2.5. Оборудование для литья в кокиль
Недостатком рассмотренных методов является использование одноразовых форм, что определяет большие расходы на их изготовление.
В рассматриваемом способе металл заливают в металлическую форму – кокиль, позволяющий производить сотни и тысячи литых заготовок. Применение металлических форм многоразового использования для производства заготовок определяет особенности процесса, в которые входят следующие работы: подготовка термозащитных покрытий и красок; подготовка расплава металла; изготовление кокиля и стержней; нанесение на рабочие поверхности кокиля теплозащитных покрытий; сборка кокиля; подогрев кокиля до температуры 150...300оС; заливка расплава в кокиль; охлаждение отливки; разборка кокиля и удаление отливки; отделение литников, прибылей, выбивка стержней. После выполнения этих работ рабочие поверхности кокиля после очистки покрывают теплоизоляционным покрытием; производятся термическая обработка литой заготовки (при необходимости), очистка заготовок, контроль литых заготовок. Для производства простых по форме заготовок используют вытряхные кокили, несложных – кокили с вертикальным разъемом, крупных, простых по конфигурации – кокили с горизонтальным разъемом (рис. 2.5.1).
Рис. 2.5.1. Кокили: а – вытряхной кокиль; б – кокиль с горизонтальным разъемом; 1 – нижняя половина кокиля; 2 – верхняя половина кокиля; 3 – стержень; 4 – литниковая система; 5 – выталкиватель
Для повышения срока службы кокиля на рабочие поверхности наносят слой теплоизоляционного покрытия толщиной 0,3...0,8 мм. Стержни изготавливают из металла или песчано-глинистой смеси. Перед заливкой металла кокиль подогревают до 150...300°С. Металлические стержни удаляют из отливки до ее извлечения из кокиля, после образования прочной корки в отливке. Так как заливаемый металл соприкасается с металлическими частями кокиля, то из-за интенсивного отвода теплоты расплавляемый металл охлаждается, что не дает возможности получить тонкостенные фасонные заготовки.
Целесообразно отливать в кокиль массивные необрабатываемые отливки и отливки с повышенными требованиями к герметичности, чугунные отливки с отбеленной поверхностью простой конфигурации, из высокопрочного чугуна и из стали с толщиной стенок не менее 8–10 мм, алюминиевые со стенками не менее 2,5 мм.
Способ позволяет отливать заготовки с толщиной стенок 3...100 мм и массой 0,1...500 кг. Форма используется многократно, сокращается расход смесей, а также трудоемкие операции формовки и выбивки форм. Точность отливки до 15 квалитета, Rz = 20–80 мкм, в 2–3 раза снижаются припуски в сравнении с отливками в песчано-глинистые формы, при механической обработке – на 40...60%, а при литье в песчано-глинистые формы – до 50...80%, Квг – 0,75...0,95. Повышается плотность отливок, механические свойства возрастают до 30%. Литье в кокиль обеспечивает себестоимость 1 т шкивов в пределах Х руб., а в песчано-глинистые формы – примерно в пределах 1,2Х руб. При оценке экономической эффективности следует учитывать и недостатки литья в кокиль:
Невозможно получить сложнофасонные тонкостенные заготовки из-за интенсивного затвердевания металла (интенсивность затвердевания металла в 3–5 раз выше, чем в песчано-глинистые формы); необходимость повышения жидкотекучести металла приводит к нагреву кокиля, нанесению теплоизоляции, что создает сложности в работе с кокилем; высокая скорость охлаждения приводит к образованию на чугунных отливках отбеленного хрупкого слоя с высокими остаточными напряжениями; неподатливая, газонепроницаемая форма вызывает коробление, трещины, газовую пористость в отливках; стальные отливки получать сложно из-за большой усадки стали; стоимость кокиля, – высокая его стойкость – низкая (при отливке стали – 100–300 заготовок, серого чугуна – 1000–3000).