Кокильное литье

Специальные механизмы кокильных машин обеспечивают закрытие и раскрытие кокиля, извлечение из отливки стержней, выталкивание ее, съем с машины и передачу на операцию охлаждения и обрезки литников.

Материалы для изготовления кокилей должны быть термостойкими, т. е. хорошо выдерживать, не деформируясь и не разрушаясь, многократно повторяющиеся изменения температур, обладать высокими механическими свойствами, окалиностойкостью, не претерпевать разрушительных структурных изменений при длительном пребывании в нагретом состоянии, что особенно важно для частей кокиля, Непосредственно соприкасающихся с расплавом.

Основные наиболее сложные части кокилей изготовляют литьем, поэтому материалы для кокилей должны обладать хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, малой усадкой, повышенной стойкостью против образования трещин). Необходима также хорошая обрабатываемость резанием, так как детали кокилей подвергаются механической обработке. Наиболее часто кокили изготовляют из серого чугуна марок СЧ20 и СЧ25, высокопрочного — марок ВЧ42—12 и ВЧ45—5, а также из конструкционных низко- и среднеуглеродистых сталей марок 15Л, 20Л, 25Л, низколегированных сталей, например 15ХМЛ. Для простых по форме деталей, например плит, применяют деформированные стали марок 10, 20, Ст. 3.

Находят применение и водоохлаждаемые алюминиевые кокили с анодированной поверхностью. Для изготовления таких кокилей обычно используют сплавы АЛ9 и АЛ 11. Медь и ее сплавы применяют для выполнения в кокилях вставок, обеспечивающих интенсивное охлаждение отдельных частей отливки. Стержни, оформляющие глубокие полости отливок и испытывающие значительное тепловое воздействие расплава, часто выполняют из легированных сталей (например, З0ХГС, 35ХГСА, 4Х5МФС), а выталкиватели, испытывающие ударные нагрузки, — из углеродистых инструментальных сталей марок У8А и У10А.

Для нанесения огнеупорных покрытий на рабочие поверхности кокилей, соприкасающиеся с расплавом, используют обычно водные суспензии, содержащие порошок огнеупорной основы и связующее. Например, для литья алюминиевых сплавов применяют состав (% мас.) из порошка оксида цинка — 15, пылевидного прокаленного асбеста — 5, жидкого стекла — 3, воды — 77; для чугунного литья — из пылевидного кварца — 10—15, жидкого стекла — 3—5 и воды — 87—80; для стального литья — из порошков циркона, муллита, оксида хрома, корунда — 30—40, жидкого стекла — 5—9, борной кислоты — 0,7—0,8 и воды, добавляемой до получения краски плотностью 1,1 —1,22 г/см³.

Слой огнеупорного покрытия защищает рабочую поверхность кокиля от непосредственного воздействия заливаемого расплава, уменьшает скорость ее нагрева и перепад температур по толщине кокиля, что приводит к снижению внутренних напряжений в нем. В результате стойкость кокилей значительно повышается. Изменяя толщину слоя покрытия и состав огнеупорной основы краски, можно в широких пределах регулировать интенсивность теплового взаимодействий между расплавом или отливкой и кокилем, улучшать заполняемость полости кокиля, обеспечивать направленное затвердевание отливки. Толщина слоя покрытия может составлять от 0,01—0,05 мм (на рабочих поверхностях и металлических стержнях кокиля) до нескольких миллиметров на частях его, оформляющих литниково-питающую систему (литниковых воронках, стояках, коллекторах, питателях, выпорах, прибылях). В крупных кокилях эти части иногда вместо окраски оклеиваются листовым асбестом. Большое термическое сопротивление толстослойного огнеупорного покрытия в литниково-питающих системах приводит к значительному снижению интенсивности отвода теплоты от расплава к стенкам кокиля, в результате чего заливаемый металл сохраняет текучесть и хорошо заполняет полость формы, а утепленные прибыли являются надежным резервом питания массивных частей отливки, охлаждение которых за счет более активного теплового взаимодействия со стенками кокиля происходит быстрее.