могут отрицательно сказаться на качестве отливок, например, газопроницаемость смеси. Автоматизация литейных процессов регулировать технологические режимы литейных процессов, что приводит к изменению характера труда оператора литейного комплекса и повышению его безопасности.

Между тем при множестве достоинств литье этого класса имеет и ряд недостатков.

Кокиль обладает высокой стоимостью, это является следствием его конструктивной сложности и и высокой трудоемкости производства. Особенно это относится к оснастке, в которые отливают детали сложной геометрической конфигурации.

Литейная оснастка такого типа имеет ограниченную стойкость. Стойкость оснастки определяется количеством качественных отливок. При снижении качества, его просто направляют в утилизацию. Стойкость – это ключевой экономический показатель литья. Над повышением стойкости форм этого класса работают производители и проектировщики оборудования для литья в формы этого типа по всему миру.

Литье сплава в кокиль

Интенсивность охлаждения отливок в кокиле существенно выше, чем в песчаных или земляных оснастках. Это приводит к тому, что ограничена возможность изготовления отливок с тонкими стенками.

Поскольку эти оснастки не обладает достаточной податливостью – это может привести к появлению в отлитых деталях внутренних напряжений. Которые потом устраняют с помощью термообработки.

Область применения

Кокильное литье широко используют для производства отливок из черных и цветных металлов. На автоматизированном оборудовании, предназначенном для этой обработки металлов допустимо литье алюминия в кокиль, но при этом вес отливки не должен превышать 30 кг.

На неавтоматизированном оборудовании допустимо литье чугуна в кокиль, при этом масса отливки не должна превышать 12 тонн.

Этапы литья в кокиль

Сложно найти промышленную отрасль, в которой не применяют литье в кокиль. Эта технология позволяет изготавливать широкий круг деталей из различных металлов. Например, на электротехнических заводах их применяют для отливки деталей электрических машин, на предприятиях, которые выпускают силовые установки для автомобилей, эту технологию применяют для производства головок блока цилиндров или картеров защиты.

Кокильная литейная машина

Практика показывает, что чаще всего литье этого типа применяют в отношении алюминия и его сплавов. На втором месте стоит чугун и на третьем сталь.

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.

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.

Читайте также  Восстановление резьбы в алюминиевом блоке спиральная вставка

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.

§ 54. ЛИТЬЕ ОТЛИВОК ИЗ ЧУГУНА В КОКИЛЬ.

Чугун обладает хорошими литейными и механическими свойствами, широко применяется для литья отливок в кокили. В кокилях изготовляют отливки из серого и высокопрочного чугунов.

В практике литья чугуна в кокили тонкостенные отливки и в ряде случаев другие компактные отливки часто получают со сквозным или поверхностным отбелом. Отливки с отбелом требуют дополнительного отжига, поэтому применяют различные меры, предотвращающие образование отбела при заливке серого чугуна в кокиль.

Исключить отбел отливок можно введением в состав металлической шихты необходимого количества графити-заторов, модифицированием расплава перед его заливкой в кокили, а также уменьшением скорости охлаждения отливки в кокиле и после ее выбивки из кокиля. На практике пользуются указанными методами в отдельности или в комплексе.

Увеличивая в составе расплава чугуна содержание элементов, способствующих графитизации, или соответственно уменьшая те, которые препятствуют графитизации, можно получать отливки в кокилях без отбела. Наиболее сильными графитизаторами являются алюминий, углерод, кремний.

Если при плавке нет возможности в необходимом диапазоне изменять химический состав расплава, то производят его модифицирование непосредственно на желобе плавильного агрегата, в автоклаве или в открытом ковше. В качестве модификаторов применяют магний и его лигатуры, различные комплексные модификаторы, силикокальций, ферросилиций, лигатуру на основе редкоземельных металлов (РЗМ).

Уменьшить скорость охлаждения отливки из чугуна можно нагревом кокиля перед заливкой расплава до 300°С и выше; увеличением толщины слоя теплоизоляционного покрытия, а также использованием для облицовки наполнителей с минимальной теплопроводностью и теплоаккумулирующей способностью; преждевременной выбивкой отливок из кокилей с последующим замедленным охлаждением (самоотжигом) в общем коробе.

