Кокиль
})
Литье в металлические формы, в кокиль, является одним из способов получения отливок с высокой размерной точностью и частотой поверхности.
В металлические формы- кокили, металл заливается и отливки получаются от сотен до тысяч съемов отливок с одного кокиля..
Что такое кокиль
Кокиль, это металлическая многоразовая форма для получения отливок в литейном производстве повышенной точности и чистотой поверхности.
Металлическая поверхность кокиля выполняется механическим резанием с большой точностью и высокой частотой поверхностью, поэтому отливки полученные литьем в кокиль получаются высокой размерной точностью и чистотой поверхности литья.
Материал кокиля способствует более быстрому затвердеванию и охлаждению отливки в кокиле, что способствует получению отливок с лучшими механическими свойствами.
Кокиль область применения
Применение кокильного литья в настоящее время, довольно широко распространено, так как не требует использования смесеприготовительного отделения для приготовления формовочной смеси; не требуется использования опочного хозяйства и модельных комплектов, используется во всех сферах машиностроения: автомобилестроении, авиастроении, ракетостроении, для изготовления отливок космических аппаратов и т.д., везде где требуются применение литых заготовок с размерной точностью и высоким качеством поверхности.
Материалы для изготовления кокилей
Рабочая поверхность кокиля в процессе работы подвергается воздействию высоких температур при соприкосновении с расплавленным металлом. При заливке металла формообразующая поверхность быстро нагревается, а после извлечения отливки из кокиля быстро охлаждается. Поэтому материал из которого делается кокиль должен обладать хорошей теплопроводностью, иметь стойкость к образованию разгарных трещин и хорошо противостоять короблению. Больше всего этим требованиям соответствует серый чугун, иногда применяется сталь. Чугунные кокили изготавливаются с минимальными припусками на механическую обработку.
Для изготовления кокилей применяются чугуны с перлитно-ферритной структурой без следов структурно свободного цементита. Количество феррита в структуре не должно превышать 5-10 %. Примерный состав такого чугуна в %; С 3,4-3,6;Si 0,9-1,0; Mn 0.9-1.0;Р 0,15; S 0,06-0,08.
Ответственные части изготавливаются из сталей 30ХГСА,35ХГС,ЭИ69,ЭИ107; металлические стержни из сталей У7,У10, 30ХГСА.
Процесс изготовления кокиля
Exif_JPEG_420
Изготовление кокилей разделяется на несколько этапов. Для того, чтобы получить литые заготовки корпусов кокиля изготавливают деревянные модели, на которых предусмотрены припуски на механическую обработку. Далее выполняется формовка литых заготовок в песчаные формы и заливка их жидким металлом. Заготовки кокиле сложной конфигурации выполняются литьем в стержня, также заготовки кокилей получают литьем под давлением и центробежным литьем, что обеспечивает получение кокилей высокой размерной точности. Далее выполняется термическая обработка, для снятия литейных напряжений, далее производится механическая обработка литых заготовок кокилей согласно конструкторской документации, их сборка в соответствии со сборочным чертежом кокиля и проверка разметкой на соответствие геометрии формообразующих поверхностей чертежам.
Процесс литья в кокиль
Процесс литья в кокиль состоит из нескольких этапов:
- Расплавление и доводка до нужного химического состава и температуры заливки требуемого сплава.
- Разогрев кокиля заливкой металла, требуется 5-10 заливок для достижения требуемой температуры формообразующих поверхностей кокиля, после извлечения отливок из кокиля их откидывают в брак.
- Заливка кокиля металлом, для получения годных отливок.
- Выдержка залитого металла в форме для затвердевания сплава.
- Открытие кокиля и извлечение отливки из кокиля.
- Осмотр полученной отливки, годные отливки складируются в тару для годного литья, отливки с дефектами откидываются в брак.
