ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК В МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ФОРМЫМЕТОДОМ
КОКИЛЬНОГО ЛИТЬЯ
Цель работы: изучить технологический процесс получения отливок в кокиль. Получить экспериментальную отливку.
Приборы и материалы:
- тигельная силитная электропечь для расплавления сплава;
- кокильная установка;
- ковш заливочный;
- шихта (АК 7)
- щипцы
- противопригарная краска (графит - 17 %; глина - 18 %; вода - 60 %; жидкое стекло - 5 %).
Основные сведения
Кокильное литье (ГОСТ I8169-86) - это процесс получения отливок свободной (под действием сил тяжести) заливкой расплавленного металла в металлические формы – кокили.
Кокильное литье нашло применение в производстве отливок из чугунов (серого, высокопрочного, ковкого) и цветных сплавов (алюминиевых, магниевых, цинковых и медных) в условиях серийного, крупносерийного и массового производств. Масса отливок изменяется от единиц до сотен и даже нескольких тысяч килограммов.
Конструкции отливок, получаемых в кокилях, очень разнообразны. Это простые по форме отливки типа опорных плит, колосников, болванок и втулок и сложные - типа картеров двигателей, головок блока цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей.
Кокиль представляет собой форму многоразового использования (до 20 000 раз). Поскольку металлические материалы значительно отличаются по своим свойствам от неметаллических (формовочных материалов) большими значениями теплопроводности, прочности и удельной теплоемкости, практически нулевыми значениями газопроницаемости и газотворности, то в кокиле создаются особые условия формирования отливки.
Поскольку кокиль имеет практически нулевую газопроницаемость, то в его конструкции обязательно предусматриваются специальные газоотводные каналы-венты. Венты выполняются обычно в двух конструктивных исполнениях:
- в виде проточек глубиной до 1 мм по разъему кокиля;
- в виде отверстий в "теле" кокиля, причем с обеих сторон отверстий впрессовываются сеточки из нержавеющей стали, с размером ячеек до 1 мм.
Важным элементом кокиля является защитное покрытие его рабочей (внутренней) поверхности, которое уменьшает интенсивность теплообмена между отливкой и формой, снижает термические напряжения в стенке формы, а также изменяет смачиваемость поверхности кокиля расплавом.
Технологические операции, выполняемые при литье в кокиль, приведены на рис. 3.1. Необходимость выполнения некоторых из них зависит от конкретных условий - конструктивных особенностей отливок (простые или сложные), типов заливаемого сплава, жидкотекучести литейных сплавов, особенностей технологического процесса производства и других факторов. Так, например, операции, связанные с изготовлением стержней и термической обработкой отливок, вообще могут отсутствовать. Необходимость же осуществления других операций может возникнуть только через несколько циклов заливки (в частности, нанесение защитного покрытия).
Перед заливкой металла кокиль подготавливают к работе: очищают от следов загрязнений, остатков отработанного покрытия и ржавчины, подогревают до заданной температуры (от 150 до 400 °С) и наносят защитное покрытие. Затем осуществляют сборку кокиля с установкой стержней (если они необходимы) и заливают металл. После охлаждения залитого металла до заданной температуры кокиль разбирают и извлекают отливку.
Основные разновидности кокилей приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Основные разновидности кокилей
| Отличительный признак | Разновидности кокилей |
| Расположение в пространстве поверхности разъема | неразъемные (вытряхные); с горизонтальной плоскостью разъема; с вертикальной плоскостью разъема; с комбинированной плоскостью разъема; |
| Способ охлаждения | С воздушным охлаждением (естественным и принудительным); с жидкостным охлаждением (водяным, масляным и другим); с комбинированным охлаждением (водовоздушным, чередующимся водяным и воздушным и т.д.) |
| Материал рабочей стенки | чугунные, стальные, алюминиевые, медные; из специальных сплавов и композитных материалов |
| Долговечность теплозащитного покрытия | с периодически наносимым теплозащитным покрытием; с постоянным теплозащитным покрытием (чугунные и стальные кокили - с плазменным напылением; алюминиевые кокили - с анодированной поверхностью) |
По сравнению с литьем в песчаные формы литье в кокиль имеет следующие преимущества:
1) многократное использование формы;
2) повышение точности размеров отливок, уменьшение шероховатости их поверхности, что позволяет снизить припуски на механическую обработку в 2 - 3 раза, а иногда и полностью устранить ее. Это увеличивает выход годного литья до 70 - 90 %;
3) повышение плотности отливок, улучшение структуры, на 15 - 30 % возрастают механические свойства;
4) сокращение, а во многих случаях полное исключение расхода формовочных и стержневых смесей;
5) исключение трудоемких операций формовки, сборки и выбивки форм, это создает условия для полной механизации и автоматизации технологического процесса, роста производительности труда;
6) увеличение съема с 1 м 2 производственной площади и снижение себестоимости отливок;
7) значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда;
Наряду с этими преимуществами литье в кокиль имеет и недостатки:
1) высокая стоимость металлической формы, сложность и длительность ее изготовления;
2) ограниченная стойкость, измеряемая числом годных отливок, которые можно получить в данной форме до ее выхода из строя. Особенно невелика стойкость при литье стали (от 10 заливок для крупных отливок, до 400 - 600 - для мелких);
3) плохая заполняемость форм при изготовлении тонкостенных (с толщиной стенки 2,5-3 мм) протяженных отливок вследствие высокой теплопроводности формы;
4) высокая, сравнительно с песчаной формой, скорость охлаждения может привести к неравномерным, по сечению стенки отливки свойствам, а в чугунных отливках к отбелу;
5) трудность получения отливок с поднутрениями, для выполнения которых необходимо применять стержни и вставки
6) неподатливая металлическая форма вызывает появление в отливках внутренних напряжений, короблений, а иногда и трещин.
Серийность при литье чугуна должна составлять более 20 крупных или 400 мелких отливок в год, а при литье алюминиевых 400-7 000 отливок в год.
Описание установки и методика проведения работы
В лабораторной работе использована установка с вертикальным разъемом кокиля.
Схема кокильной установки показана на рис. 3.2.
 |
Вывод: Я изучил технологический процесс получения отливок в кокиль, и получить экспериментальную отливку.