Кокиль что это такое


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.

Грибовидный 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.

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

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.

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.

Загрузка...

tvoi-uvelirr.ru

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.

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.

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.

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 →

uas.su

Кокиль - это что такое?

Кокиль - это многоразовая форма для заливки металла. Она может быть как разъемной (состоять из двух частей), так и нет (вытряхной кокиль). Кокильное литье имеет ряд преимуществ перед оболочковым, однако есть и некоторые недостатки, к примеру, при литье чугуна отливки требуют дополнительной термической обработки.

Преимущества

Во время формирования отливки происходит интенсивная передача тепла из расплавленного металла в кокиль. Это в итоге дает более высокую плотность, лучшие механические свойства металла, высокую точность, лучшую структуру и меньшую шероховатость по сравнению с отливками из песчаных форм.

Процесс литья в кокиль отличается еще и тем, что металлическую форму (кокиль) можно использовать многократно. Она делается из материала высокой прочности, за счет чего рабочая поверхность формы выполняется более точно. Это повышает качество поверхности отливок, а за счет высокой теплопроводности кокиля отливки быстро застывают.

Еще одно преимущество кокильного литья перед использованием песчаных форм - это меньшая степень дальнейшей механической обработки получаемых отливок, а это сокращает расход материалов на формовку.

Здоровье и экология

Литье в кокиль в 2-3 раза повышает производительность труда, ведь из процесса исключаются такие трудоемкие операции, как подготовка смеси, очистка и формовка изделий. Так как производственные площади тоже снижаются, затраты на ремонт и строительство новых цехов становятся существенно меньше.

Из процесса устраняются многие вредные для здоровья рабочих операции, такие как выбивка форм, очистка отливок и их обрубка. Это способствует не только улучшению условий на производстве, но и уменьшению загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Изготовление кокиля обходится достаточно дорого ввиду трудоемкости самого процесса. При наличии в отливках поднутрений стоимость кокиля увеличивается из-за необходимости усложнения конструкции: используются вставки, одноразовые песчаные и разъемные металлические стержни.

Срок работы кокиля определяется количеством отливок хорошего качества, которые в нем можно получить. Стойкость формы определяет экономическую целесообразность процесса, особенно в процессе литья стали и чугуна. Повышение срока эксплуатации кокилей является одной из главных технологических задач в этой сфере производства.

Из-за быстрого остывания и загустения расплава осложняется получение длинных тонкостенных изделий при литье в кокиль. Это приводит также к тому, что чугунные отливки приобретают твердый, отбеленный слой. Форма податлива, это может привести к образованию напряжений и трещин в отливках. При использовании одноразовых песчаных стержней снижается точность отливок, повышается шероховатость поверхности в месте контакта со стержнем.

Качество отливок

Отливка и форма взаимодействуют с высокой эффективностью. Отливка затвердевает и остывает в песчаной форме гораздо дольше, чем в кокиле, однако заполняемость у песчаной формы обычно лучше, что делает более трудоемким процесс производства путем кокильного литья отливок из нетекучих сплавов, а также вносит ограничения в такой параметр, как размер отливки и минимальная толщина стенки. Литье алюминия в кокиль (а также меди и других цветных металлов) является самым востребованным в России.

Однако в результате быстрого охлаждения можно получать непористую, мелкозернистую структуру, что увеличивает не только прочность, но и пластичность полученной отливки. При изготовлении изделий из чугуна путем кокильного литья возникает ряд проблем: из-за своеобразной кристаллизации в отливках возможно образование карбидов, феррито-графитной эвтектики. Это снижает ударную вязкость и износостойкость чугуна. Отбеленный поверхностный слой в таких отливках очень тверд, вследствие чего изделия пригодны для обработки резанием только после термической обработки (отжига), которая устраняет отбел.

Строение формы

Кокиль - это, как правило, две полуформы, которые крепятся фиксаторами (штырями), а непосредственно перед началом заливки расплавленного металла полуформы закрепляются замками. Прибыли осуществляют питание отливки через так называемые выпоры и вентиляционные пробки. Металлические формы без функции разъема называются вытряхными кокилями.

Перед тем как осуществлять заливку, рабочую поверхность формы обрабатывают слоем вещества, предохраняющего кокиль от теплового удара от резкого повышения температуры. Такая мера также предохраняет от схватывания отливки с формой.

Сталь и чугун

Отливка в кокиль стали и чугуна происходит с использованием пылевидного кварца, графита, жидкого стекла и огнеупорной глины в качестве огнеупорного покрытия. Перед заливкой кокиль должен быть нагрет до определенной температуры, которая зависит от толщины стенок отливки и используемого сплава.

