1. Литье в металлические формы (кокильное литье)

Технологические процессы изготовления отливок литьем в ме­таллические формы или кокили применяют в серийном и массовом производстве, когда экономически целесообразно изготовление доро­гостоящих металлических литейных форм.

Кокили - металлические (из чугуна, стали или алюминиевых сплавов) формы, в которых распределение и затвердевание жидкого металла протекает (рис.36), как и при обычном способе литья, под действием сил земного притяжения. Кокили бывают неразъемные и разъемные.

Кокили применяют взамен песчаных форм прежде всего потому, что их можно использовать многократно и тем самым избежать такой трудоемкой операции как формовка. Технология литья в кокиль имеет некоторые особенности, а именно, подготовка кокиля к заливке, которая заключается: в окраске рабочих поверхностей полости специальными красками, состав которых определяется видом сплава; в доведении (нагревом) температуры для данного сплава кокиля до оптимальной и сборке формы.

Все последующие операции технологического цикла такие ж! как и при литье в разовые песчаные формы.

Рис. 36. Устройство кокиля и отливка, полученная в этом кокиле

Следует отметить, что значительно облегчаются, а чаще исключаются операции очистки поверхностей отливок. Литье в кокиль имеет ряд преимуществ: сокращается расход металла, отливки получаются более точными, металлу отливок можно придать особо высоки свойства (интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в раза выше, чем между отливкой и разовой формой, поэтому отливки получаются с более плотной мелкозернистой структурой). Например при литье прокатных валиков, кокиль является единственным средством придания отливке особого строения и свойств (большей твердости и износостойкости поверхности). При кокильном литье улучшаются условия труда литейщиков, уменьшается потребность в формовочных материалах, в их переработке, связанных со значительным загрязнением атмосферы. Эти достоинства кокилей обеспечивают им прочное место в литейных цехах. Кроме простых отливок (слитков валков), можно в кокиле получать и фасонные отливки со сложными полостями и отверстиями, однако кокильное литье имеет и недостатки. Чугунные отливки, как правило, получаются с отбеленным поверхностным слоем, высокими внутренними напряжениями, поэтому их необходимо отжигать. В кокилях трудно изготовлять сложные стальные отливки ввиду значительной усадки литейных сталей, практически полного отсутствия податливости формы, высокой интенсивности охлаждения и других факторов, вызывающих возрастание вероятности образования трещин. Кроме того, изготовление стальных отливок, особенно крупных, в металлических формах не всегда экономически оправдано из-за низкой стойкости кокилей. При изготовлении стальных отливок кокили выдерживают не более десятков и со­тен заливок. Это на два порядка меньше кратности использования при производстве отливок из алюминиевых и магниевых сплавов.

Долгое время к недостаткам кокильного литья относили трудность, а иногда невозможность получения тонкостенных отливок. Отливки в кокиле, как уже говорилось ранее, быстро затвердевают и охлаждаются, поэтому качество тонкостенных отливок было низко. В настоящее время практика показывает другое: регулированием теплового режима кокиля (в песчаной форме этого сделать почти невозможно) и применением теплоизоляционных покрытий рабочей поверхности кокиля можно добиться получения без отбела весьма тонких отливок.

Может ли кокиль во всех случаях заменять на разовую песчаную форму? Конечно, нет. Изготовление деталей сложной конфигурации связано с устройством дорогостоящих кокилей. Отливать такие детали в кокилях нет смысла. Сейчас стремятся различными способами уменьшить стоимость кокилей. Кокильное литье и впредь будет развиваться, области его применения будут расширяться постоянно.

При литье стальных отливок стойкость форм составляет 500-700 шт., для отливок из медных сплавов 3000-10000 шт., из алюминиевых сплавов 5000-7500 шт.