Литье в кокиль

Категория:
Литейное производство


Литье в кокиль

Кокилем называют металлическую литейную форму из чугуна, стали или алюминия. Перед заливкой кокили подогревают, рабочую поверхность их окрашивают. Заливают расплав. Кокиль в 3-5 раз быстрее песчано-глинистой формы отводит теплоту перегрева и затвердевания сплава. Интенсивность затвердевания отливки, а также ее отдельных частей регулируют главным образом температурой нагрева кокиля и толщиной теплоизоляционной краски. Из кокиля отливку удаляют горячей при температуре, составляющей 0,6-0,8 температуры солидуса сплава. Далее она охлаждается, на воздухе или в специальной камере. Кокиль охлаждают или подогревают до оптимальной температуры 200-300 °С. Цикл повторяется.

Таким образом время от заливки кокиля до удаления отливки и продолжительность охлаждения или подогрева кокиля определяют темп его работы. Как правило, оптимальную температуру кокиля поддерживают темпом работы.

В кокиле можно получать простые отливки без полостей (например, слитки, валки) и фасонные отливки со сложными полостями и отверстиями.

Полости в отливках оформляются песчаными, оболочковыми или металлическими стержнями. Кокили могут быть неразъемные (их называют вытряхные) и разъемные. Последние делают с вертикальной, горизонтальной или наклонной плоскостями разъема. Кокили с песчаными стержнями применяют преимущественно для получения чугунных и стальных отливок, с металлическими стержнями — для отливок цветных легких сплавов (алюминиевых, магниевых).

Рис. 1. Типы кокилей: а — неразъемный с песчаным стержнем: 1 — корпус; 2 — стержень; 3 — крышка; 4 — выталкиватель; 5 — отливка; б — разъемный с металлическими стержнями: 1,2 — корпус; 3 — составной центровой стержень; 4,5 — стержни

Металлические стержни удаляют из отливки до извлечения ее из кокиля, после образования достаточно прочной корки в отливке. Для того чтобы можно было извлечь сложный металлический стержень, его делают составным из нескольких частей, например, центральный стержень поршня состоит из трех частей. К концу затвердевания отливки прежде всего удаляют среднюю часть стержня, называемую клином, затем боковые, после чего удаляют стержни, раскрывают кокиль и извлекают отливку.

Для удаления во время заливки воздуха из полости кокиля предусматривают выпоры, вентиляционные риски по плоскости разъема или специальные-отверстия, называемые вантами.

Литниковые системы и прибыли по назначению и принципам расчета не отличаются от применяемых при литье в разовые формы. На практике часто используют расширяющиеся литниковые системы.

Литниковые каналы покрывают более толстым слоем краски (до 1 мм), чтобы уменьшить охлаждение сплава в них, а также снизить температуру рабочей поверхности литников и повысить стойкость кокиля.

Прибыли утепляют, чтобы увеличить время их затвердевания: при литье алюминиевых и магниевых сплавов наносят более толстый слой краски, чем на рабочую поверхность кокиля; при литье чугуна и стали прибыли выполняют в стержнях.

Особенности способа и область его применения.

1. Интенсивность теплообмена между отливкой и кокилем в 3-10 раз выше, чем при литье в разовые формы. Поэтому отливки получаются с более плотной мелкозернистой структурой, что существенно повышает свойства магниевых и алюминиевых сплавов.

2. Чугунные отливки, как правило, получаются с отбеленным поверхностным слоем и остаточными внутренними напряжениями, поэтому их необходимо отжигать.

3. В кокилях трудно изготовлять фасонные стальные отливки, так как с повышением интенсивности теплообмена между отливкой и кокилем увеличивается вероятность образования трещин в стали, а также вследствие низкой стойкости кокилей (200-300 заливок).

4. Трудоемкость изготовления отливок в кокилях меньше, чем при литье в разовые формы; качество поверхности и точность размеров отливок выше, меньше припуски на обработку, лучше условия труда.

Кокиль применяют для изготовления отливок, к которым предъявляют определенные технические требования, например, получить чугунный прокатный валок с отбеленным твердым износостойким поверхностным слоем можно только в кокиле; плотные без усадочной рыхлости с повышенными свойствами отливки из алюминиевых сплавов с широким интервалом температур затвердевания. Литье в кокиль применяют, если снижаются затраты производства на изготовление готовой детали с учетом стоимости кокиля, расхода металла в стружку и снижения затрат на механическую обработку. Этот способ литья целесообразно применять в массовом производстве и в крупносерийном, когда партия составляет 300-500 отливок.

Во многих случаях и особенно при литье стали и чугуна решающее значение имеет метод изготовления кокиля, который определяет его стоимость. Наиболее точные кокили изготовляют механической обработкой. Их применяют для литья алюминиевых и магниевых сплавов. Такие кокили дороги.

Для литья чугуна и стали применяют, как правило, литые, более экономичные, хотя и менее точные чугунные кокили без последующей механической обработки.

Изготовление изложниц

Изложницами называют металлические формы для получения слитков из сталей и цветных сплавов. Изготовляют изложницы из чугуна с пластинчатым и реже шаровидным графитом.