- Закрытие кокиля и далее опять заливка жидким металлом
Состав кокильных покрытий
Для увеличения долговечности кокилей применяются : огнеупорные облицовки и краски. Формообразующие поверхности кокиля покрываются два- три раза в смену или по необходимости могут покрываться чаще, огнеупорной облицовкой слоем 0,1 – 1 мм и более, а краской покрываются перед каждой заливкой металлом. Составы покрытий смотрите ниже в таблице.
Краски для определения температуры кокиля
Состав огнеупорных облицовок
| № облицовок | Составляющие | Количество, в % | Область применения |
| При литье алюминиевых сплавов | |||
| 1 | Окись цинка | 5 | Для мелких и средних отливок |
| Жидкое стекло | 2 | ||
| вода | 93 | ||
| 2 | Молотый мел | 10 | То же |
| Тальк, прокаленный при температуре 1000°С | 10 | ||
| вода | 80 | ||
| 3 | Окись цинка | 5 | Для крупных отливок |
| Коллоидальный графит (серебристый) | 1,5 | ||
| Жидкое стекло | 1,5 | ||
| вода | 92 | ||
| 4 | Молотый мел | 15 | То же |
| Серебристый графит | 8 | ||
| Жидкое стекло | 4 | ||
| вода | 73 | ||
| 5 | асбопорошок | 7 | Для прибылей, литников, каналов и больших поверхностей |
| Прокаленный тальк | 3 | ||
| Окись цинка | 2 | ||
| Жидкое стекло | 1,5 | ||
| вода | 86,5 | ||
| При литье магниевых сплавов | |||
| 1 | Отмученный мел | 6 | Для мелких отливок |
| Борная кислота | 3 | ||
| вода | 91 | ||
| 2 | Отмученный мел | 3 | Для крупных отливок |
| Борная кислота | 6 | ||
| Окись магния | 7 | ||
| вода | 84 | ||
| 3 | Прокаленный тальк | 10 | Для разных отливок |
| Борная кислота | 3,5 | ||
| Жидкое стекло | 3 | ||
| вода | 83,5 | ||
| 4 | Прокаленный тальк | 10 | Для больших и сложных отливок |
| Борная кислота | 6 | ||
| вода | 84 | ||
| 5 | графит | 7 | То же |
| мел | 25,53 | ||
| Борная кислота | 3,54 | ||
| вода | 63,93 | ||
| При литье медных сплавов | |||
| 1 | Вареное масло | 96 | Для разных отливок |
| Порошкообразный графит | 4 | ||
| 2 | Вареное масло | 50 | То же |
| Зеленое мыло | 50 | ||
| графит | Небольшое количество | ||
| 3 | Смазочное масло | 50 | То же |
| парафин | 50 | ||
| При литье чугунных деталей перед каждой заливкой кокиль необходимо покрывать облицовочными слоями и слоем ацетиленовой копоти | |||
| 1 | маршалит | 100 г | Для разных отливок |
| Жидкое стекло | 50 г | ||
| Вода | 1 л | ||
| 2 | Каустический магнезит | 50 г | То же |
| Жидкое стекло | 30-50 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 3 | Хромовая руда | 100 г | Для разных отливок |
| Жидкое стекло | 50 г | ||
| Марганцовокислый калий | 0,3 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 4 | маршалит | 100 г | Для больших и сложных отливок |
| Женная бура | 100 г | ||
| Жидкое стекло | 20 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 5 | сажа | 20 г | То же |
| Огнеупорная глина | 50 г | ||
| графит | 10 г | ||
| Жидкое стекло | 10 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 6 | маршалит | 25 | Для литниковой системы |
| Молотый шамот | 35 | ||
| Огнеупорная глина | 25 | ||
| Жидкое стекло | 15 | ||
| вода | До густоты пасты | ||
| 7 | Кварцевая мука | 100-150 г | Для мелких и средних отливок |
| Жидкое стекло | 30-50 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 8 | Огнеупорная глина | 100-150 г | То же |
