11.4. Изготовление отливок литьем в кокиль:

Сущность способа заключается в изготовлении отливок свободной заливкой жидкого металла в многоразовую металлическую форму-кокиль. Формирование отливок происходит в условиях интенсивного отвода теплоты, обеспечивающих высокую скорость затвердевания жидкого расплава.

Конструкция кокилей, как правило, определяется конфигурацией отливки. Кокили могут быть разъемными, состоящими из двух и более частей, и неразъемными (вытряхными). Кокили изготавливают из чугуна, стали и алюминиевых сплавов. Внутренние полости и сложные наружные поднутрения в отливках оформляются песчаными или металлическими стержнями. Каналы литниковой системы выполняют непосредственно в кокилях или песчаных стержнях. Рабочую поверхность кокиля перед заливкой покрывают, как правило, графитовым противопригарным покрытием на водной основе.

Технологический процесс изготовления отливок литьем в кокиль (вытряхной):

1.Рабочую поверхность кокиля (1) предварительно нагревают до температуры 200 – 300^о и покрывают слоем противопригарного покрытия, толщиной 0,3…0,8мм;

2. С помощью манипулятора устанавливают песчаный стержень (2);

3. Производят заливку кокиля расплавленным металлом;

4. После короткой выдержки (не более 1минуты) кокиль переворачивают на 180^о, отливка с помощью толкателя извлекается из кокиля, песчаный стержень выбивают;

5. Готовые отливки подвергают обрубке, очистке и термической обработке.

Технологические возможности способа:

Литьем в кокиль изготавливают отливки из чугуна, стали и цветных сплавов 1...5 групп сложности. Вес стальных и чугунных отливок может составлять 160 кг, отливок из цветных металлов – до 50 кг. Изготовленные этим способом отливки имеют толщину стенок от 3 до 100мм, точность размеров соответствует 4…12 квалитетам, а чистота поверхности может быть от 20 до 80 мкм. Отливки при этом имеют мелкозернистую структуру, что повышает их прочностные свойства и увеличивает герметичность.

Литьем в кокиль получают станины, крупные лопатки, головки и блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, корпуса реакторов и корпусные детали приводных механизмов, диффузоры, детали металлургического оборудования, станочной гидроаппаратуры и др. Этот способ целесообразно применять в серийном и массовом производствах, когда партия составляет не менее 300…500 отливок.

Недостатки способа:

Отливки, полученные литьем в кокиль, имеют отбеленный поверхностный слой, высокие внутренние напряжения, вследствие чего их необходимо отжигать перед механической обработкой. В кокилях трудно получать сложные стальные отливки ввиду значительной усадки литейных сталей, что в отсутствие податливости формы и металлических стержней ведет к образованию трещин.

Кроме того, сложность и трудоемкость изготовления оснастки – кокилей, их ограниченный срок службы, невозможность получения тонкостенных чугунных отливок без отбела, затрудненный вывод газа из полости формы.

11.5. Изготовление отливок методом центробежного литья:

Сущность способа заключается в изготовлении отливок из жидкого расплава свободной заливкой во вращающуюся форму, где происходит формирование, затвердевание и частичное остывание отливок в поле действия центробежных сил. Внешняя конфигурация и размеры отливок формируются полостью, ограниченной изложницей. Внутренняя поверхность во многих случаях формируется без непосредственного контакта с литейной формой и без стержней. Такую поверхность называют свободной. Фасонные части внутренних поверхностей выполняют песчаными или оболочковыми стержнями.

Литейная форма может вращаться вокруг горизонтальной, вертикальной или наклонной оси. Наибольшее распространение получили машины с горизонтальной и наклонной осями вращения для производства полых цилиндрических отливок типа водопроводных и канализационных труб с L3D.

Частоту вращения изложницы на машинах с горизонтальной осью вращения определяют по формуле: , где  – плотность расплава в г/см²;

r_о – внутренний радиус отливки, см.

Лабораторная установка с горизонтальной осью вращения состоит из станины, привода, клиноременной передачи, толкателя, подшипника, изложницы (1), ограничительного кольца (2), крышки (3), заливочного жолоба (4), защитного кожуха.

После подогрева изложницы на ее рабочую поверхность наносят огнеупорное покрытие и с торца вставляют ограничительное кольцо, которое фиксируется крышкой. Затем устанавливают заливочный желоб, защитный кожух и включают установку. Заливку расплава во вращающуюся изложницу производят из заливочного ковша. После затвердевания расплава установку выключают. При помощи выталкивателя и специальных захватов отливка извлекается из формы вместе с ограничительным кольцом.

Технологические возможности способа:

Центробежным литьем изготавливают отливки из чугуна, стали, титановых и цветных сплавов. Масса отливок может составлять от сотен граммов до 4 тонн при толщине стенок – от 3 до 350мм, длине до 6м и диаметре – до 1800мм. Точность размеров отливок соответствует 7…13 квалитету, чистота наружных поверхностей – от 40 до 320мкм.

Отливки, полученные этим способом, имеют мелкозернистую структуру и характеризуются высокой плотностью, так как под действием центробежных сил незатвердевший металл внутренних слоев отливки заполняет микропоры затвердевших наружных слоев отливки. Это способствует получению отливок с высокими механическими свойствами и повышенной герметичностью. Кроме того почти не расходуется металл на литниковую систему.

К недостаткам способа центробежного литья относят: ограниченный срок службы изложниц, разностенность отливок, наличие усадочной пористости и значительную степень шероховатости внутренней поверхности отливки.

1) сборка формы 2) заливка по желобу во вращающуюся 3) разборка формы,

изложницу расплавленного металла извлечение отливки

металла