Литье чугуна в кокиль

Литье в кокиль: особенности технологии, преимущества, недостатки

Кокиль — разъемная металлическая форма, предназначенная для многоразового использования. Кокиль состоит из двух полуформ, плиты, различных вставок и стержней для формирования полостей, полуформы соединяются между собой при помощи замков, а также используют штыри для центрирования и выравнивания полуформ. Кокили изготавливают из прочных марок металла — стали, чугуна. Для заливки струи расплавленного металла используют литниковые системы — совокупность каналов и трубопроводов.

Кокили могут быть двух типов: разъемные и вытряхные, последние являются цельными и используются для создания деталей простой формы, выемка их производится простым вытряхиванием.

Технология литья в кокиль за счет своих преимуществ имеет широкое применение и используется для изготовления отливок из алюминия и его сплавов, а также чугуна и стали, некоторых цветных металлов, например, магниевых, цинковых, медных сплавов. Она применяется на заводе для изготовления деталей в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении, ракетостроении, космических аппаратов.

Литье в кокиль производится следующим образом:

1. Выполняется подготовка ранее использовавшихся кокилей к новому технологическому процессу. Для этого их сначала очищают от масел, коррозии, гари, других загрязнений. Затем для тог, чтобы предотвратить процесс спекания отливки с формой кокили изнутри обрабатывают огнезащитными составами.
2. Затем кокиль нагревают до 150-180С, наносят защитное покрытие, это может быть асбест, графит, тальк, карбид, шамот, окись цинка, жидкое стекло, молотый мел, затем слой краски для регулирования скорости остывания и отвердевания металла.
3. После обработки внутренней поверхности кокиля в него устанавливают все необходимые стержни, вкладки, предусмотренные для получения нужной формы, устанавливают литниковую систему, отцентровывают полуформы, скрепляют их между собой замками и кокиль считается готовым к использованию.
4. Расплавленный из чушек металл заливается через литниковую систему, затем кокиль и отливка охлаждаются до нужной температуры и происходит открытие и извлечение получившейся детали.

Возникли вопросы?

Свяжитесь с нами по телефону +7 (4842) 75-10-21

Преимущество технологии кокильного литья:

• формы являются многоразовыми, обладают долгим сроком службы, что сокращает расходы на формовочные материалы;
• позволяет получать отливки с ровной, высокого качества поверхностью, которые требуют минимума финишной обработки;
• часть процесса является автоматизированной и механизированной, что снижает производственные затраты.

Недостатки технологии:

• сложность и дороговизна процесса изготовления кокилей, особенно, если нужны заготовки со сложной геометрией;
• ограничения по параметрам отливаемых деталей, например, они не могут иметь очень тонкие стенки;
• срок службы кокиля конечен,
• трудоемкий процесс подготовки к процессу литья: очистка, обработка, окраска кокиля изнутри;
• возможно наличие дефектов в отливках, которые вызваны недостаточной податливостью материала.

Если у вас возникли вопросы или вы хотите узнать цены, обращайтесь в отдел сбыта по телефону:

+7 (4842) 75-10-21 (многоканальный)

Профессиональные сотрудники предоставят Вам дополнительную информацию и помогут оформить заявку.

Возникли вопросы?
Свяжитесь с нами по телефону +7 (4842) 75-10-21

ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ

кокильное литьё, — способ получения фасонных отливок в металлич. формах — кокилях. В отличие от др. способов литья в металлич. формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.) при получении отливок в кокиле заполнение формы сплавом и его затвердевание происходят без к.-л. внеш. воздействия. Высокие теплопроводность и точность кокиля позволяют изготовлять плотные отливки с точными размерами, меньшими припусками на механич. обработку, чем при литье в песчаные формы. Л. в к. получают отливки из чугуна, стали, алюм., магниевых и др. сплавов.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое «ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ» в других словарях:

литье в кокиль — Процесс изготовления отливок заливкой расплавл. металла в металлич. формы — кокили под действием гравитац. сил. Важный эл т кокиля — защитное покрытие его раб. поверхности, к рое уменьшает интенсивность теплообмена м ду отливкой и… … Справочник технического переводчика

литье в кокиль — [chill (pressure die) casting] процесс изготовления отливок заливкой расплавленного металла в металлические формы кокили под действием гравитационных сил. Важный элемент кокиля защитное покрытие его рабочей поверхности, которое уменьшает… … Энциклопедический словарь по металлургии

