Единичный тип и индивидуальный метод организации производства на примере производства литья в кокиль

гравитационных  сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть

использован многократно. Таким образом, сущность литья в кокили состоит в

применении  металлических материалов для изготовления многократно

используемых  литейных форм, металлические части  которых составляют их основу

и формируют конфигурацию и свойства отливки.

Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью  использования кокиля. При литье  в кокиль устраняется процесс  изготовления литейной формы, остаются лишь сборочные операции: установка стержней, соединение частей кокиля и их крепление перед заливкой, которые легко автоматизируются. Вместе с тем устраняется ряд возмущающих факторов, влияющих на качество отливок при литье в песчаные формы, таких, как влажность, прочность, газопроницаемость формовочной смеси, что делает процесс литья в кокиль более управляемым. Для получения отливок заданного качества легче осуществить автоматическое регулирование технологических параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет изменить характер труда литейщика оператора, управляющего работой таких комплексов.

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

термической усталости, иметь высокие  механические  свойства  и  минимальные

структурные превращения при температурах эксплуатации,  обладать  повышенной

ростоустойчивостью   и   окалиностойкостью,   иметь   минимальную   диффузию

отдельных  элементов  при   циклическом   воздействии   температур,   хорошо обрабатываться,  быть  недефицитными  и  недорогими.

Стали  10, 20, СтЗ, стали 15Л-П, 15ХМЛ - Кокили для  мелких, средних, крупных и особо  крупных отливок из чугуна,стали, алюминиевых, магниевых,медных сплавов.

АЛ9, АЛ11 - Водоохлаждаемые кокили с анодированной поверхностью для мелких отливок из алюминиевых,

медных  сплавов, чугуна.

Отливки, залитые в кокиль, имеют большую  точность размеров и лучшую чистоту поверхности, чем при литье в песчаные формы, и требуют меньшего припуска на механическую обработку. Структура металла получается более мелкозернистой, вследствие чего повышаются его механические свойства; кроме того, устраняется необходимость в формовочной смеси, улучшаются технико-экономические показатели производства и санитарно-гигиенические условия труда. Литье в кокиль имеет и свои недостатки. К ним относятся большая стоимость изготовления формы, повышенная теплопроводность формы, что может привести к пониженной заполняемости форм металлом вследствие быстрой потери жидкотекучести, частое получение поверхностного отбела (образование ледебуритного цементита) у чугунных отливок, что затрудняет их механическую обработку.

Фасонные  отливки при литье в кокиль изготовляют из стали, чугуна, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов.

Кокили  облицованные. Втулка направляющая для  модельных комплектов. Конструкция  и размеры.

Настоящий стандарт устанавливает конструкцию и размеры направляющей втулки для модельных комплектов.

отливки достигается при условии, если  литейная  форма  заполнена расплавом

без  неспаев,  газовых  и  неметаллических  включений  в  отливке,   а   при

затвердевании в  отливке  не  образовалось  усадочных  дефектов  —  раковин,

пористости, трещин  —  и  ее  структура  и  механические  свойства  отвечают

заданным.  Из  теории  формирования  отливки  известно,  что   эти   условия

достижения  качества  во  многом   зависят   от   того,   насколько   данный

технологический прооцесс обеспечивает выполнение одного из  общих  принципов

получения качественной отливки — ее  направленное  затвердеание  и  питание.

Направленное  затвердевание  и   питание   усадки   отливки   обеспечивается

комплексом  мероприятий: рациональной конструкцией отливки, ее  расположением

в форме, конструкцией ЛПС, технологическими режимами литья,  конструкцией  и

свойствами  материала формы и т. д., назначаемых  технологом с учетом  свойств

сплава  и особенностей взаимодействия формы  с расплавом.  Напомним,  что  при

литье  в  кокиль  главная  из  этих  особенностей  —  высокая  интенсивность

охлаждения  расплава и отливки. Это затрудняет  заполнение  формы  расплавом,

ускоряет  охлаждение его в  форме,  что  не  всегда  благоприятно  влияет  на

качество  отливок, особенно чугунных.

Кокиль - металлическая

форма, обладающая по сравнению с песчаной значительно большей

теплопроводностью, теплоемкостью, прочностью, практически  нулевыми

газопроницаемостью  и газотворностью. Эти свойства материала  кокиля

обусловливают рассмотренные ниже особенности  его взаимодействия с металлом

отливки.

