9. Виды и факторы разрушения кокиля.

Виды разрушения:

1. Сквозные трещины (трещины 1го рода) появляются при первых заливках со стороны наружной поверхности кокиля под действием растягивающих термических напряжений (кокили из хрупких сплавов, например серый чугун).

2. Ориентированные трещины (трещины 2го рода) появляются на рабочей поверхности кокиля с увеличением количества заливок, эти трещины под действием теплосмен расширяются, появляются на участках, где есть концентраторы напряжений, а также возникают на поверхности литниковой системы, которые соприкасаются с максимальной температурой.

3. Сетка разгара (трещины 3го рода) располагаются на рабочей поверхности кокиля, представляют собой сетку мелких трещин не имеющих большую глубину. Ухудшают извлечение отливки из кокиля, а также способствуют появлению газовых раковин.

4. Размыв рабочей поверхности и приваривание к ней сплавов. Возникает под воздействием повышенной температуры расплава, возрастает по мере увеличения температуры.

5. Корабление. Увеличивается по мере эксплуатации кокиля и связана с необратимыми пластическими деформациями, причина – остаточные напряжения.

Недостаток: уменьшается размерная точность отливок, увеличиваются заливы по разъёму кокиля, увеличивается трудоёмкость их обрубки.

6. Механические повреждения. Возникают при нарушении эксплуатации кокиля, особенно если есть концентраторы напряжений.

Факторы разрушения:

на стойкость кокиля влияют факторы тепловые, механические, химические, гидродинамические, диффузионные.

Стойкость кокиля зависит:

1. от материала кокиля;

2. вида сплава отливки и её массы;

3. от габаритных размеров и толщины стенки отливки;

4. от конструкции литниковой системы;

5. от толщины и теплофизических свойств теплоизоляционного покрытия.

Преобладающими являются разрушения:

1. сетка разгара и трещины;

2. корабление;

3. механические повреждения.

10. Стойкость кокиля и методы её повышения.

Стойкость кокиля – это способность металлической формы до её разрушения или недопустимого корабления выдерживать определённое количество заливок в неё расплава.

Методы повышения стойкости:

1. Конструкционные методы

2. Технологические методы

3. Эксплуатационные методы.

Конструкционные методы

В основном конструкционные методы сводятся к выбору кокиля и его частей с учётом преобладающего вида разрушения. Например, для повышения стойкости стальных и чугунных кокилей применяют вставки. Также вставки уменьшают температуру прогревания кокиля, следовательно уменьшаются температурные напряжения и уменьшается корабление и механические повреждения, уменьшается стоимость ремонта кокиля. После изнашивания вставки её меняют.

Технологические методы.

1. Алитирование (алюминирование) – насыщение поверхности стальных и алюминиевых кокилей алюминием для повышения жаростойкости до температуры 1373К для слоя 0,02 – 0,03 мм. В результате алюминирования повышается окалиностойкость кокилей и в их рабочем слое образуется различные фазы, имеющие большую хрупкость для увеличения пластичности алитированного слоя его подвергают диффузионному отжигу.

2. Силицирование – поверхностное или объёмное насыщение материала (тугоплавких металлов, графита кремния) содержащиеся в газовой среде. Насыщение кремнием увеличивает жаропрочность, коррозионную стойкость и износостойкость кокиля. Толщина слоя 0,03 – 1 мм. В силицированном слое содержится от 6 до 11% кремния. Время силицирования от 2 до 12 часов. Температура 1273 – 1473К.

3. Поверхностное легирование – насыщение поверхности или введение в состав металлических сплавов легированных элементов (в сталь вводят хром, ванадий, молибден, никель, вольфрам, титан) для придания физико-механических свойств. Легирование рабочих поверхностей отливок, в том числе и литых кокилей, производится за счёт нанесения на стенки литниковой формы красок или паст, содержащих одно или несколько легирующих элементов. Толщина слоя от 1 до 3 мм. Легирование увеличивает жаростойкость рабочих поверхностей кокиля из чугуна, стали.

4. Анодирование (электрохимическое оксидирование) – электролитическое нанесение оксидной плёнки на поверхность металлических изделий. Например, для рабочих поверхностей кокилей из алюминиевых сплавов применяется анодирование хромом с целью повышения стойкости и возможности изготовления отливок с более высокой температурой плавления, чем алюминиевый сплав кокиля.

5. Армирование – метод увеличения прочности кокиля с использованием арматуры (проволоки или проката). Для армирования чугунных кокилей в процессе их изготовления используют круглый стальной прокат диаметром 10 – 16 мм из низкоуглеродистой стали. Перед армированием арматуру очищают от неметаллических включений. Армируют участки кокиля наиболее подверженные образованию трещин. Масса арматуры должна быть не менее 20% массы кокиля.

6. Высокотемпературная наплавка одного материала на другой под действием высокой температуры.

7. Напыление – это нанесение вещества в дисперсном состоянии на поверхность изделия с целью придания защитных свойств поверхности, а также для получения эпитоксимальных плёнок. Метод напыления: газопламенный, электродуговой, порошковые, жидкостные, плазменные, лазерные, газодетонационные и другие. В результате повышается жаростойкость кокиля, а также происходит заделывание на рабочей поверхности кокиля в сетке разгара и других тонких трещин.

8. Термическая обработка (нормализация + отпуск). Выпускается для стальных и чугунных кокилей, для снятия литейных и механических остаточных напряжений, и изм. структуры сплава.

Эксплуатационный метод

Сводится к определению оптимального температурного режима изготовления отливок (температура и скорость подогрева и охлаждения кокиля, толщина и теплопроводность покрытия кокиля, частота нанесения на рабочую поверхность покрытия кокиля, частота заливки расплава, температура расплава, продолжительность вытяжки отливки в кокиле) и сводится это к проведению проф-х мероприятий по восстановке кокилей, подготовке кокилей к эксплуатации и правильной его эксплуатации.