| Жидкое стекло | 30-50 г | ||
| Марганевокислый калий | 0,5 г | ||
| вода | 1 л | ||
| 9 | Молоты шамот | 45-35 | Для крупных отливок |
| Жидкое стекло | 6 | ||
| Марганевокислый калий | 0,5 | ||
| вода | 30-40 | ||
| 10 | Молоты ферросилиций | 35-40 | Модифицированная паста для уменьшения отбела |
| графит | 30-35 | ||
| Огнеупорная глина | 4-5 | ||
| вода | До уд веса 1,75-1,8 | ||
| 11 | Кварцевая мука | 65 | Для заделки небольших трещин в кокиле |
| Огнеупорная глина | 35 | ||
| Жидкое стекло | До густоты замазки | ||
| 12 | Железный сурик | 10 г | Для отливок с отбеленной поверхностью |
| Машинное масло | 6 г | ||
| керосин | 2 г | ||
| бензин | 0,5 г | ||
| 13 | Железный сурик | 7 г | То же |
| Молотый графит | 3 г | ||
| Машинное масло | 2 г | ||
| бензин | 0,5 г | ||
| При литье стальных деталей | |||
| 1 | Молотый кварц | 63 | — |
| Огнеупорная глина | 5,5 | ||
| Жидкое мыло | 1,5 | ||
| Вода 1 | 30 | ||
| 2 | маршалит | 5 | — |
| Строительный цемент | 1,5 | ||
| Сульфитный щелок в объемных частях | 1,5 | ||
| вода | 4 | ||
| 3 | спиртовый лак | 50 | — |
| керосин | 25-30 | ||
| Обезвоженный мазут | 25-30 | ||
| 4 | Машинное масло М или Т | 45- 50 | — |
| Железный сурик (55-64 %) | 37-34 | ||
| Маршалит | 10-15 | ||
| керосин | 8-10 | ||
Состав красок для покрытия форм
| № краски | Составляющие | Количество, в % | Область применения |
| При литье алюминиевых сплавов | |||
| 1 | Молотый мел | 15-17 | Для покрытия рабочих поверхностей |
| Жидкое стекло | 0,6 | ||
| вода | остальное | ||
| 2 | Окись цинка | 4-6 | То же, когда требуется повышенная частота поверхности отливки |
| Жидкое стекло | 1,5-2 | ||
| вода | остальное | ||
| 3 | Молотый мел | 8-15 | Для покрытия рабочих поверхностей кокиля и металлических стержней, когда имеются глубокие полости и малые уклоны |
| Коллоидальный графит | 5-80 | ||
| Жидкое стекло | 3-4 | ||
| вода | остальное | ||
| 4 | Окись цинка | 4-5 | То же, когда требуется повышенная чистота поверхности отливки |
| Коллоидальный графит | 0,8-1,5 | ||
| Жидкое стекло | 1,2-1,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 5 | Окись цинка | 2-3 | Для местного утепления |
| Жженый асбест | 6-7 | ||
| Прокаленный тальк | 1-1,5 | ||
| Жидкое стекло | 3-4 | ||
| вода | остальное | ||
| 6 | Молотый мел | 8-10 | Для покрытия поверхности литниковой системы |
| Жженый асбест | 3-5 | ||
| Жидкое стекло | 3-5 | ||
| вода | остальное | ||
| 7 | Молотый мел | 8-10 | Для утепления литниковой системы |
| Жженный асбест | 27-29 | ||
| Жидкое стекло | 5-7 | ||
| вода | остальное | ||
| 8 | Коллоидный графит | 5-10 | Для покрытия трущихся поверхностей |
| вода | остальное | ||
| При литье магниевых сплавов | |||
| 1 | асбест | 13 | Для утепления, при покрытии прибылей и других элементов литниковой системы, наносится кистью |
| Борная кислота | 3,5 | ||
| Жидкое стекло | 1,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 2 | Жженый асбест | 8 | Для утепления; при покрытии рабочих поверхностей мелких кокилей при тонкостенном литье |
| Окись цинка | 5 | ||
| Борная кислота | 2,5 | ||
| Жидкое стекло | 2,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 3 | асбест | 2 | Для утепления; при покрытии рабочих поверхностей крупных кокилей при тонкостенном литье |