1. Высокая  эффективность теплового взаимодействия между отливкой и формой:

расплав и затвердевающая отливка охлаждаются  в кокиле быстрее, чем в песчаной

форме, т.е. при одинаковых гидростатическом напоре и температуре заливаемого

расплава  заполняемость кокиля обычно хуже, чем песчаной формы. Это осложняет

получение в кокилях отливок из сплавов  с пониженной жидкотекучестью и

ограничивает  минимальную толщину стенок и  размеры отливок. Вместе с тем

повышенная  скорость охлаждения способствует получению  плотных отливок с

мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность металла

отливок. Однако в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие

особенностей  кристаллизации часто образуются карбиды, ферритографитная

эвтектика, отрицательно влияющие на свойства чугуна: снижается ударная

вязкость, износостойкость, резко возрастает твердость в отбеленном

поверхностном слое, что затрудняет обработку резанием таких отливок и

приводит  к необходимости подвергать их термической  обработке (отжигу) для

устранения  отбела.

2. Кокиль практически неподатлив у более интенсивно препятствует усадке

отливки, что затрудняет извлечение ее из формы, может вызвать появление

внутренних  напряжений, коробление и трещины  в отливке.

Однако  размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены значительно

точнее, чем песчаной формы. При литье  в кокиль отсутствуют погрешности,

вызываемые  расталкиванием модели, упругими и  остаточными деформациями

песчаной  формы, снижающими точность ее рабочей  полости и соответственно

отливки. Поэтому отливки в кокилях получаются более точными. Точность отливок

в кокилях  обычно соответствует  12 - 15-ам квалитетам по СТ СЭВ 145 - 75. При

этом  точность по 12-му  квалитету возможна для размеров, расположенных в

одной части формы. Точность размеров, расположенных  в двух и более частях

формы, а также оформляемых подвижными частями формы, ниже. Коэффициент

точности  отливок по массе достигает 0.71, что  обеспечивает возможность

уменьшения  припусков на обработку резанием.

3. Физико-химическое  взаимодействие металла отливки и кокиля минимально, что

способствует  повышению качества поверхности  отливки. Отливки в кокиль не

имеют пригара. Шероховатость поверхности  отливок определяется составами

облицовок и красок, наносимых на поверхность  рабочей полости формы, и

соответствует Rz=80-18 мкм, но может быть и меньше.

4. Кокиль  практически газонепроницаем, но  и газотворность его минимальна  и

определяется  в основном составами огнеупорных  покрытий, наносимых на

поверхность рабочей полсти. Однако газовые раковины в кокильных отливках -явление не редкое. Причины их появления различны, но в любом случае

расположение  отливки в форме, способ подвода  расплава и вентиляционная

система должны обеспечивать удаление воздуха  и газов из кокиля при заливке.

новый кокиль подготовляют к работе: поверхность  рабочей полости и разъем

тщательно очищают от следов загрязнений, ржавчины, масла; проверяют легкость

перемещения подвижных частей, точность их центрирования, надежность крепления.

Затем на поверхность рабочей полости  и металлических стержней наносят  слой

огнеупорного  покрытия облицовки и краски. Состав облицовок и красок зависит в

основном  от заливаемого сплава, а их толщина - от требуемой скорости охлаждения

отливки: чем толще слой огнеупорного покрытия, тем медленнее охлаждается

отливка. Вместе с тем слой огнеупорного покрытия предохраняет рабочую

поверхность формы от резкого повышения ее температуры при заливке, расплавлении

и схватывании  с металлом отливки. Таким образом, облицовки и краски выполняют

две функции: защищают поверхность кокиля от резкого  нагрева и схватывания с

отливкой  и позволяют регулировать скорость охлаждения отливки, а значит, и

процессы  ее затвердевания, влияющие на свойства металла отливки. Перед

нанесением огнеупорного покрытия кокиль нагревают газовыми горелками или

электрическими  нагревателями до температуры 423 - 453 К. Краски наносят на

кокиль  обычно в виде водной суспензии через  пульверизатор. Капли водной

суспензии, попадая на поверхность нагретого кокиля, испаряются, а огнеупорная

составляющая  ровным слоем покрывает поверхность.

