4. Литьё в металлические формы (кокиль)

Кокиль – металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. При этом отверстия и полости в отливке формируются при помощи металлических или песчаных стержней. Поэтому, в отличие от разовой песчано-глинистой формы кокиль используют многократно.

Вследствие сравнительно высокой точности металлической формы точность отливки достигает 12-15 квалитета. Минимальное физико-химическое взаимодействие расплава и формы способствует повышению качества поверхности отливки и полностью устраняет пригорание. Параметр шероховатости мкм.

По сравнению с литьем в песчано-глинистые формы литьё в кокиль обладает рядом преимуществ:

1. в результате исключения трудоёмких операций смесеприготовления, формовки и очистки отливки в 2-3 раза возрастает производительность труда;

2. повышается точность и уменьшается шероховатость отливки;

3. на 15-30 % улучшаются физико-механические свойства отливки;

4. многократное использование литейной формы;

5. до 0,75-0,95 возрастает коэффициент выхода годных отливок, а коэффициент точности отливок – до 0,7;

6. в 2-4 раза увеличивается съем отливок с 1 м² площади цеха;

7. существенно сокращается, а в некоторых случаях полностью исключается использование формовочных и стержневых смесей;

8. устраняются вредные для здоровья трудоёмкие операции формовки и выбивки форм;

9. обеспечивается возможность комплексной механизации и автоматизации технологического процесса получения отливок.

Вместе с тем, литьё в кокиль имеет и недостатки:

1. трудность получения отливки с поднутрениями, для выполнения которых необходимо усложнить конструкцию формы;

2. высокая интенсивность охлаждения расплава в кокиле снижает его жидкотекучесть и ограничивает возможность получения тонкостенных протяженных отливок, а в чугунных отливках приводит к отбеливанию поверхностного слоя, ухудшению обработки резанием и вызывает необходимость термообработки отливки;

3. неподатливая газонепроницаемая форма вызывает в отливке появление литниковых дефектов (коробление), трещины, газовая пористость;

4. сложность и трудоемкость изготовления кокиля обуславливает его сравнительно высокую стоимость.

Указанные преимущества и недостатки метода и определяют рациональную область его использования: литьё в кокиль экономически целесообразно в условиях серийного или массового производств сравнительно простых отливок из цветных и чёрных металлов. При этом учитывается такой важный фактор как стойкость кокилей, поскольку она существенно зависит от температуры плавления сплава. Преимущественное применение при литье в кокиль нашли цветные сплавы, имеющие более низкую температуру плавления.

5. Центробежное литьё

Центробежное литьё – это метод изготовления отливок, при котором расплав подвергают действию центробежных сил, возникающих при его заливке во вращающуюся форму или, в отдельных случаях, при вращении уже заполненной расплавом формы. При этом форма вращается до окончания кристаллизации сплава. Наиболее часто используют два варианта метода, когда:

1. расплав заливается в форму с горизонтальной осью вращения;

2. расплав заливается в форму с вертикальной осью вращения.

В первом случае получающиеся отливки – тела вращения малой и большой протяженности. Во втором – тела вращения малой протяженности и фасонные отливки. Формы приводятся во вращение центробежной машиной.

Качество поверхности и точность отливки во многом определяется типом применяемой формы: постоянной металлической или разовой. Разовые формы – песчано-глинистые или собранные из стержней.

К основным преимуществам этого метода литья относятся:

1. высокая плотность металла отливки, позволяющая в ряде случаев отливкам конкурировать с поковками;

2. меньший расход металла из-за отсутствия литниковой системы или снижения массы литников;

3. исключение затрат на изготовление стержней для получения отверстий и полостей в цилиндрических отливках;

4. улучшение заполняемости формы расплавом. Получение отливок из сплавов, обладающих низкой жидкотекучестью;

5. возможность получения многослойных, армированных и биметаллических отливок.

Центробежному литью свойственны и недостатки:

1. сложность получения качественных отливок из сплавов, склонных к ликвации;

2. неточность и низкое качество внутренних поверхностей отливки;

3. потребность в дорогостоящих машинах и литейных формах, обладающих высокой прочностью и герметичностью из-за высокого давления расплава.

Набольший технико-экономический эффект применения центробежного литья дает в крупносерийных и массовых производствах отливок типа тел вращения. К числу таких изделий относятся трубы различного назначения из чугуна, сталей и цветных сплавов, втулки, цилиндрические гильзы, тракторные и автомобильные детали и т.п. Большое распространение метод получил в производстве биметаллических изделий.

Для получения обычных фасонных отливок центробежное литьё целесообразно применять в тех случаях, когда другими методами литья отливки невозможно получить или при этом существенно снижается её физико-механические характеристики.