Отливки из стали

Поиски путей регулирования теплового режима взаимодействия отливки и кокиля, защиты кокиля от воздействия высоких температур при заливке чугуном и сталью привели к созданию нового способа получения отливок литьем в облицованные кокили.

Способ литья в облицованный кокиль предполагает нанесение на рабочую поверхность кокиля достаточно толстого слоя облицовки из дисперсных материалов, соизмеримого с толщиной стенки отливки (4 – 6 мм). Благодаря этому слою резко повышается сопротивление переносу теплоты от отливки к стенке кокиля, снижаются скорость охлаждения отливки и температура рабочей поверхности кокиля. Использование литья в облицованные кокили позволило гарантированно устранить отбел в чугунных отливках и решить проблему стойкости кокиля при изготовлении отливок из черных металлов.

В качестве материала для облицовочного слоя используют формовочные смеси повышенной текучести: сыпучие на термотвердеющем или холоднотвердеющем связующем, а также жидкоподвижные на самотвердеющем или термотвердеющем связующем.

По существу этот способ можно отнести к способам литья в разовую разъемную форму, так как облицовочный слой смеси, контактирующий с отливкой, удаляется из кокиля после извлечения отливки и наносится вновь перед следующей заливкой. Последовательность технологических операций для наиболее распространенной разновидности процесса – литья в кокиль, облицованный сыпучей термотвердеющей смесью, – приведена на рисунке 3.5. Для нанесения облицовки на рабочую поверхность кокиля 1 используют модельную плиту 2 с металлической моделью отливки; кокиль устанавливают на модельную плиту по центрирующим штырям так, чтобы между поверхностями кокиля и модели образовался зазор 3, равный толщине облицовки (рисунок 3.5, а). Кокиль и модельную плиту предварительно нагревают до 200 – 220^оС. Для лучшего сцепления облицовки с поверхностью кокиля его рабочую полость не обрабатывают, чтобы она осталась шероховатой. Для лучшего отделения модели отливки от облицовки поверхность модели покрывают разделительной смазкой марок СКТ или СКТР. После нагрева кокиль подают на позицию задува оболочковой смеси (рисунок 3.5, б). Эта операция осуществляется на пескодувных машинах. Для оболочки чаще всего используют сыпучую термотвердеющую пасчано-смоляную смесь, содержащую 2,0 – 2,5 % фенолформальдегидного связующего. Для вывода воздуха из пространства между моделью и кокилем служат вентиляционные каналы, выполненные в кокиле. После задува смеси в пространство между кокилем и моделью смесь нагревается за счет теплоты оснастки и твердеет. После этого кокиль с облицовкой снимают с модельной плиты (рисунок 3.5, в).

Аналогично наносят облицовку на вторую половину кокиля. Затем кокиль собирают, устанавливая стержни, которые могут быть обычными или оболочковыми. После заливки расплава (рисунок 3.5, г), затвердевания и охлаждения отливки кокиль раскрывают и отливку удаляют (рисунок 3.5, д). Одновременно частично удаляется часть облицовки. Перед следующим циклом рабочую поверхность кокиля тщательно очищают от остатков оболочки (рисунок 3.5, e), из отверстий для вдува смесь удаляют штырями-толкателями, а с рабочей поверхности – сжатым воздухом.

Рисунок 3.5 – Последовательность изготовления отливки в облицованном кокиле: а – нагрев кокиля; б – нанесшие облицовочного слоя (стрелками показано направление подачи смеси); в – удаление модели; г – сборка и заливка кокиля; д – удаление отливки; е – очистка кокиля; 1 – кокиль; 2 – модельная ложа; 3 – зазор

Особенности формирования отливок в облицованных кокилях

1. Большая па сравнению с обычными облицовками и красками толщина песчано-смоляной облицовки позволяет существенно снизить скорость охлаждения расплава, что важно, например, при изготовлении отливок из серого чугуна. Изменяя зазор между кокилем и моделью, толщину слоя облицовки можно делать разной. Следовательно, можно регулировать и скорость охлаждения расплава и затвердевания отливки в отдельных ее местах, т. е. получать отливку с дифференцированными свойствами.
2. Деформация облицовки, имеющей жесткую металлическую опору, – кокиль, весьма мала. Это способствует сохранению характерных для кокиля повышенных точности отливок и плотности чугунных отливок.
3. Песчаная облицовка придает жесткому кокилю некоторую податливость, поэтому в отливках уменьшаются внутренние напряжения, коробление и соответственно дополнительно повышается точность отливок. Вместе с тем толстая облицовка на поверхности кокиля улучшает условия его работы: большое термическое сопротивление облицовки снижает температурное воздействие на кокиль, благодаря чему уменьшается коробление кокиля, повышается его стойкость.

Указанные особенности формирования отливки и работы кокиля обусловливают преимущества этого технологического процесса. Однако он не лишен недостатков.

К недостаткам способа литья в облицованные кокиля следует отнести повышенную сложность и стоимость оснастки, трудности переналадки специального оборудования, ограниченные размеры кокилей и соответственно отливок.

Указанные преимущества и недостатки определяют рациональную область использования способа литья в облицованные кокили. Вследствие повышенной сложности и стоимости оснастки и трудностей переналадки оборудования этот процесс целесообразно использовать в массовом и крупносерийном производстве отливок из чугуна и стали массой до 200 кг.