После нанесения огнеупорного покрытия кокиль нагревают до рабочей температуры,

зависящий в основном от состава заливаемого  сплава, толщины стенки отливки, ее

размеров, требуемых свойств. Обычно температура нагрева кокиля перед заливкой

473 - 623 К.  Затем в кокиль устанавливают  песчаные или керамические стержни

если  таковые необходимы для получения  отливки; половины кокиля соединяют  и

скрепляют специальными зажимами, а при установке кокиля на кокильной машине с

помощью ее механизма запирания, после чего заливают расплав в кокиль. Часто  в

процессе  затвердевания и охлаждения отливки, после того как отливка приобретет

достаточную прочность, металлические стержни <подрывают>, т.е. частично

извлекают из отливки до ее извлечения из кокиля. Это делают для того, чтобы

уменьшить обжатие усаживающейся отливкой металлического стержня и обеспечить

его извлечение из отливки. После охлаждения отливки  до заданной температуры

кокиль  раскрывают, окончательно извлекают металлический стержень и удаляют

отливку из кокиля. Из отливки выбивают песчаный стержень, обрезают литники,

прибыли, выпоры, контролируют качество отливки. Затем цикл повторяется.

Перед повторением цикла осматривают  рабочую поверхность кокиля, плоскость

разъема. Обычно огнеупорную краску наносят  на рабочую поверхность кокиля 1 -

2 раза  в смену, изредка восстанавливая  ее в местах, где она отслоилась  от

рабочей поверхности. После этого при  необходимости, что чаще бывает при  литье

тонкостенных отливок или сплавов с низкой жидкотекучестью, кокиль подогревают

до рабочей  температуры, так как за время  извлечения отливки и окраски  рабочей

поверхности он охлаждается. Если же отливка достаточно массивная, то,

наоборот, кокиль может нагреваться ее теплотой до температуры большей, чем

требуемая рабочая, и перед следующей заливкой его охлаждают. Для этого в

кокиле  предусматривают специальные системы  охлаждения.

Как видно, процесс литья в кокиль - малооперационный. Манипуляторные операции

достаточно просты и кратковременны, а лимитирующей по продолжительности

операцией является охлаждение отливки в форме  до заданной температуры.

Практически все операции могут быть выполнены  механизмами машины или

автоматической  установки, что является существенным преимуществом способа, и,

конечно, самое главное - исключается трудоемкий и материалоемкий процесс

изготовления  формы: кокиль используется многократно.

недоливы  и  неслитины  при  низкой  температуре  расплава  и  кокиля  перед

заливкой, недостаточной скорости заливки, большой  газотворности  стержней  и

красок  и плохой вентиляции кокиля; 2) усадочные  дефекты (раковины,  утяжины,

пористость)  из-за  нарушений  направленного  затвердевания  и  недостатного

питания массивных узлов отливки, чрезмерно  высокой  температуры  расплава  и

кокиля; местного перегрева  кокиля,  нерациональной  конструкции  литниковой

системы;   трещины   появляются    вследствие    несвоевременного   подрыва

металлического   стержня   или   вставки,   высокой   температуры   заливки,

нетехнологичной конструкции отливки; 3) шлаковые  включения  образуются  при

использовании загрязненных шихтовых материалов, недостаточном  рафинировании

перед  заливкой,  неправильной  работе  литниковой   системы;   4)   газовая

пористость  образуется при нарушении хода плавки (использование  загрязненных

влагой  и  маслом  шихт,  чрезмерно   высокого   перегрева,   недостаточного

рафинирования или раскисления сплава).

      Специфические дефекты отливок из  магниевых сплавов — это дефекты

усадочного  происхождения  —  пористость,  трещины,  рыхлоты,—  обусловленные

широким температурным интервалом затвердевания  этих сплавов. Для  устранения

этих  дефектов требуется доводка и точное соблюдение технологических  режимов

— температуры  расплава и кокиля, краски и др.  Часто  отливки  из  магниевых

сплавов вследствие  плохой  работы  литниковой  системы  поражены  шлаковыми

включениями. Это недопустимо, так как приводит к  коррозии  отливки  при  ее

эксплуатации  и  хранении.  Такие  дефекты  устраняют  тщательной   доводкой

литниковой  системы и ведения процесса плавки.

      Специфические дефекты отливок  из  медных  сплавов  следующие:  газовая

пористость  при плохом рафинировании и очистке  сплава  от  шлаковых  частиц;

вторичные окисные плены при литье алюминиевых  бронз  вследствие  разделения

потока  расплава на струи и окисления  его  в  форме;  трещины  из-за  плохого

раскисления сплавов при плавке.