качества легче осуществить автоматическое регулирование технологических

параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет улучшить качество

отливок, повысить эффективность производства, изменить характер труда

литейщика-оператора, управляющего работой таких комплексов.

Литье в кокили имеет и недостатки.

1. Высокая стоимость кокиля, сложность и трудоемкость его

изготовления.

2. Ограниченная стойкость кокиля, измеряемая числом годных отливок,

которые можно получить в,данном кокиле (см. табл. 2.3). От стойкости кокиля

зависит экономическая эффективность процесса особенно при литье чугуна и

стали, и поэтому повышение стойкости кокиля является одной из важнейших

проблем технологии кокильного литья этих сплавов.

3. ложность получения отливок с поднутрениями, для выполнения

которых необходимо усложнять конструкцию формы — делать

дополнительные разъемы, использовать вставки, разъемные металлические или

песчаные стержни.

4. Отрицательное влияние высокой интенсивности охлаждения расплава в

кокиле по сравнению с песчаной формой. Это ограничивает возможность

получения тонкостенных протяженных отливок, а в чугунных отливках приводит

к отбелу поверхностного слоя, ухудшающему обработку резанием; вызывает

необходимость термической обработки отливок.

5. Неподатливый кокиль приводит к появлению в отливках напряжений,

а иногда к трещинам.

Преимущества и недостатки этого способа определяют р а-циональную

область его использования: экономически целесообразно вследствие высокой

стоимости кокилей применять этот способ литья только в серийном или

массовом производстве. Серийность при литье чугуна должна составлять более

20 крупных , или более 400 мелких отливок в год, а при литье алюминиевых —

не менее 400—700 отливок в год.

Эффективность литья в кокиль обычно определяют в сравнении с литьем в

песчаные формы. Экономический эффект достигается благодаря устранению

формовочной смеси, повышению качества отливок, их точности, уменьшению

припусков на обработку, снижению трудоемкости очистки и обрубки отливок,

механизации и автоматизации основных операций и, как следствие, повышению

производительности и улучшению условий труда.

Таким образом, литье в кокиль с полным основанием следует отнести к

трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным

технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и

уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

КОКИЛИ

Общие сведения

В производстве используют кокили различных конструкций.

Классификация конструкций кокилей. В зависимости от расположения

поверхности разъема кокили бывают: неразъемные (вытряхные); с вертикальной

плоскостью разъема; с горизонтальной плоскостью разъема; со сложной

(комбинированной) поверхностью разъема.

Неразъемные, или вытряхные, кокили (рис. 2.3) применяют в тех случаях,

когда конструкция отливки позволяет удалить ее вместе с литниками из

полости кокиля без его разъема. Обычно эти отливки имеют достаточно простую

конфигурацию.

Кокили с вертикальной плоскостью разъема (см. рис. 2.1) состоят из

двух или более полуформ. Отливка может располагаться целиком в одной из

половин кокиля, в двух половинах кокиля, одновременно в двух половинах

кокиля и в нижней плите.

Кокили с горизонтальным разъемом (рис. 2.4) применяют преимущественно

для простых по конфигурации, а также крупногабаритных отливок, а в

отдельных случаях для отливок достаточно сложной конфигурации.

Кокили со сложной (комбинированной) поверхностью разъема (рис. 2.5)

используют для изготовления отливок сложной конфигурации.

По числу рабочих полостей (гнезд), определяющих возможность одновременного,

с одной заливки, изготовления того или иного количества отливок, кокили

разделяют на одноместные (см. рис. 2.1) и многоместные (см. рис. 2.4).

В зависимости от способа охлаждения различают кокили с воздушным

(естественным и принудительным), с жидкостным (водяным, масляным) и с

комбинированным (водо-воздушным и т. д.) охлаждением. Воздушное охлаждение

используют для малотеплонагруженных кокилей. Водяное охлаждение используют

обычно для высокотеплонагруженных кокилей, а также для повышения скорости

охлаждения отливки или ее отдельных частей. На рис. 2.6 представлен кокиль

с воздушным охлаждением. Ребра на стенках кокиля увеличивают поверхность

соприкосновения охладителя — воздуха — с кокилем и соответственно

теплоотвод. На рис. 2.7 представлен водоохлаждаемый кокиль для отливки

барабана шахтной лебедки из высокопрочного чугуна. Вода подается раздельно

в обе половины кокиля, нижнюю плиту и верхнюю крышку.

Элементы конструкции кокилей

Кокиль, как и любая литейная форма,— ответственный и точный

инструмент. Технические требования к кокилям оговорены ГОСТом.

Конструктивное исполнение основных элементов кокилей — полуформ, плит,

металлических стержней, вставок — зависит от конфигурации отливки, а также

от того, предназначена ли форма для установки на кокильную машину.

К основным конструктивным элементам кокилей относят:

формообразующие элементы — половины кокилей, нижние плиты (поддоны),

вставки, стержни; конструктивные элементы — выталкиватели, плиты

выталкивателей, запирающие механизмы, системы нагрева и охлаждения кокиля и

отдельных его частей, вентиляционную систему, центрирующие штыри и втулки.

Корпус кокиля или его половины выполняют коробчатыми, с ребрами

жесткости. Ребра жесткости на тыльной, нерабочей стороне кокиля делают

невысокими, толщиной 0,7—0,8 толщины стенки кокиля, сопрягая их галтелями с

корпусом. Толщина стенки кокиля зависит от состава заливаемого сплава и его

температуры, размеров и толщины стенки отливки, материала, из которого

изготовляется кокиль, конструкции кокиля. Толщина стенки кокиля должна быть

достаточной, чтобы обеспечить заданный режим охлаждения отливки,

достаточную жесткость кокиля и минимальное его коробление при нагреве

теплотой залитого расплава, стойкость против растрескивания.