По степени сложности чугунные отливки, получаемые в кокилях, можно разделить условно на четыре группы: 1 — отливки с плоскими, цилиндрическими или простыми криволинейными поверхностями, для оформления которых не требуется разовых стержней; 2 — отливки средней сложности, имеющие криволинейные поверхности, небольшие ребра, выступы и неглубокие впадины, для образования внутренних полостей используют песчаные стержни; 3 — сложные отливки, требующие применения стержней для внутренних и внешних полостей отливки; 4 — очень сложные отливки с поднутрениями, ребрами и глубокими впадинами с внешней и внутренней сторон, внутренние полости и основная часть внешних поверхностей таких отливок формируется разовыми стержнями.

Литьем в обычные и водоохлаждаемые кокили с огнеупорной облицовкой и краской изготовляют преимущественно отливки первых двух групп и относительно редко отливки третьей группы. С использованием облицованных кокилей создались благоприятные предпосылки для изготовления отливок всех групп.

Кокили без водяного охлаждения с обычной огнеупорной облицовкой и краской подогревают и заливают расплавом чугуна при температуре 1400— 1340°С для отливок с толщиной стенки 5—10 мм, 1360—1300°С —с толщиной стенки 10—40 мм, 1350—1280°С — с толщиной стенки свыше 40 мм.

Для предотвращения недоливов и спаев на чугунных отливках кокили с покрытием из огнеупорной облицовки и краски должны заполняться расплавом со скоростью его подъема в полости не менее 20 мм/с (кокили с горизонтальным разъемом) и 50 мм/с (кокили с вертикальным разъемом). Скорость заливки расплава в облицованные кокили может быть такой же, как и при заливке разовых песчаных форм. Чрезмерное увеличение скорости заливки ухудшает направленность затвердевания отливки, может вызвать смыв огнеупорного покрытия с кокиля, частичное разрушение стержня, захват расплавом воздуха и выделяющихся газов с образованием различных раковин. Скорость заливки любой формы вначале должна быть замедленной.

Выбивка отливки, когда имеется опасение в том, что она получится с отбелом, должна производиться при максимально допустимой температуре

Читайте также  Очистка сварных швов нержавейки

1050—950°С. Эта температура лимитируется прочностными свойствами отливки в горячем состоянии. Отливку можно выбивать из кокиля при такой ее прочности, когда не может произойти ее коробление или разрушение.

Практика работы с кокилями без водяного охлаждения показывает, что даже после ранней выбивки отливок кокили должны продолжительное время охлаждаться на воздухе, что уменьшает их производительность. Уменьшение времени охлаждения достигается использованием водяного охлаждения. Считается, что применение водо-охлаждаемого кокиля целесообразно, если он выдерживает более 2000 заливок.

Материаловед

7. Литье в кокиль

Кокильным литьем называют процесс получения отливок посредством свободной заливки расплавленного металла в многократно используемые металлические формы – кокили.

Формирование отливки происходит при интенсивном отводе теплоты от расплавленного металла, от затвердевающей и охлаждающейся отливки к массивному металлическому кокилю, что обеспечивает более высокие плотность металла и механические свойства, чем у отливок, полученных в песчаных формах.

Особенность литья в кокиль состоит в многократном использовании металлической формы (кокиля). Высокая прочность материала металлической формы позволяет более точно выполнять рабочие поверхности формы, что обеспечивает высокое качество литой поверхности. Благодаря высокой теплопроводности формы отливка быстро затвердевает.

К числу преимуществ литья в кокиль относится резкое (по сравнению с литьем в песчаные формы) сокращение механической обработки отливок, сокращение расхода формовочных материалов.

К недостаткам технологии относятся: высокая стоимость металличекой формы, плохая заполняемость формы при получении тонкостенных отливок с поднутреями, опасность возникновения трещин на отливках.