Главное требование, которому должен отвечать материал кокиля, - это устойчивость к теплоударам, неизбежным при заливке расплавленного металла. Для изготовления форм используют серый чугун, высокопрочный чугун, конструкционную, углеродистую и легированную сталь, а также сплавы меди и алюминия.

Облицованный кокиль

Это разновидность технологии, в которой совмещают свои достоинства оболочковое и кокильное литье, а недостатки обоих способов сглаживаются. Эта технология характеризуется не только трещиностойкостью, но и податливостью, что позволяет изготавливать отливки высокой точности, а если сравнивать с оболочковым литьем, дорогостоящий формовочный материал расходуется минимально.

Облицованная металлическая форма изготавливается путем заполнения пространства между металлической моделью отливки и внутренней поверхности кокиля. Чаще всего используются пескодувный и заливной способы. Для заполнения берут песчано-смоляную смесь, в которой связующим элементом является фенолформальдегидная смола (2-2.6%) и уротропин (примерно 10% от массы), а также самозатвердевающие (связующий компонент - жидкое стекло) и керамические составы (связующий - этилсиликат). Кокиль и модель отливки, имеющие температуру от 200 градусов, передают тепло смеси, которая затвердевает и образует слой облицовки толщиной 3-5 мм. Обычные или оболочковые стержни служат для выполнения полостей в отливках.

Процесс литья

Кокиль, покрытый слоем огнеупорного материала, нагревается. Рабочая температура должна быть не менее двухсот градусов, но зависит не только от используемого для заливки сплава, но и от размеров отливки, толщины ее стенок и от свойств, которые от нее требуются. После нагревания в кокиль можно установить стержни, керамические или песчаные, если это, конечно, требуется по плану отливки, а затем полуформы соединяются и крепко запираются специальными зажимами. Если получение отливки происходит в кокильной машине, то используется ее собственный механизм запирания формы. После этих подготовительных мероприятий в кокиль можно заливать расплавленный металл.

Когда отливка уже приобрела некоторую прочность, из нее можно частично извлечь металлические стержни. Это впоследствии облегчает окончательное извлечение стержней из отливок ввиду уменьшения давления на них со стороны застывающего металла.

После того как отливка охладилась до нужной температуры, кокиль можно раскрыть. На этом этапе извлекаются металлические стержни, и отливки вынимаются из формы. Песчаные стержни выбиваются, прибыли, выпоры и литники обрезаются, а также производится контроль качества изделия, после чего весь процесс можно повторить.

Перед изготовлением новой отливки тщательно осматриваются плоскость разъема и поверхность кокиля. Огнеупорный состав наносится один-два раза за смену, однако в случае отслоения ее от рабочей поверхности необходимо восстановить слой.Кокиль необходимо снова довести до рабочей температуры, так как он сильно охлаждается за время, пока извлекается отливка. Если изделие тонкостенное, форма сильно охлаждается; если же изготавливаемая отливка была достаточно массивной, то кокиль мог нагреться выше рабочей температуры, и тогда используются специально предусмотренные системы охлаждения, так что перед следующей заливкой форма будет в любом случае охлажденной.

Кокильное литье не предполагает никаких сложных и продолжительных по времени действий, исключая процесс остывания отливки до нужной температуры. Большинство операций могут выполняться машинами в автоматическом порядке, что является одним из немаловажных преимуществом способа, но главное - то, что кокиль не одноразовая форма.

fb.ru

Кокиль - что это такое?

Кокиль - это многоразовая форма для заливки металла. Она может быть как разъемной (состоять из двух частей), так и нет (вытряхной кокиль). Кокильное литье имеет ряд преимуществ перед оболочковым, однако есть и некоторые недостатки, к примеру, при литье чугуна отливки требуют дополнительной термической обработки.

Преимущества

Во время формирования отливки происходит интенсивная передача тепла из расплавленного металла в кокиль. Это в итоге дает более высокую плотность, лучшие механические свойства металла, высокую точность, лучшую структуру и меньшую шероховатость по сравнению с отливками из песчаных форм.

Процесс литья в кокиль отличается еще и тем, что металлическую форму (кокиль) можно использовать многократно. Она делается из материала высокой прочности, за счет чего рабочая поверхность формы выполняется более точно. Это повышает качество поверхности отливок, а за счет высокой теплопроводности кокиля отливки быстро застывают.

Еще одно преимущество кокильного литья перед использованием песчаных форм - это меньшая степень дальнейшей механической обработки получаемых отливок, а это сокращает расход материалов на формовку.

Здоровье и экология

Литье в кокиль в 2-3 раза повышает производительность труда, ведь из процесса исключаются такие трудоемкие операции, как подготовка смеси, очистка и формовка изделий. Так как производственные площади тоже снижаются, затраты на ремонт и строительство новых цехов становятся существенно меньше.

