2.6. Особенности получения отливок

в металлической форме

Данный способ изготовления отливок имеет некоторые специфические особенности, которые необходимо учитывать при проектировании технологического процесса. Быстрый теплоотвод увеличивает скорость затвердева­ния сплава, в результате чего повышается плотность и улучшается структура и механические свойства отливок, прочностные и пластические характери­стики которых возрастают на 15…30%. Повышенная точность размеров и снижение шероховатости отливок позволяют уменьшить объем механиче­ской обработки в 2…3 раза. Однако жесткая неподатливая металлическая форма может вызвать напряжения, коробление и трещины в отливках. Относительно худшая заполняемость кокиля связана с трудностями изготовления тонкостенных протяженных отливок. Кокили имеют более высокую стои­мость, чем разовые песчано-глинистые формы, поэтому кокильное литье экономически целесообразно использовать в серийном и массовом производстве. Так для чугуна критическая серийность должна быть не менее два­дцати крупных или пятисот мелких отливок в год, а при литье алюминиевых отливок соответственно не менее восьми - двенадцати тысяч в год. Наиболее широко литье в кокиль используется в производстве заготовок из алюминие­вых и магниевых сплавов.

Кокили в основном изготовляют из чугуна и стали. Перед заливкой ме­талла их нагревают до 200…400 °С, а на внутреннюю рабочую поверхность наносят слой теплоизоляционной краски. Кокиль в 3…6 раз быстрее, чем обычная песчаная форма аккумулируют теплоту перегрева и затвердевания заливаемого сплава. Толщиной и составом красок можно регулировать ин­тенсивность затвердевания отливок или отдельных их частей, т.е. можно обеспечить направленность затвердевания отливки или ее узлов (с различной толщиной стенок) в сторону питающей прибыли, что дает возможность по­лучения плотной структуры без усадочных раковин в любом сечении отлив­ки.

Толщину стенки кокиля рассчитывают из условия аккумуляции тепло­ты перегрева и кристаллизации расплава и требований жесткости конструк­ции. Обычно она равна двум-трем толщинам стенки отливки. Для получения полостей и отверстий в чугунных и стальных отливках используют песчаные стержни и соответственно в отливках из цветных сплавов (алюминиевых и магниевых) металлические стержни.

Для удаления воздуха из полости кокиля предусматриваются выпоры, вентиляционные риски по разъемам поверхности, специальные вентиляци­онные пробки и т.п.

Литниковые системы и питающие прибыли по назначению и принци­пам расчета не отличаются от применяемых при литье в разовые песчаные формы.

При конструировании отливки, изготавливаемой в металлической мно­горазовой форме, необходимо учитывать некоторые специфические особен­ности. Конструктивные уклоны на вертикальных стенках отливок регламен­тирует ГОСТ 3212-80. Конструктивные уклоны внутренних и наружных сте­нок отливок выбирают в зависимости от высоты отливки и стержня, площа­ди контакта отливки с рабочей поверхностью полости кокиля и вида зали­ваемого сплава. Поверхности отливок, которые выполняются в контакте с металлическими вкладышами и стержнями, должны иметь уклоны к плоско­сти разъема кокиля не менее 6 °.

Толщина стенки отливки должна обеспечивать необходимую ее проч­ность и легкое заполнение кокиля расплавом. Минимальную толщину стенки отливок из различных сплавов можно определить по диаграмме /4/ в зависи­мости от приведенного габаритного размера отливки, вычисляемого по от­ношению

N = (2 · l + b + h) / 3 , (2.4)

где l, b, h - соответственно, длина, ширина и высота отливки в мм. Толщина ребер жесткости и внутренних стенок отливки должна со­ставлять не менее 0,6…0,7 толщины ее наружных стенок. Отливка должна быть технологичной и иметь плавные переходы и закругления. Для мелких по массе отливок радиус закруглений должен быть не менее 3 мм.

Минимальный диаметр и соответствующую максимальную глубину отверстия, которое может быть получено литьем в кокиль, определяют с уче­том применяемого сплава и габаритных размеров отливки.