Глава 5. Специальные методы получения отливок

Повышенные требования к качеству выпускаемых машин, стремление к облегчению конструкций с целью экономии металла за последние годы заметно изменили вид отливок: вместо простых по конфигурации, толстостенных заготовок производят сложные тонкостенные, более легкие отливки, прочность которых обеспечи­вает коробчатое сечение, ребра жесткости и другие конструктивные элементы. Изготовление отливок в разовых песчано-глинистых формах при машинной и особенно при ручной формовке имеет ряд существенных недостатков: невысокая точность и недостаточная чистота поверхности отливок; необходимость оставлять значитель­ные припуски на механическую обработку; образование крупно­зернистой литой структуры и др. Повышение точности и чистоты поверхности отливок достигают, используя специальные методы литья, к которым относят: кокильное, под давлением, под низким давлением, по выплавляемым (выжигаемым) моделям, в оболочковые формы, центробежное, электрошлаковое и некоторые другие, здесь не рассматриваемые методы получения отливок (вакуумным вса­сыванием, выжиманием, жидкой штамповкой).

§ 15. Изготовление отливок в металлических формах

1. Сущность метода и область применения. Сущность заклю­чается в том, что вместо разовой песчано-глинистой используют металлическую форму, называемую кокилем. Обладая по срав­нению с песчано-глинистыми формами приблизительно в 60раз более высокой теплопроводностью, кокили обеспечивают мелко­зернистую структуру отливок, что повышает их прочность. При кокильном литье отпадает необходимость в модельно-опочной оснастке, в формовочных и стержневых смесях, что не только дает большую экономию, но и снижает количество пыли и улуч­шает санитарные условия труда; повышается точность и чистота поверхности отливки; обслуживание кокилей не требует рабочих высокой квалификации; значительно повышается производи­тельность и уменьшаются необходимые производственные пло­щади. Технологический процесс кокильного литья можно легко механизировать. Механизированные кокили имеют устройство, позволяющее закрывать и раскрывать их от пневматического или гидравлического привода. При массовом производстве несколько кокильных машин устанавливают на вращающиеся карусели, по­ворачивающиеся на необходимый угол через определенное вре­мя, за которое производится заливка кокиля.

Наряду с преимуществами у кокильного литья есть и недо­статки: высокая стоимость кокилей позволяет использовать их только в серийном и массовом производствах; опасность образо­вания трещин в отливках из-за неподатливости металлического кокиля; чугунные отливки в кокиле получают отбеленными и тре­буют длительного отжига, что удорожает их производство.

Кокильное литье применяют в условиях крупносерийного и массового производства при изготовлении несложных по конфи­гурации отливок с толщиной стенок 3...100 мм из чугуна, стали и цветных металлов.

2. Конструкция кокиля. По конструкции различают кокили неразъемные вутряхные(рис. Ш.21,а) и разъемные с горизонталь­ным (рис. 111.21, б) и вертикальным (рис. III.21, в) разъемами. Разъ­емные кокили состоят из двух половин 6, центрирующихся направ­ляющими штырями 10. Чтобы избежать коробления, кокиль снаб­жают ребрами жесткости 5 либо делают коробчатой формы.. На наружной стенке кокиля для его ускоренного охлаждения иногда

отливают,пальцы 8. Отверстие или внутреннюю полость в отливке образует песчаный стержень 1 либо металлический 9. Металл зали­вают в литниковую чашу 3, и по стояку 4 и питателям 7он запол­няет полость формы 2. Поскольку металлические стержни непо­датливы, то во избежание образования в отливке трещин их уда­ляют из формы до начала усадки металла. Если внутренняя кон­фигурация отливки очень еложна, то металлические стержни де­лают из нескольких^ частей или заменяют песчаными. Литчиковая система размещается в плоскости разъема кокиля. Для выхода воз­духа из формы во время ее заливки кроме выпоров 11 в плоскости разъема по всей высоте кокиля прорезают щели глубиной 0,3...

0. 5 мм (на рисунке не показаны).

Изготавливают кокили из серого чугуна, стали, а также из цветных сплавов литьем с последующей механической обработкой.

3. Особенности технологии изготовления отливок в кокилях. Изготовление отливок в кокиле состоит из таких операций: очистка кокиля от старой облицовки; нанесение огнеупорного защитного покрытия или покраска рабочей поверхности кокиля; сборка формы с установкой стержней; заливка кокиля; выдержка отливки в форме; раскрытие кокиля и удаление из него отливки.

Во избежание отбеливания чугунных отливок подбирают хими­ческий состав чугуна, обеспечивающий графитизацию в условиях повышенной скорости охлаждения. С этой же целью перед заливкой чугуна кокиль нагревают до 250...300 °С и время выдержки отливок в кокиле сокращают до минимума.

Если в кокиле получают отливки из силумина (сплав алюминия с кремнием), то отпадает необходимость вводить натрий в сплав перед заливкой формы для измельчения структуры, так как быстрое охлаждение измельчает кремний в образующейся эвтектике.

При получении в кокиле отливок из сплавов на медной основе полость формы покрывают жирными красками. Между расплавом и кокилем образуется газовая прослойка, которая устраняет обра­зование пригара на поверхности отливки.