Из процесса устраняются многие вредные для здоровья рабочих операции, такие как выбивка форм, очистка отливок и их обрубка. Это способствует не только улучшению условий на производстве, но и уменьшению загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Изготовление кокиля обходится достаточно дорого ввиду трудоемкости самого процесса. При наличии в отливках поднутрений стоимость кокиля увеличивается из-за необходимости усложнения конструкции: используются вставки, одноразовые песчаные и разъемные металлические стержни.

Срок работы кокиля определяется количеством отливок хорошего качества, которые в нем можно получить. Стойкость формы определяет экономическую целесообразность процесса, особенно в процессе литья стали и чугуна. Повышение срока эксплуатации кокилей является одной из главных технологических задач в этой сфере производства.

Из-за быстрого остывания и загустения расплава осложняется получение длинных тонкостенных изделий при литье в кокиль. Это приводит также к тому, что чугунные отливки приобретают твердый, отбеленный слой. Форма податлива, это может привести к образованию напряжений и трещин в отливках. При использовании одноразовых песчаных стержней снижается точность отливок, повышается шероховатость поверхности в месте контакта со стержнем.

Качество отливок

Отливка и форма взаимодействуют с высокой эффективностью. Отливка затвердевает и остывает в песчаной форме гораздо дольше, чем в кокиле, однако заполняемость у песчаной формы обычно лучше, что делает более трудоемким процесс производства путем кокильного литья отливок из нетекучих сплавов, а также вносит ограничения в такой параметр, как размер отливки и минимальная толщина стенки. Литье алюминия в кокиль (а также меди и других цветных металлов) является самым востребованным в России.

Однако в результате быстрого охлаждения можно получать непористую, мелкозернистую структуру, что увеличивает не только прочность, но и пластичность полученной отливки. При изготовлении изделий из чугуна путем кокильного литья возникает ряд проблем: из-за своеобразной кристаллизации в отливках возможно образование карбидов, феррито-графитной эвтектики. Это снижает ударную вязкость и износостойкость чугуна. Отбеленный поверхностный слой в таких отливках очень тверд, вследствие чего изделия пригодны для обработки резанием только после термической обработки (отжига), которая устраняет отбел.

Строение формы

Кокиль - это, как правило, две полуформы, которые крепятся фиксаторами (штырями), а непосредственно перед началом заливки расплавленного металла полуформы закрепляются замками. Прибыли осуществляют питание отливки через так называемые выпоры и вентиляционные пробки. Металлические формы без функции разъема называются вытряхными кокилями.

Перед тем как осуществлять заливку, рабочую поверхность формы обрабатывают слоем вещества, предохраняющего кокиль от теплового удара от резкого повышения температуры. Такая мера также предохраняет от схватывания отливки с формой.

Сталь и чугун

Отливка в кокиль стали и чугуна происходит с использованием пылевидного кварца, графита, жидкого стекла и огнеупорной глины в качестве огнеупорного покрытия. Перед заливкой кокиль должен быть нагрет до определенной температуры, которая зависит от толщины стенок отливки и используемого сплава.

Главное требование, которому должен отвечать материал кокиля, - это устойчивость к теплоударам, неизбежным при заливке расплавленного металла. Для изготовления форм используют серый чугун, высокопрочный чугун, конструкционную, углеродистую и легированную сталь, а также сплавы меди и алюминия.

Облицованный кокиль

Это разновидность технологии, в которой совмещают свои достоинства оболочковое и кокильное литье, а недостатки обоих способов сглаживаются. Эта технология характеризуется не только трещиностойкостью, но и податливостью, что позволяет изготавливать отливки высокой точности, а если сравнивать с оболочковым литьем, дорогостоящий формовочный материал расходуется минимально.

Облицованная металлическая форма изготавливается путем заполнения пространства между металлической моделью отливки и внутренней поверхности кокиля. Чаще всего используются пескодувный и заливной способы. Для заполнения берут песчано-смоляную смесь, в которой связующим элементом является фенолформальдегидная смола (2-2.6%) и уротропин (примерно 10% от массы), а также самозатвердевающие (связующий компонент - жидкое стекло) и керамические составы (связующий - этилсиликат). Кокиль и модель отливки, имеющие температуру от 200 градусов, передают тепло смеси, которая затвердевает и образует слой облицовки толщиной 3-5 мм. Обычные или оболочковые стержни служат для выполнения полостей в отливках.

