11.5 Кокильный станок

Металлические формы устанавливают на кокильных станках или механизированных кокильных машинах, которые имеют механический, пневматический или гидравлический приводы. Привод осуществляет закрывание, раскрывание, кантование кокиля, извлечение металлических стержней и выталкивание отливки.

На рис. 11.3 показан общий вид кокильной машины конструкции МВТУ им. Баумана. На раме 1 установлены две стойки 2 с пневмоцилиндрами 3 и 12. Неподвижная полуформа 10 прикреплена к плите стойки, а подвижная полуформа 8 смонтирована на стойке тележки 14, которая штоком 4 передвигается по швеллерам-рельсам 15. Металлическая форма запирается пневморычажным механизмом 6. Отрыв кокиля и металлических стержней от отливки осуществляется усилителями 5 и 13. Выталкиватели устанавливают на плите 11, а стержни – на плитах 7 и 9.

При крупносерийном и массовом выпуске отливок кокильные машины монтируют на карусельные установки или конвейеры.

Литье в металлические формы имеет следующие особенности. Скорость охлаждения отливки в кокиле в несколько раз выше, чем при литье в разовые формы. Поэтому отливки получаются более плотные, с мелкозернистой структурой, что повышает механические свойства сплавов. Однако при литье чугунных отливок высокая скорость охлаждения приводит к отбелу поверхностного слоя отливки, для устранения которого необходима термическая обработка.

Рис. 11.3 – Кокильный станок: 1 – рама; 2 – стойки; 3, 12 – пневмоцилиндры; 4 – шток; 5, 13 – усилители; 6 – пневморычажный механизм; 7, 9, 11 – плиты; 8 – подвижная полуформа; 10 - неподвижная полуформа; 14 – стойка тележки; 15 – швелеры-рельсы

Повышенную интенсивность охлаждения металла в форме нужно учитывать при конструировании отливки и выборе сплавов (сплавы должны обладать хорошими литейными свойствами).

Точность размеров и чистота поверхности отливок при литье в кокиль выше, чем при литье в песчаные формы. Это позволяет в 2-3 раза снизить припуск на механическую обработку.

Литье в кокиль является производительным процессом, трудоемкость изготовления отливок в кокилях меньше, чем при литье в песчаные формы, условия труда лучше. Однако из-за высокой стоимости изготовления металлической формы литье в кокиль экономически целесообразно только в серийном и массовом производствах.

Разновидностью литья в кокиль является способ изготовления отливки в облицованных металлических формах. Внутренняя поверхность кокиля облицовывается тонкостенной оболочкой (3-5 мм) из песчано-смоляной смеси. Форма приобретает податливость и газопроницаемость. Кроме того, оболочка уменьшает отвод тепла от залитого металла, что позволяет получить чугунные отливки без отбела. Стойкость таких кокилей при заливке чугуна и стали значительно увеличивается.

11.6 Центробежное литье

Литейной формой являются обычно металлические формы, изготовленные из стали или чугуна. При центробежном литье металл заливают во вращающуюся форму, установленную на центробежной машине. В некоторых случаях форма приводится во вращение после заливки. Вращение формы осуществляется вокруг горизонтальной или вертикальной оси.

Машины с горизонтальной осью вращения применяют для от­ливки чугунных и стальных труб, втулок и других отливок тел вращения.

Жидкий металл из ковша 1 (рис. 11.4, а) по желобу 4 заполняет вращающуюся форму 2. После затвердевания сплава 3 и остановки машины отливку клещами извлекают из формы. На машинах литья труб большой длины предусмотрено постепенное выдвижение желоба из формы или отход формы от желоба с целью ее равномерного заполнения.

На машинах с вертикальной осью вращения металл из ковша 1 (рис. 11.4, б) заливают во вращающуюся форму 2. Под действием центробежных сил металл 3 прижимается к боковым стенкам формы.

Рис. 11.4 – Схемы центробежного литья: а – с горизонтальной осью вращения формы; б – с вертикальной осью вращения формы; в – облицованные формы; г – в песчаные формы; 1 – ковш; 2 – форма; 3 – металл; 4 – желоб; 5 – облицовка

После затвердевания отливки вращение формы прекращают и отливку извлекают. В отливке наблюдается небольшая разностенность (внизу стенка отливки толще, чем сверху). Этот способ при­меняют для изготовления отливок небольшой высоты – втулок, колец, зубчатых колес, фланцев и т. п.

Металлические формы при центробежном литье, так же, как и при кокильном, предварительно подогревают и на поверхность наносят защитные покрытия. Для форм, вращающихся горизон­тально, можно применять сыпучие покрытия, которые вводят в форму перед заливкой. Под действием центробежных сил поро­шок покрытия равномерно распределяется по всей цилиндрической поверхности формы.

При центробежном литье возможно применение облицованных форм – песчаных, керамических или собранных из стержней. В таких формах можно получать отливки тел вращения со сложной наружной конфигурацией (рис. 11.6, в). Для изготовления мелких фасонных отливок металл заливают в многоместную форму, уста­новленную на вращающейся платформе (рис. 11.6, г).

Способ центробежного литья имеет следующие особенности. Металл заливается и кристаллизуется в форме под действием цен­тробежных сил. Центробежные силы создают благоприятные усло­вия для направленного затвердевания отливки (от стенок к свобод­ной поверхности) и непрерывного питания затвердевающего слоя жидким металлом.

Отливки получаются плотными, без пористости и усадочных пустот. Неметаллические включения, имеющие меньшую плот­ность, чем металл, скапливаются на внутренней свободной поверх­ности. Поэтому на внутренней поверхности предусматриваются повышенные припуски на механическую обработку.

При центробежном литье полых изделий (труб, гильз, втулок и т. д.) отсутствуют стержни и литниковая система. Хорошее заполнение формы обеспечивается даже для сплавов с пониженной жидкотекучестью.

Недостатком данного способа является сильная ликвация. На­пример, при заливке свинцовой бронзы, склонной к ликвации, свинец центробежными силами отбрасывается к стенкам формы, а медь, как более легкая, вытесняется к свободной поверхности. С увеличением скорости вращения формы ликвация усиливается.

Центробежным способом чаще всего получают отливки чугуна, стали и цветных металлов, имеющие форму тел вращения, и реже фасонные. Например, из серого чугуна отливают водопровод­ные трубы длиной от 2 до 5 м, диаметром от 50 до 1000 мм и тол­щиной стенок от 7,5 до 30 мм.

Раздел «Технология сварки»