Кокіль - це багаторазова форма для заливки металу. Вона може бути як рознімної (складатися з двох частин), так і немає (витряхной кокіль). Кокильное лиття має ряд переваг перед оболочковим, проте є і деякі недоліки, наприклад, при лиття чавуну виливки вимагають додаткової термічної обробки.

Переваги

Під час формування виливки відбувається інтенсивна передача тепла з розплавленого металу в кокіль. Це в результаті дає більш високу щільність, кращі механічні властивості металу, високу точність, кращу структуру і меншу шорсткість порівняно з виливками з піщаних форм.


Процес лиття в кокіль відрізняється ще й тим, що металеву форму (кокіль) можна використовувати багаторазово. Вона робиться з матеріалу високої міцності, за рахунок чого робоча поверхня форми виконується більш точно. Це підвищує якість поверхні виливків, а за рахунок високої теплопровідності кокіль виливки швидко застигають. Ще одна перевага кокільного лиття перед використанням піщаних форм - це менша ступінь подальшої механічної обробки одержуваних виливків, а це скорочує витрату матеріалів на формування.

Здоров'я і екологія

Лиття в кокіль в 2-3 рази підвищує продуктивність праці, адже процесу виключаються такі трудомісткі операції, як підготовка суміші, очищення і формовка виробів. Так як виробничі площі теж знижуються, витрати на ремонт і будівництво нових цехів стають істотно менше. Із процесу усуваються багато шкідливі для здоров'я робочих операції, такі як вибивка форм, очищення виливків і їх обрубка. Це сприяє не тільки поліпшенню умов на виробництві, але і зменшення забруднення навколишнього середовища.

Недоліки

Виготовлення кокіль обходиться досить дорого з огляду на трудомісткість самого процесу. При наявності у виливках піднутрень вартість кокіль збільшується через необхідність ускладнення конструкції: використовуються вставки, одноразові піщані і роз'ємні металеві стрижні. Термін роботи кокіль визначається кількістю виливків хорошого якості, які в ньому можна отримати. Стійкість форми визначає економічну доцільність процесу, особливо в процесі лиття сталі й чавуну. Підвищення терміну експлуатації кокілів є однією з головних технологічних завдань у цій сфері виробництва. З-за швидкого охолодження і загустіння розплаву ускладнюється отримання довгих тонкостінних виробів при лиття в кокіль. Це призводить також до того, що чавунні виливки набувають твердий, вибілений шар. Форма податлива, це може призвести до утворення напружень і тріщин у виливках. При використанні одноразових піщаних стрижнів знижується точність виливків, підвищується шорсткість поверхні в місці контакту зі стрижнем.

Якість виливків

Виливок і форма взаємодіють з високою ефективністю. Виливок твердне і остигає у піщаній формі набагато довше, ніж у кокілі, однак у заповнюваність піщаної форми зазвичай краще, що робить більш трудомістким процес виробництва шляхом кокільного лиття виливків з нетекучих сплавів, а також вносить обмеження в такий параметр, як розмір виливки і мінімальна товщина стінки. Лиття алюмінію в кокіль (а також міді та інших кольорових металів) є найбільш затребуваною в Росії.
Проте в результаті швидкого охолодження можна отримувати непористу, дрібнозернисту структуру, що збільшує не тільки міцність, але і пластичність отриманої виливки. При виготовленні виробів з чавуну шляхом кокільного лиття виникає ряд проблем: з-за своєрідною кристалізації у виливках можливе утворення карбідів, ферито-графитной евтектики. Це знижує ударну в'язкість і зносостійкість чавуну. Вибілений поверхневий шар в таких виливках дуже твердий, внаслідок чого вироби придатні для обробки різанням тільки після термічної обробки (відпалу), яка усуває отбел.

Будова форми

Кокіль - це, як правило, дві напівформи, які кріпляться фіксаторами (штирями), а безпосередньо перед початком заливки розплавленого металу напівформи закріплюються замками. Прибутку здійснюють харчування виливки через так звані випори і вентиляційні пробки. Металеві форми без функції роз'єми називаються витряхними кокилями. Перед тим як здійснювати заливку, робочу поверхню форми обробляють шаром речовини, що оберігає кокіль від теплового удару від різкого підвищення температури. Такий захід також охороняє від схоплювання виливки з формою.