Процесс литья

Кокиль, покрытый слоем огнеупорного материала, нагревается. Рабочая температура должна быть не менее двухсот градусов, но зависит не только от используемого для заливки сплава, но и от размеров отливки, толщины ее стенок и от свойств, которые от нее требуются. После нагревания в кокиль можно установить стержни, керамические или песчаные, если это, конечно, требуется по плану отливки, а затем полуформы соединяются и крепко запираются специальными зажимами. Если получение отливки происходит в кокильной машине, то используется ее собственный механизм запирания формы. После этих подготовительных мероприятий в кокиль можно заливать расплавленный металл.

Когда отливка уже приобрела некоторую прочность, из нее можно частично извлечь металлические стержни. Это впоследствии облегчает окончательное извлечение стержней из отливок ввиду уменьшения давления на них со стороны застывающего металла.

После того как отливка охладилась до нужной температуры, кокиль можно раскрыть. На этом этапе извлекаются металлические стержни, и отливки вынимаются из формы. Песчаные стержни выбиваются, прибыли, выпоры и литники обрезаются, а также производится контроль качества изделия, после чего весь процесс можно повторить.

Перед изготовлением новой отливки тщательно осматриваются плоскость разъема и поверхность кокиля. Огнеупорный состав наносится один-два раза за смену, однако в случае отслоения ее от рабочей поверхности необходимо восстановить слой.Кокиль необходимо снова довести до рабочей температуры, так как он сильно охлаждается за время, пока извлекается отливка. Если изделие тонкостенное, форма сильно охлаждается; если же изготавливаемая отливка была достаточно массивной, то кокиль мог нагреться выше рабочей температуры, и тогда используются специально предусмотренные системы охлаждения, так что перед следующей заливкой форма будет в любом случае охлажденной.

Кокильное литье не предполагает никаких сложных и продолжительных по времени действий, исключая процесс остывания отливки до нужной температуры. Большинство операций могут выполняться машинами в автоматическом порядке, что является одним из немаловажных преимуществом способа, но главное - то, что кокиль не одноразовая форма.

autogear.ru

Кокиль (литьё) - это... Что такое Кокиль (литьё)?

  • Литьё — (Casting) Технологический процесс изготовления отливок Уровень культуры литейного производства в средние века Содержание Содержание 1. Из истории художественного литья 2. Сущность литейного производства 3. Типы литейного производства 4.… …   Энциклопедия инвестора

  • Литьё — Литьё  технологический процесс изготовления заготовок (реже  готовых деталей), заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом (металлом, сплавом, пластм …   Википедия

  • Кокиль — многозначное слово. Фамилия Французская фамилия Кокиль или Кокий (фр. Coquille): Кокиль, Ги (1523 1603)  французский правовед XVI века. Кокиль  настоящая фамилия французского генерала эпохи революционных войн Дюгомье. Прочее Кокиль …   Википедия

  • Литьё под давлением — Литьё под давлением  технологический процесс переработки пластмасс, цветных металлов и других материалов путем впрыска их расплава под давлением в пресс форму с последующим охлаждением. Виды Литьё пластмасс под давлением Литьё металлов под… …   Википедия

  • Литьё по газифицируемым моделям — Литьё по газифицируемым моделям  технология, позволяющая получить отливки по точности равные литью по выплавляемым моделям при уровне затрат сопоставимом с литьем в землю. Литьё по газифицируемым моделям как новый технологический процесс… …   Википедия

  • литьё — я; ср. 1. к Лить (3 зн.). Начать л. формы. Участвовать в литье скульптуры. 2. собир. Литые металлические изделия. Выставка литья. Каслинское л. (художественные изделия из чугуна, выпускаемые в г. Касли). * * * литьё получение изделий (отливок)… …   Энциклопедический словарь

  • ЛИТЬЁ — ЛИТЬЁ, получение изделий (отливок) из различных расплавов (металлов, пластмасс и прочего), принимающих конфигурацию полости литейной формы и сохраняющих ее после затвердевания. Применяется более 50 разновидностей литья: в песчаные формы, в кокиль …   Современная энциклопедия

  • Литьё в кокиль —         кокильное литьё, способ получения фасонных отливок в металлических формах кокилях (См. Кокиль). В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при Л. в к. заполнение формы жидким… …   Большая советская энциклопедия

  • Кокиль — (франц. coquille, буквально раковина, скорлупа)         металлическая литейная форма для получения отливок, преимущественно из цветных сплавов, а также чугуна и стали, к которым предъявляют определенные технологические требования (см. Литьё в… …   Большая советская энциклопедия

  • КОКИЛЬ — (франц. coquille, букв. раковина, скорлупа) металлич. литейная многократно используемая форма, состоящая из двух или более частей в зависимости от сложности конфигурации отливки. Различают К. разъёмные (с вертик. см. рис., горизонтальной и… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

dic.academic.ru


Смотрите также