Металлическая форма (рис. 7.1) обычно состоит из двух полуформ, которые фиксируются штырями (фиксаторами) 3 и перед заливкой металла закрепляются замками 4. Питание отливки осуществляется прибылями 1, вентиляция формы происходит через выпоры 2 и специальные вентиляционные пробки.

Применяют и неразъемные металлические формы — их называют вытряхной кокиль (рис. 7.2).

Перед заливкой на рабочую поверхность формы наносят слой упорного покрытия, который предохраняет форму от резкого теплового удара при заливке и от опасности схватывания металла с формой.

В состав огнеупорного покрытия при изготовлении стальных и чугунных отливок входят: пылевидный кварц, графит, огнеупорная глина, жидкое стекло.

Затем форму подогревают до температуры не ниже 200 °С. температура подогрева зависит от состава заливаемого сплава и толщины стенок отливки.

Основное требование, предъявляемое к материалу формы, –стойкость к термическому удару, возникающему при заливке металла. Формы изготавливают из серого чугуна (СЧ 15, СЧ 18, СЧ 20, СЧ 25), высокопрочного чугуна (ВЧ 42-12, ВЧ 45-5), конструкционных углеродистых(10, 20, 15Л, 25Л) и легированных сталей (15ХМЛ), медных (латуни) и алюминиевых (АЛ2, АЛ4, АЛ9, АЛ11, АЛ12) сплавов.

Рис. 7.1. Разъемная металлическая форма (кокиль)

Разъемная металлическая форма (кокиль): 1 — прибыли; 2 — выпоры; 3 — фиксаторы; 4 — закрепляющие замки; 5 — полуформы

Рис. 7.2. Неразъемная металлическая форма (кокиль)

Неразъемная металлическая форма (кокиль): 1 — стержень; 2 — корпус

Разновидностью рассматриваемой технологии является литье в облицованный кокиль, которое лишено недостатков оболочкового и кокильного литья, но совмещает в себе их достоинства.

Облицованный кокиль обладает высокой трещиностойкостью; податливостью. Он обеспечивает высокую точность отливки. Расход дорогостоящего формовочного материала минимален по сравнению с оболочковым литьем.

Для изготовления облицованной металлической формы (рис. 7.3) пространство между рабочей поверхностью кокиля и металической модели отливки пескодувным способом, заливкой или другим способом заполняется песчано-смоляной смесью, содержащей в качестве связующего фенолформадегидную смолу (2 – 2,6 %) с добавкой (8 – 12 % от массы смолы) уротропина; самотвердеющие смеси и керамические составы со связующими – жидким стеклом и этилсиликатом соответственно. От тепла кокиля и модели, нагретых до 200 – 220 °С, происходит затвердевание смеси и образование облицовки обычно толщиной 3 –5 мм. Полости в отливках выполняют при помощи обычных или оболочковых стержней.

В случаях, когда из металлической формы затруднен выход воздуха и газов, применяют вентиляционные пробки, канавки и ручьи (рис. 7.4).

Рис. 7.3. Изготовление облицованных металлических форм: надув смеси

Рис. 7.4. Изготовление облицованных металлических форм: съем формы с модели

Рис. 7.5. Изготовление облицованных металлических форм: форма в сборе

Изготовление облицованных металлических форм: а — надув смеси; б – съем формы с модели; в – форма в сборе; 1 – модельная плита;2 – модель; 3 – половинка формы; 4 – пескодувная головка; 5 – слой облицовки; 6 — электронагреватели

Рис. 7.4. Способы вентилирования форм с помощью канавок (а), ручьев (б), пробок (в, г)

Все операции технологического процесса литья в кокиль механизированы и автоматизированы. Используют однопозиционные и многопозиционные автоматические кокильные машины.

Литье в кокиль применяют в массовом и серийном производствах для изготовления отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов с толщиной стенки 3…100 мм, массой от нескольких граммов до нескольких сотен килограммов.