Размеры половин кокиля должны позволять размещать его на плитах

кокильной машины. Для крепления на плитах машины кокиль имеет приливы.

Стержни в кокилях могут быть песчаными и металлическими.

Песчаные стержни для кокильных отливок должны обладать пониженной

газотворностью и повышенной поверхностной прочностью. Первое требование

обусловлено трудностями удаления газов из кокиля; второе — взаимодействием

знаковых частей стержней с кокилем, в результате чего отдельные песчинки

могут попасть в полость кокиля и образовать засоры в отливке. Стержневые

смеси и технологические процессы изготовления песчаных стержней могут быть

различными — по горячим ящикам (сплошные и оболочковые стержни), из

холоднотвердеющих смесей и т. д.

В любом случае использование песчаных стержней в кокилях вызывает

необходимость организации дополнительной технологической линии для

изготовления стержней в кокильном цехе. Однако в конечном счете

использование кокилей в комбинации с песчаными стержнями в большинстве

случаев оправдывает себя экономически.

Металлические стержни применяют, когда это позволяют конструкция

отливки и технологические свойства сплава. Использование металлических

стержней дает возможность повысить скорость затвердевания отливки,

сократить продолжительность цикла ее изготовления, в отдельных случаях

повысить механические свойства и плотность (герметичность). Однако при

использовании металлических стержней возрастают напряжения в отливках,

увеличивается опасность появления в них трещин из-за затруднения усадки.

Металлические стержни, выполняющие наружные поверхности отливки,

называют вкладышами (рис. 2.8, а). Вкладыши затрудняют механизацию и

автоматизацию процесса, так как их уста-

навливают и удаляют вручную. Металлические тержни, выполняющие отверстии и

полости простых очертаний (рис. 2.8, б, см. рис. 2.1.) до момента полного

извлечения отливки «подрывают» для уменьшения усилия извлечения стержня.

Полости более сложных очертаний выполняются разъемными (рис. 2.8, в) или

поворотными (рис. 2.8, г) металлическими стержнями.

Для надежного извлечения стержней из отливки они должны иметь уклоны

1—5°, хорошие направляющие во избежание перекосов, а также надежную

фиксацию в форме.

Во многих случаях металлические стержни делают водоохлаж-даемыми изнутри.

Водяное охлаждение стержня обычно включают после образования в отливке

прочной корочки. При охлаждении размеры стержня сокращаются так, что между

ним и отливкой образуется зазор, который уменьшает усилие извлечения

стержня из отливки.

Для извлечения стержней в кокилях предусматривают винтовые,

эксцентриковые, реечные, гидравлические и пневматические механизмы.

Конструкции этих устройств выполняют в соответствии с действующими ГОСТами.

Вентиляционная система должна обеспечивать направленное вытеснение

воздуха из кокиля расплавом. Для выхода воздуха используют открытые выпоры,

прибыли, зазоры по плоскости разъема

и между подвижными частями (вставками, стержнями) кокиля и специальные

вентиляционные каналы: по плоскости разъема делают газоотводные каналы /

(см. Б — Б на рис. 2.9), направленные по возможности вверх. В местных

углублениях формы при заполнении их расплавом могут образовываться

воздушные мешки (см. А — А). В этих местах в стенке кокиля устанавливают

вентиляционные пробки 2. При выборе места установки вентиляционных пробок

необходимо учитывать последовательность заполнения формы расплавом.

Центрирующие элементы — контрольные штыри и втулки—предназначены для

точной фиксации половин кокиля при его сборке. Обычно их количество не

превышает двух. Их располагают в диагонально расположенных углах кокиля.

Запирающие механизмы предназначены для предотвращения раскрытия

кокиля и исключения прорыва расплава по его разъему при заполнении, а также

для обеспечения точности отливок. В ручных кокилях применяют

эксцентриковые, клиновые, винтовые замки и другие устройства,

обеспечивающие плотное соединение частей кокиля.

Закрытие и запирание кокилей, устанавливаемых на машинах, осуществляется

пневматическим или гидравлическим приводом подвижной плиты машины.

Системы нагрева и охлаждения предназначены для поддержания заданного

температурного режима кокиля. Применяют электрический и газовый обогрев.

Первый используется для общего нагрева кокиля, второй более удобен для

общего и местного нагрева. Конструкции охлаждаемых кокилей рассмотрены

выше.

Удаление отливки из кокиля осуществляется специальными механизмами.

При раскрытии кокиля отливка должна оставаться в одной из его половин,

желательно в подвижной, чтобы использовать ее движение для выталкивания

отливки. Поэтому выполняют на одной стороне отливки меньшие, а на другой

большие уклоны, специальные технологические приливы и предусматривают

несимметричное расположение литниковой системы в кокиле (целиком в одной

половине кокиля). При изготовлении крупных отливок должно быть обеспечено

удаление отливки из обеих половин кокиля. Отливки из кокиля удаляются

выталкивателями, которые располагают на неответственных поверхностях

отливки или литниках равномерно по периметру отливки, чтобы не было

перекоса и заклинивания ее в кокиле. Выталкиватели возвращаются в исходное

положение пружинами (небольшие кокили) или контртолкателями.

Материалы для кокилей

В процессе эксплуатации в кокиле возникают значительные термические

напряжения вследствие чередующихся резких нагревов при заливке и

затвердевании отливки и охлаждений при раскрытии кокиля и извлечении

отливки, нанесении на рабочую поверхность огнеупорного покрытия. Кроме

знакопеременных термических напряжений под действием переменных температур

в материале кокиля могут протекать сложные структурные изменения,

химические процессы. Поэтому материалы для кокиля, особенно для его частей,

непосредственно соприкасающихся с расплавом, должны хорошо противостоять

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6