| Тонкомолотый мел | 5 | ||
| Борная кислота | 5 | ||
| Жидкое стекло | 2,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 4 | Борная кислота | 5,5 | Для изоляции; при покрытии рабочих поверхностей форм тонкостенного литья |
| Коллоидальный графит | 1,8 | ||
| Жидкое стекло | 2,7 | ||
| вода | остальное | ||
| 5 | Белый тальк | 8,5 | Для изоляции; при покрытии рабочих поверхностей мелких кокилей толстостенного литья |
| Борная кислота | 2,5 | ||
| Жидкое стекло | 1,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 6 | Тонкомолотый мел | 8,5 | Для изоляции; при покрытии рабочих поверхностей крупных кокилей толстостенного литья |
| Борная кислота | 2,5 | ||
| Жидкое стекло | 2,5 | ||
| вода | остальное | ||
| 7 | Коллоидальный графит | 5-10 | Для антифрикционности, при покрытии трущихся поверхностей |
| вода | остальное | ||
| При чугунном литье | |||
| 1 | Копоть ацетиленового пламени | 100 | Наносится поверх облицовки |
| 2 | Ламповая сажа | 50 г | Применяется вместо ацетиленовой копоти |
| Жидкое стекло | 100 г | ||
| Огнеупорная глина | 50 г | ||
| Марганцевокислый калий | 0,5 г | ||
| вода | 1000 е | ||
| 3 | Молотый кокс | 20 | — |
| Уголь ПЖ | 20 | ||
| Черный графит | 50 | ||
| Огнеупорная глина | 5 | ||
| Жидкое стекло | 5 | ||
| вода | До уд.веса 1,25-1,35 | ||
| 4 | Газовая копоть нафталина | 100 | — |
| 5 | Растительное масло | 50 | Для тонкостенного литья |
| Угольная пыль | 50 | ||
| 6 | Газовая сажа | 75 | Для мелких и средних отливок |
| Растительное масло | 25 | ||
| 7 | Крепитель 4 ГУ | 100 | Для мелких и средних отливок |
Плюсы и минусы процесса кокильного литья
Повторюсь еще раз. При получение отливок литьем в кокиль, получаются отливки более высокой точности по сравнению с литьем в песчаные формы, более гладкая поверхность, соответственно можно уменьшать припуски на механическую обработку, а в отдельных случаях возможно изготовление отливок без припуска на механическую обработку и с резьбой. Так же при кокильном литье отпадает необходимость в изготовлении формовочных смесей, нет необходимости в применении опок, увеличивается выход годного литья, увеличивается производительность на тех же площадях, что снижает затраты на производство, улучшение условий труда.
Недостатком кокильного литья является высокие затраты на изготовление оснастки. Недостаточно знаний для конструирования и и эксплуатации кокилей, нет удовлетворяющего требованиям получения годного литья расчета литниковой системы и режимов заливки кокилей металлом, в связи этим освоение процессов кокильного литья требует длительного времени. Освоение кокильного литья сопровождается повышенным процентом брака отливок, Иногда требуется несколько раз изготавливать новые кокили до тех пор, пока не получатся отливки требуемого качества и низкого % брака.
Целесообразность применения кокилей зависит от конструкции и стойкости кокилей, должны быть простыми в изготовлении , иметь высокую стойкость, удобство в эксплуатации и иметь безопасность в работе.
Ориентировочная стойкость кокилей указана в таблице.
Кокильные машины
Машины для кокильного литья делятся на три типа: индивидуальные, карусельные и конвейеры., которые показаны на рисунках.
карусельная кокильная машина
Центробежная кокильная машина
Индивидуальный кокиль