ЛИТЬЕ В КОКИЛЬ — смотри Кокильное литье … Металлургический словарь

Кокиль (литьё) — Кокиль … Википедия

литье под низким давлением — [low pressure casting] получение отливок в литейных формах, при котором заполнение форм металлом и его кристаллизация идут под регулируемым газовым давлением (рис.). При литье под низким давлением тигель (ковш) с жидким металлом помещают в корпус … Энциклопедический словарь по металлургии

литье с противодавлением — [countergravity casting] получение отливок в металлических формах, при котором во время заполнения формы металлом и его кристаллизации на форму и металл, находящийся в ее верхней камере (рис.), действует избыточное давление до 6 1 0 Па. Жидкий… … Энциклопедический словарь по металлургии

литье с кристаллизацией под гидростатическим давлением — [hydrostatic pressure solidification casting] изготовление отливок повышенной плотности, в основном из Al сплавов, в форме, полученной по выплавляемым моделям и помещенной в прессовую камеру с жидкостью. Прокаленную тонкостенную форму заливают… … Энциклопедический словарь по металлургии

литье с выливом — [overflow casting] получение пустотелой отливки выдержкой жидкого металла в форме и выливом (выплеском) незатвердевшего металла из формы. Толщина стенки отливки определяется выдержкой металла в форме. Способ художественного литья; Смотри также:… … Энциклопедический словарь по металлургии

литье под давлением — [pressure (injection) casting] получение отливок, при котором на специальных машинах расплавленный металл заливают в металлическую пресс форму многоразового использования. Форма заполняется расплавом под действием сил, превосходящих силы… … Энциклопедический словарь по металлургии

литье по выжигаемым моделям — [cavityless casting] изготовление отливок свободной заливкой расплавленного металла в разовую форму, рабочая полость которой получена после выжигания модели, изготовляемой из канифоли, блочного полистирола, пенополистирола и других пластмасс в… … Энциклопедический словарь по металлургии

Отливки из чугуна. Технология литья в кокиль

Серые чугуны обладают хорошими литейными свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой (до 1 %), незначительным влиянием газосодержания на механические свойства, достаточно высоким сопротивлением образованию горячих трещин, малой склонностью к образованию усадочных раковин и пористости. Литейные свойства чугуна существенно зависят от его химического состава. С увеличением содержания углерода жидкотекучесть доэвтектических чугунов повышается, а заэтектических уменьшается. При увеличении содержания кремния и фосфора жидкотекучесть чугуна повышается, влияние марганца и серы на жидкотекучесть металла несущественно.

Линейная усадка чугунов зависит от химического состава и скорости охлаждения: перлито-ферритные чугуны со структурой (П+Ф+Гр) имеют усадку 0,7 – 0,9, перлитные – 1,1 – 1,15, белые – 1,65 –1,75%.

Трещиноустойчивость чугунов возрастает с повышением содержания углерода и кремния; увеличение содержания серы снижает трещиноустойчивость чугунов; увеличение содержания марганца до 0,9% повышает трещиноустойчивость, а при дальнейшем увеличении его содержания вероятность появления трещин возрастает. Опасность появления трещин резко возрастает при наличии в чугуне более 0,2% фосфора.

Чугунные отливки, полученные в кокилях, меньше поражены газовыми раковинами, чем отливки, полученные в песчаных формах, так как вследствие высокой скорости охлаждения металла в кокилях газы не успевают выделяться из расплава. Однако неправильная конструкция вентиляционной и литниковой систем, нарушения при окраске кокилей и подготовке расплава повышают вероятность образования газовых дефектов в отливке.

Чугун в большей степени, чем другие сплавы, способен изменять структуру в зависимости от скорости охлаждения и затвердевания отливки. Поэтому, управляя скоростью охлаждения чугуна, можно получать отливки с любой структурой. Большое влияние на структуру чугуна оказывает также его химический состав. В свою очередь, от структуры чугуна зависят механические свойства, износостойкость, герметичность, обрабатываемость отливки. Повышение скорости охлаждения отливки при литье в кокиль приводит к уменьшению количества и размеров графитных включений, к увеличению содержания перлита и уменьшению его зерна, что повышает механические и другие служебные свойства отливок.

Однако высокая скорость охлаждения может привести к образованию отбеленного поверхностного слоя в отливке. В этом слое углерод почти полностью находится в виде цементита (Fe3C), определяющего высокую твердость структуры. В результате отливки с отбеленной поверхностью трудно обрабатываются, но обладают высокой износостойкостью. Обычно их применяют без механической обработки или после шлифования. Примером могут служить мелющие тела для дробильно-размольного оборудования, валки для прокатки металлов и др. Чугунные отливки с отбеленным поверхностный слоем, которые необходимо подвергать обработке резанием, предварительно термически обрабатывают – подвергают графитизирующему отжигу для устранения отбела.