Структура чугуна состоит из 50-90% перлита и 50-10% феррита соответственно, совершенно не допускается присутствие цементита, способствующего разрушению изложниц.

Отношение массы изложницы к массе слитка примерно 1: 1., пытки использовать сталь для литья изложниц не дали положительных результатов. Стальные изложницы сильно коробятся и привариваются к слиткам.

Рис. 2. Типы изложниц и схема формы для изложницы

Чугун для изложниц выплавляют в вагранках или используют жидкий металл, полученный непосредственно из доменной печи. Последний способ, впервые внедренный на Магнитогорском металлургическом комбинате, более целесообразен, так как стоимость изложниц ниже, а стойкость их выше, чем изготовленных из ваграночного чугуна.

На 1 т стали расходуется в среднем 0,015-0,02 т изложниц. При таком расходе в ближайшие годы потребуется ежегодно отливать около двух миллионов тонн изложниц. Применение доменного чугуна с высоким содержанием углерода и низким содержанием кремния, серы и фосфора, а также чугуна с шаровидным графитом способствуют повышению стойкости изложниц и снижению стоимости слитков.

Применяют два способа изготовления литейных форм для изложниц:

1) по «чистой» модели (способ предложен П. Н. Бидулей и И. И. Брагиным); 2) по модельному комплекту, состоящему из модели и стержневого ящика.

Первый способ более распространен. Он проще, точность изложниц выше.

«Чистой» моделью называют такую, по которой получают форму без стержней. «Чистая» модель изложницы представляет собой прототип изложницы. По ней изготовляют одновременно рабочую полость формы и стержень из песчано-глинистых, жидкостекольных и песчано-цементных смесей.

При использовании песчано-глинистых смесей формы и стержни сушат. Самотвердеющие жидкостекольные и цементные смеси не требуют сушки: в этом их основное преимущество.

Формовка. В поддоне, к которому прикреплен перфорированный каркас стержня, уплотняют (или наливают) формовочную смесь. Далее на поддон ставят протяжную плиту и в ее отверстие устанавливают «чистую» модель, после чего на протяжную плиту по штырям устанавливают основную опоку, высота которой равна высоте модели. Основная опока представляет собой жесткую сварную коробку с отверстиями для выхода газов. К опоке при помощи скоб и клиньев укрепляют протяжную плиту и приступают к формовке. Для формы и стержня применяют единую смесь. Вначале делают форму, затем стержень. Уплотняют их пескометом специальной конструкции с автоматическим управлением или пневматическими трамбовками. После уплотнения слоя смеси 100-120 мм над протяжной плитой в углу опоки ставят модель питателя и модель стояка и продолжают уплотнять смесь до половины высоты модели, где устанавливают модель второго питателя. После уплотнения формы, изготовляют стержень, укладывая по его высоте с шагом 400-500 мм сварные каркасы из проволоки, затем снимают краном форму с модели и модель со стержня. Протяжная плита предохраняет форму от раз-Рушения. Из формы извлекают модели питателей и стояка, рабочую поверхность формы и стержня окрашивают противопригарной краской.

Сушка. В тех случаях, когда применяют песчано-глинистую смесь, производят сушку. Стержень и форму сушат совместно в полусобранном виде в целях экономии объема печи. На поддон укладывают 3-4 чугунных бруска и на них ставят форму. Газы проходят через зазор (100-200 мм) между опокой и поддоном, одновременно высушиваются форма и стержень. В течение 5-6 ч температуру в сушиле поднимают до 350-370 °С, выдерживают 2-3 ч, после чего прекращают нагрев и через 1-2 ч извлекают формы из сушила. Общее время их сушки 8-12 ч.

Применение новых жидкоподвижных самотвердеющих смесей и самотвердеющих противопригарных красок с неорганическими связующими (например, этилсиликатными) дает возможность исключить трудоемкую операцию уплотнения форм и стержней и сушку их, повысить качество рабочей поверхности изложниц и на 2-3% снизить их стоимость.

Сборка форм. Заливка. Верхнюю опоку 8 изготовляют отдельно на плите. Собирают формы в кессонах. Заливают их из поворотных ковшей при ваграночной плавке чугуна и из стопорных при использовании доменного чугуна. Температура заливки 1200-1220 °С.

Аналогично изготовляют изложницы для сифонной разливки стали.

Охлаждение отливок. Затвердевание отливок изложниц длится 3-6 ч в зависимости от толщины стенки. В течение этого времени они находятся в кессонах.

После окончания затвердевания через 3-6 ч извлекают — выдавливают при помощи специальных мощных устройств каркас стержня (с поддоном) с тем, чтобы он не затруднял усадку отливки. Затем отливку медленно в течение 12-16 ч охлаждают в форме с опокой, после чего снимают опоку, но сохраняют вокруг отливки и внутри горячую формовочную смесь — «шубу». В «шубе» отливка охлаждается до 150-250 °С в течение 36-24 ч.

Таким образом, охлаждение отливки изложницы длится 42- 36 ч. Медленное охлаждение совершенно необходимо для предотвращения образования остаточных термических напряжений, снижающих стойкость изложниц.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум