Как сделать кокиль своими руками

Литье в кокиль

Литье в кокиль – это технологический процесс изготовления отливок путем заливания металлического расплава в многооборотные формы, выполненные из металла (сталь, чугун и пр.). Эту форму называют кокиль.

Процесс литья в кокиль

Перед началом литья в кокиль металлического расплава необходимо выполнить операции технологического процесса по подготовке его к работе. Эта работа выполняется в несколько этапов.

Технологический процесс литья в кокиль

Веществ, которые применяют при облицовке кокиля, зависят от марки заливаемого состава. Толщина покрытия зависит от необходимой скорости охлаждения отлитой заготовки. То есть, чем больше слой наносимой облицовки, тем заготовка будет медленнее охлаждаться. Огнестойкий слой призван решить еще одну задачу в процессе этого литья – обеспечить сохранность формы от скачка температуры во время заливки металла, а также оплавления ее частей и их схватывания с расплавом. В состав огнеупорной облицовки могут входить следующие материалы – кварц, глина, жидкое стекло, графит.

Процесс отлива в кокиль

Перед началом заливки металла форму прогревают до температуры порядка 200 градусов. Эта температура определяется маркой заливаемого металла и габаритов отливки.

Конструктивные особенности кокиля

Кокиль для литья – это многооборотная форма, изготавливаемая из металла. Несмотря на то что в такие формы могут использовать для получения отливок разных форм, их принципиальная конструкция одинакова. В состав кокиля для литья входят полуформы, плита, различные вставки и литейные стержни. С помощью последних, происходит формирование отливки. Для его центрирования и соединения применяют штыри. Непосредственно перед началом заливки полуформы фиксируют с помощью специальных замков. Металлический расплав подают в форму через систему литников.

Литье в металлические формы (кокиль)

По мере заполнения кокиля излишки воздуха выводятся через воздуховодные каналы.

В литейном производстве применяют и другой вид форм – их называют вытряхными. Эти формы отличаются тем, что они неразъемные и применяются для отливок простой формы.

Процесс изготовление кокиля и используемые материалы

При изготовлении кокилей проектировщик должен руководствоваться марками сплава, которые будут заливаться в изготавливаемую форму. Разумеется, он должен учитывать и размер деталей, получаемых в результате литья в эту оснастку.

Так, при изготовлении деталей с небольшими габаритами из цветных металлов, чугуна и некоторых других материалов рекомендуется использовать для производства литейных форм серые чугуны 20 или 25. Для производства кокилей применяют и другие виды материалов. Надо отметить, что чем прочнее материал, например, сталь 15Л, тем выше стойкость формы. Для определенных марок металла формы производят из алюминия, но перед эксплуатацией этих кокилей рабочие поверхности анодируют.

Производство кокилей выполняют на оборудовании объемной штамповки. Но современное оборудование, работающее под управлением компьютера, например, токарно-фрезерный центр позволяет производить особо точные формы.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Литье этого типа, как и многие технологические процессы, обладают и преимуществами, и недостатками. Можно сравнить литье в кокильную оснастку с литьем в песчаные формы.

К основным преимуществам можно отнести то, что литье в металлические формы отличается от всех остальных качеством получаемых деталей, в частности, точностью. Применение песочных стержней позволяет выполнять отливки сложной формы.

Использование металлических кокилей позволяет повысить производительность труда на литейном производстве. Это обусловлено тем, что из производства исключены такие операции, как приготовление литьевой смеси, и чистки отливок.

Использование такого типа литья позволяет уменьшить припуски на дальнейшую механическую обработку. Такой подход позволяет снизить себестоимость готового изделия.

Такое свойство кокилей, как оборачиваемость позволяет механизировать процессы литья и последующей обработки отливок. Например, операция сборки этой оснастки может быть легко автоматизирована. Кроме того из процессов исключены факторы, которые могут отрицательно сказаться на качестве отливок, например, газопроницаемость смеси. Автоматизация литейных процессов регулировать технологические режимы литейных процессов, что приводит к изменению характера труда оператора литейного комплекса и повышению его безопасности.

Между тем при множестве достоинств литье этого класса имеет и ряд недостатков.

Кокиль обладает высокой стоимостью, это является следствием его конструктивной сложности и и высокой трудоемкости производства. Особенно это относится к оснастке, в которые отливают детали сложной геометрической конфигурации.

Литейная оснастка такого типа имеет ограниченную стойкость. Стойкость оснастки определяется количеством качественных отливок. При снижении качества, его просто направляют в утилизацию. Стойкость – это ключевой экономический показатель литья. Над повышением стойкости форм этого класса работают производители и проектировщики оборудования для литья в формы этого типа по всему миру.

Литье сплава в кокиль

Интенсивность охлаждения отливок в кокиле существенно выше, чем в песчаных или земляных оснастках. Это приводит к тому, что ограничена возможность изготовления отливок с тонкими стенками.

Поскольку эти оснастки не обладает достаточной податливостью – это может привести к появлению в отлитых деталях внутренних напряжений. Которые потом устраняют с помощью термообработки.

Область применения

Кокильное литье широко используют для производства отливок из черных и цветных металлов. На автоматизированном оборудовании, предназначенном для этой обработки металлов допустимо литье алюминия в кокиль, но при этом вес отливки не должен превышать 30 кг.

На неавтоматизированном оборудовании допустимо литье чугуна в кокиль, при этом масса отливки не должна превышать 12 тонн.

Этапы литья в кокиль

Сложно найти промышленную отрасль, в которой не применяют литье в кокиль. Эта технология позволяет изготавливать широкий круг деталей из различных металлов. Например, на электротехнических заводах их применяют для отливки деталей электрических машин, на предприятиях, которые выпускают силовые установки для автомобилей, эту технологию применяют для производства головок блока цилиндров или картеров защиты.

Кокильная литейная машина

Практика показывает, что чаще всего литье этого типа применяют в отношении алюминия и его сплавов. На втором месте стоит чугун и на третьем сталь.

Источник

Литье в кокиль типы и технология производства

Классический кокиль состоит из двух полуформ ( рис 1 ), более сложные по конструкции могут включать в конструкцию дополнительные подвижные металлические вставки, поддон (основание) ( рис. 2 ). Полуформы взаимно центрируются по направляющим штырям и втулкам. Формообразующая кокиля проектируется и изготавливается с учетом усадки заливаемого сплава, припусков на механическую обработку и толщину облицовочного огнеупорного покрытия ( краски ).

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 блоков цилиндров, блоков цилиндров, ребристых корпусов электродвигателей, корпуса редукторов ( рис. 3 ). Литьем в кокиль получают детали с особыми эксплуатационными свойствами — повышенной герметичностью, износостойкостью (например, чугунные с поверхностным отбелом), окалиностойкостью и др.

Основные операции технологического процесса

Общая схема технологических операций, выполняемые при литье в кокиль, приведена на рис. 4. Необходимость выполнения некоторых из них зависит от конкрет-ных условий — конструктивных особенностей отливки, литейных свойств материалов, особенностей технологического процесса производства и других факторов. Так, например, операции, связанные с изготовлением песчаных стержней и с термической обработкой отливок, могут вообще отсутствовать. Необходимость же осуществления других операций может возникнуть только через несколько циклов литья (в частности, нанесение защитного покрытия).

Особенности формирования и качество отливок.

Эффективность производства и область применения

Эффективность производства кокильных отливок зависит от того, насколько полноценно и правильно используются преимущества этого процесса, учитываются его особенности и недостатки и условиях конкретного производства.

Выделяются следующие основные преимущества литья в кокиль:

Следует также отметить и основные недостатки литья в кокиль:

Область применения напрямую зависит от материала его рабочей стенки, что отражено в табл. 1.

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 обрезки и зачистки отливок, механизации и автоматизации основных операций и, как следствие, повышению производительности и улучшению условий труда. Литье в кокиль следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.

Классификация конструкций кокилей. В зависимости от расположения бывают:

Неразъемные, или вытряхные. Данный тип применяется при условиях, когда конструкция отливки позволяет извлечь её из кокиля без его разъема.

Кокили с вертикальной плоскостью разъема. Состоят из двух и более полуформ. Отливка может располагаться целиком в одной из половин, в двух половинах, одновременно в двух половинах кокиля и в нижней плите.

Кокили с горизонтальным разъемом. Этот тип применяют преимущественно для простых по конфигурации, а также для получения крупногабаритных отливок.

Кокили со сложной (комбинированной) поверхностью разъема. Используют для изготовления отливок сложной конфигурации.

В зависимости от способа охлаждения различают кокили с воздушным, жидкостным и с комбинированным 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.

К основным конструктивным элементам кокилей относят:

Корпус кокиля или его половины выполняют коробчатыми, с ребрами жесткости. Толщина стенки зависит от состава заливаемого сплава и его температуры, размеров и толщины стенки отливки, материала, из которого изготовляется кокиль. Толщина стенки должна быть достаточной, чтобы обеспечить заданный режим охлаждения отливки, достаточную жесткость и минимальное его коробление при нагреве теплотой залитого расплава, стойкость против растекания.

Вентиляционная система обеспечивает направленное вытеснение воздуха из кокиля расплавом. Для выхода воздуха используют открытые выпоры, прибыли, зазоры по плоскости разъема и между подвижными частями кокиля, а также специальные вентиляционные каналы. В местных углублениях формы при заполнении их расплавом могут образовываться воздушные мешки. В этих местах устанавливают вентиляционные пробки. При выборе места установки вентиляционных пробок необходимо учитывать последовательность заполнения формы расплавом.

Запирающие механизмы предназначены для предотвращения раскрытия кокиля и исключения прорыва расплава по его разъему при заполнении, а также для обеспечения точности отливок.

Системы нагрева и охлаждения предназначены для поддержания заданного температурного режима кокиля. Применяют электрический и газовый обогрев. Первый используется для общего нагрева, второй более удобен для общего и местного нагрева.

Кокили для литья алюминиевых сплавов применяют массивные, толстостенные. Они имеют высокую стойкость и большую тепловую инерцию: после нагрева до рабочей температуры они охлаждаются медленно.