Сталь і чавун

Виливок в кокіль сталі і чавуну відбувається з використанням пилоподібного кварцу, графіту, рідкого скла та вогнетривкої глини в якості вогнетривкого покриття. Перед заливкою кокіль повинен бути нагрітий до певної температури, яка залежить від товщини стінок виливки і використовуваного сплаву. Головна вимога, якій повинен відповідати матеріал кокіль, - це стійкість до теплоударам, неминучим при заливці розплавленого металу. Для виготовлення форм використовують сірий чавун, високоміцний чавун, конструкційну, вуглецеву і леговану сталь, а також сплави міді та алюмінію.

Облицьований кокіль

Це різновид технології, в якій поєднують свої достоїнства оболочковое і кокильное лиття, а недоліки обох способів згладжуються. Ця технологія характеризується не тільки тріщиностійкістю, але і піддатливість, що дозволяє виготовляти відливки високої точності, а якщо порівнювати з оболочковим литтям, дорогий формувальний матеріал витрачається мінімальний.
Облицьована металева форма виготовляється шляхом заповнення простору між металевою моделлю виливки і внутрішньої поверхні кокіль. Найчастіше використовуються пескодувний і заливний способи. Для заповнення беруть піщано-смоляную суміш, в якій сполучною елементом є фенолформальдегидная смола (2-2.6%) і уротропін (приблизно 10% від маси), а також самозатвердевающие (сполучний компонент - рідке скло) та керамічні суміші (сполучний - етилсилікат). Кокіль і модель виливка, що мають температуру від 200 градусів, передають тепло суміші, яка твердне і утворює шар облицювання товщиною 3-5 мм. Звичайні або оболонкові стрижні служать для виконання порожнин у виливках.

Процес лиття

Кокіль, покритий шаром вогнетривкого матеріалу, що нагрівається. Робоча температура повинна бути не менше двохсот градусів, але залежить не тільки від використовуваного для заливання сплаву, але і від розмірів виливки, товщини її стінок і від властивостей, які від неї вимагаються. Після нагрівання в кокіль можна встановити стрижні, керамічні або піщані, якщо це, звичайно, потрібно за планом виливки, а потім напівформи з'єднуються і міцно закриваються спеціальними затискачами. Якщо отримання виливки відбувається в кокільній машині, то використовується її власний механізм замикання форми. Після цих підготовчих заходів в кокіль можна заливати розплавлений метал. Коли виливок вже придбала деяку міцність, з неї можна частково вилучити металеві стрижні. Це полегшує згодом остаточне витяг стрижнів з виливків через зменшення тиску на них з боку окладу металу. Після того як виливок охолола до потрібної температури, кокіль можна розкрити. На цьому етапі витягуються металеві стрижні, і виливки виймаються з форми. Піщані стрижні вибиваються, прибутку, випори і литники обрізаються, а також проводиться контроль якості виробу, після чого весь процес можна повторити.
Перед виготовленням нової виливки ретельно оглядаються площину роз'єму і поверхня кокіль. Вогнетривкий склад наноситься один-два рази за зміну, однак у випадку відшарування її від робочої поверхні необхідно відновити шар.
Кокіль необхідно знову довести до робочої температури, так як він сильно охолоджується за час, поки витягується виливок. Якщо виріб тонкостінний, форма сильно охолоджується; якщо ж виготовляється виливок була досить масивною, то кокіль міг нагрітися вище робочої температури, і тоді використовуються спеціально передбачені системи охолодження, так що перед наступною заливкою форма буде в будь-якому випадку охолодженої. Кокильное лиття не передбачає ніяких складних і тривалих за часом дій, крім процес охолодження виливка до потрібної температури. Більшість операцій можуть виконуватися машинами в автоматичному порядку, що є одним з важливих перевагою способу, але головне - те, що кокіль не одноразова форма.