Достоинства литья в кокиль:

  • возможность многократного использования форм;
  • возможность автоматизации труда;
  • хорошие механические свойства отливок, обусловленные их мелкозернистой структурой;
  • снижение припусков на механическую обработку;
  • снижение расходов на возврат литья за счет уменьшение количества металла на литниковую систему или ее отсутствие.
  • Недостатки литья в кокиль:
  • отсутствие податливости форм;
  • трудоемкость изготовления кокилей;
  • высокая стоимость кокилей.

Что такое кокиль? Изготовление кокиля. Литьё в кокиль

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.

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.

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 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.

Читайте также  Сталь 9г2с характеристики применение

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Классические методы чугунного литья

Этот сложный сплав, состоящий из железа, углерода и других примесей, получают в доменных печах. В зависимости от процентного содержания элементов изменяются и характеристики чугуна. Большинство марок этого сплава из-за большого содержания углерода отличаются хрупкостью. Однако есть и такие, которые обладают высокой пластичностью, такой, которая более присуща сталям. К основным видам чугунного литья относятся: отливка в песчано-глинистые формы, или «в землю», а так же в кокиль. Каждый из них имеет свои особенности и используется для получения различных заготовок.

Литье «в землю»

При этом способе используются формы, состоящие на 96% из кварцевого песка с добавлением только 4% глины. Причем размер фракций основного компонента выбирается в зависимости от требуемых характеристик заготовки. Если требуется получение чистых поверхностей, то используется песок с размером частиц до 0,15 мм. В качестве дополнительного компонента обычно применяют каолиновую глину.

Такое чугунное литье обладает определенными недостатками:

  • возможностью использования форм только один раз;
  • необходимостью их изготовления вручную, на плацу или на формовочной машине, в зависимости от размеров заготовки;
  • сложностями автоматизации процесса.

А, кроме того, отлитые таким способом изделия обычно имеют низкое качество поверхности.

Литье в кокиль

Свое название этот способ получил из-за форм, в которые заливается расплавленный чугун. Они представляют собой стальную конструкцию, состоящую из двух частей, соединяемых при помощи специальных крепежных элементов. Главным отличием кокилей от песчаных форм является возможность их многократного применения. Кроме этого, чугунное литье в кокиль позволяет получать изделия с поверхностью более высокого качества.

Виды чугуна

Оптимальное сочетание технологических и эксплуатационных свойств этого многокомпонентного сплава объясняет его широкое распространение в различных отраслях промышленности. Свойства чугуна зависят от структуры основной массы, количества и расположения графитных включений. с учетом этих параметров и осуществляется классификация материала по ГОСТ 2443-77. Причем все характеристики оцениваются по специальным шкалам. Согласно классификации, различают следующие виды чугуна:

  • серый;
  • высокопрочный;
  • ковкий;
  • антифрикционный;
  • легированный.

Среди них наилучшим литейным сплавом является серый. Из него получают самые разнообразные отливки, причем с наибольшим выходом годного литья. Неплохими свойствами обладает и высокопрочный материал с шаровидным графитом. Он позволил добиться снижения массы конструкций при сохранении надежности и долговечности.

Но все же основным составом для чугунного литья является штыковой чугун, получаемый в доменных печах. Вместе с ним в переплавку обычно поступает возврат, ферросплавы, а также стальной лом для улучшения механических свойств отливок.

Основные виды продукции из чугуна

Этот сплав используется во многих отраслях промышленности, из него изготавливают:

  • опоры валов для электродвигателей железнодорожных локомотивов;
  • гильзы для компрессоров и дизельных двигателей;
  • радиаторы отопления;
  • трубы;
  • элементы тормозной системы для грузовых автомобилей и автобусов;
  • спортивный инвентарь (гантели).

В последнее время большой популярностью пользуется и художественное чугунное литье. Выполненные из этого сплава декоративные решетки, украшают не только городские парки, но и частные сады.

Если у вас возникли вопросы или вы хотите узнать цены, обращайтесь в отдел сбыта по телефону:

+7 (4842) 75-10-21 (многоканальный)

Профессиональные сотрудники предоставят Вам дополнительную информацию и помогут оформить заявку.

Возникли вопросы?
Свяжитесь с нами по телефону +7 (4842) 75-10-21