Положение отливки в форме должно способствовать ее направленному затвердеванию: Тонкие части отливки располагают внизу, а массивные вверху, устанавливая на них прибыли и питающие выпоры.

Литниковая система в кокиле обеспечивает спокойное, плавное поступление расплава в полость формы, надежное улавливание окисных пленок, шлаковых включений и позволяет предотвратить их образование в каналах литниковой системы и полости кокиля, способствует направленному затвердеванию и питанию массивных узлов отливки.

Используют литниковые системы с подводом расплава сверху, снизу, сбоку, комбинированные и ярусные. Для получения качественных отливок скорость движения расплава должна убывать от сечения стояка к питателю. Поэтому для отливок из алюминиевых сплавов применяют расширяющиеся литниковые системы.

Технологические режимы литья в кокиль назначают в зависимости от свойств сплава, конфигурации отливки и предъявляемых к ней требований. Для регулирования скорости отвода теплоты от различных частей отливки толщину и свойства огнеупорных покрытий в различных частях кокиля часто делают различными. Для окраски в этих случаях используют трафареты. Поверхности каналов литниковой системы покрывают более толстым слоем красок с пониженной теплопроводностью, а поверхности прибыльных частей иногда оклеивают тонколистовым асбестом. Продолжительность выдержки отливки в кокиле назначают с учетом ее размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры около 350°С. Продолжительность охлаждения отливки до температуры выбивки определяют расчетом по специальным формулам и окончательно корректируют при доводке технологического процесса.

Кокильные машины.

В зависимости от расположения плоскости разъема кокиля в пространстве и от характера перемещения его формообразующих элементов (собственно кокиля и металлических стержней) различают машины для получения отливок в формах с горизонтальной и вертикальной плоскостями разъема (число подвижных подкокильных плит 1—6 с учетом подвижных поддонов н верхних стержней).

Кокильные машины имеют разнообразные компоновочные решения. Наибольшее число машин имеют разное исполнение (с цилиндрическими направляющими для перемещения кокильных плит) или консольное. Первые применяют в основном при производстве крупных отливок из черных и цветных сплавов; вторые — при производстве мелких отливок из легких цветных сплавов.

Для крупносерийного и массового производства отливок наиболее целесообразно применение карусельных машин или заливочных комплексов. По сравнению с кокильными станками для этих машин характерны: высокая производительность благо-даря совмещению во времени всех операций технологического цикла; минимальная занимаемая площадь, наименьшие энергетические затраты, удобство обслуживания и наиболее рациональная организация работы; возможность механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций и на этой основе возможность встраивания в автоматические линии производства отливок. Большинство созданных карусельных машин имеет четное число позиций — 4, 6, 8, 12, 16 — и вертикальную ось вращения, т. е. платформу с кокильными секциями, перемещаемыми в горизонтальной плоскости.

В большинстве кокильных машин, как правило, предусмотрены полуавто-матический и автоматический циклы работы с автоматизацией следующих операций: сборки кокиля, выдержки отливки в период кристаллизации, извлечения металлических стержней, раскрытия и выталкивания отливки.

На базе стационарных и нестационарных (карусельных) кокильных машин разработаны автоматизированные комплексы и технологические линии с манипуляторами для удаления отливок из кокилей, устройства для отбивки (отрезки) литников и прибылей, устройства для нанесения на кокиля теплозащитного покрытия, заливочно- дозирующие установки и другие механизмы и узлы.

Литье в кокиль является одним из наиболее широко применяемых видов литья в настоящее время. Из-за автоматизации технологического процесса, литье становится наиболее экономически выгодным при изготовлении больших партий отливок и начале серийного или массового производство конкретной детали.

Литейный завод «АвтоЛитМаш» предлагает свои услуги по изготовлению отливок из алюминия в кокиль. Предприятие уже длительное время работает на рынке России и за это время успело доказать свой профессионализм и ответственное отношение к выполнению заказов любой сложности.

Цены на литье в кокиль алюминия или чугуна

Литье в кокиль — это одна из наиболее распространенных и востребованных технологий по получению отливок и деталей из меди, латуни, алюминия и других цветных металлов. Огромное преимущество данной методики состоит в том, что кокильную оснастку — разборные формы для литья — можно использовать многократно, до 100 тысяч раз. Таким образом, изготовление кокиля идеально подходит для предприятий, которые занимаются серийным выпуском деталей из выше перечисленных сплавов.

Горячий металл заполняет форму под воздействием силы тяжести, соответственно отпадает необходимость в применении дорогостоящего оборудования для литья металлов под высоким давлением. Сам процесс литья алюминия в кокиль состоит из нескольких этапов:

По завершению последнего этапа процесс можно повторять заново. Таким образом, алюминиевое литье в кокиль позволяет оперативно наладить производственные линии для изготовления деталей любой конфигурации. Если вы желаете оптимизировать свои затраты на производство, то, заказав изготовление кокиля на нашем заводе, вы быстро добьетесь поставленной цели.

Источник