Для отжига отливок требуется дополнительное оборудование. Он сопряжен с энергетическими затратами, а также увеличивает длительность технологического цикла. По этой причине получение в кокилях отливок из чугуна с заданной структурой является одной из важнейших проблем данного способа литья.

Исследования и производственный опыт показывают, что основными направлениями решения этой проблемы являются: правильный выбор химического состава чугуна и способов его модифицирования; снижение скорости охлаждения чугуна путем повышения начальной температуры кокиля, нанесения на его поверхность облицовок и красок, создающих термические сопротивления переносу теплоты от отливки к кокилю.

Для предотвращения отбела повышают содержание углерода и кремния в чугуне. Однако содержание кремния не должно быть выше 2,5%, так как иначе снижается жидкотекучесть чугуна и в структуре отливок появляются силикокарбиды. Уменьшение глубины отбела может быть достигнуто модифицированием чугуна ферросилицием, силикокальцием. Наилучшими являются комплексные модификаторы, вводимые в состав чугуна в количестве 0,2 – 0,3 мас. %, например, модификатор марки ФЦМ5. Составы чугунов, рекомендуемых для литья в кокиль, и режимы модифицирования приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Химический состав серого чугуна, мас. % (остальное – Fe), рекомендуемый для кокильного литья

Температура заливки чугуна в кокиль обычно составляет 1300 – 1350 о С. При более высоких температурах заливки снижается стойкость кокиля. Температуры заливки назначают в зависимости от толщины стенки отливки.

Температура выбивки отливки из кокиля обычно находится в пределах 600 – 1000 о С.

Отжиг для устранения отбела обычно состоит в нагреве отливок до 850 – 950 о С, выдержке 2 – 4 часа и охлаждении на воздухе. Для уменьшения внутренних напряжений отливки нагревают до 500 – 600 о С и после выдержки при температуре нагрева в течение 2 – 8 часов (в зависимости от толщины стенки и массы отливки) их охлаждают с печью со скоростью 20 – 50 о С/ч до 250 о С.

Дефекты отливок и меры их предупреждения

Наиболее характерными дефектами чугунных отливок, полученных литьем в кокиль, являются: неслитины и недоливы вследствие недостаточно высокой температуры кокиля или заливаемого чугуна, а также большой протяженности литниковых каналов или недостаточной площади их поперечного сечения; трещины, вызванные нетехнологичной конструкцией отливки, местным перегревом кокиля, заливами металла по поверхностям сопряжения частей кокиля; газовые раковины, обусловленные недостаточной вентиляцией кокиля, повышенной газотворной способностью огнеупорного покрытия или песчаных стержней, повышенным газосодержанием чугуна; несоответствие структуры заданной вследствие отклонения химического состава чугуна, температуры кокиля, нарушений в составе, толщине и режимах нанесения огнеупорного покрытии кокиля.

Особенности изготовления отливок из высокопрочного чугуна в кокилях

Литейные свойства высокопрочного чугуна во многом определяются присутствием шаровидного графита и в этой связи имеют ряд особенностей: линейная усадка (1,17 – 2%) больше, чем у серого чугуна, поэтому для питания массивных узлов отливки используют питающие бобышки и прибыли. Однако, так как его предусадочное расширение в 2 – 3 раза больше, чем у серого чугуна, вероятность образования в отливках горячих трещин уменьшается. Высокопрочные чугуны склонны к образованию холодных трещин.

При модифицировании магний из модификатора и сера, содержащаяся в чугуне, образуют сульфиды магния, вследствие чего в структуре отливки появляются «темные пятна», которые отрицательно влияют на служебные характеристики металла. Для их устранения понижают содержание серы в чугуне, обрабатывая его флюсами (криолитом, плавиковым шпатом и т.д.). Высокопрочные чугуны после модифицирования магнием обладают повышенной окисляемостью. Пленки оксидов могут содержаться в металле отливки и механические свойства его снижаются.

Отжиг отливок из чугуна с шаровидным графитом проводят для снижения внутренних напряжений по режиму: нагрев до 550 – 650 о С, выдержка при температуре нагрева 2 – 5 ч в зависимости от конфигурации и толщины стенки отливки. Для получения перлитной структуры проводят нормализацию по режиму: нагрев до 900 – 950 о С, выдержка 1 –3 ч и охлаждение на воздухе. Далее ДЛИ получения высоких механических свойств и пластичности проводят изотермическую закалку по режиму: нагрев до 850 о С, выдержка при температуре нагрева 2 – 2,5 ч и охлаждение в масле, нагретом до 300 – 350 о С.