Что общего между закуской из морепродуктов и формой для литья? Тот, кто разбирается одновременно и в кулинарии, и в металлургии, вспомнить о названии «кокиль».
Во французской кухне им именуют горячее блюдо из рыбы, подаваемое в металлической посуде, напоминающей створку морской раковины. Чаша именуется кокильницей. В металлургии она выглядит иначе. Как именно? С этого начнем обзор.
Что такое кокиль?
Кокиль на фото, предстаёт как металлические сосуды различных форм и размеров. Все зависит от того, какую отливку нужно получить. В кокилях, к примеру, формируют чугунные изделия.
Бывают разъемные и неразъемные формы. Последние, называются вытряхными. Готовые изделия из них попросту вытрясают. Понятно, что литье должно иметь простые формы, иначе, застрянет в сосуде.
Разъемные кокили предназначены для отливки изделий сложных форм. От их сложности зависит количество разъемов. К тому же, бывают одно- и многоместные кокили. В последних, присутствуют несколько рабочих полостей. Это позволяет делать отливки в кокиль, экономя время, формируя сразу партию товара.
Поскольку в производственные кокили заливают не горячую еду, а расплавленные металлы, емкости должны быть устойчивыми к высоким температурам, причем неоднократным. Поэтому, для изготовления литейных форм подходит узкий круг материалов. Рассмотрим их.
Изготовление кокиля
Изготовление кокилей для литья ориентируется на то, с какими сплавами им предстоит взаимодействовать. Материал форм, так же, подбирается в соответствии с размерами заливок.
Так, для мелких и средних изделий из меди, алюминия, чугуна и сплавов магния используют кокили из СЧ20 и 25. Под аббревиатурами скрываются марки чугуна. 25-я соответствует перлитному, а 20-я – феррито-перлитному.
Расшифруем. Феррум – научное название железа. Перлит – горная порода вулканического происхождения. Собственно, сим состав 20-го и 25-го чугунов и ограничивается.
Оба сплава низколегированные, то есть, сторонних добавок в них минимум. По свойствам марки расходятся лишь в показателе модуля упругости. У 25-го чугуна он на 70 единиц больше.
Литье в кокили из чугунов ВЧ40 и ВЧ45 подходит и для изделий крупных форм. Отливают их, охлаждая воздухом, или смесью газов с водой. В качестве заливаемого в формы материала берутся серые чугуны. Они состоят из железа и углерода. Последний элемент частично преобразован в графит. Его хлопья и придают сплавам серый цвет.
Литье в кокиль формы особо крупной возможно, если емкость стальная. Для нее подойдут 5 марок сплава. Это стали: Cm3, 10, 20, 15-Л-11 и 15ХМЛ. Кокили из них подходят и для мелких, средних отливок. Главное, чтобы изделия создавались из чугуна, смесей с магнием и медью. Кокиль для алюминия тоже может быть стальным.
Из меди и ее сплавов делают кокили для отливки металлических стержней. Они могут быть любого состава. Медные стенки формы, как правило, тонкие и позволяют охлаждать заготовки водой.
Из сплавов алюминия высокопрочными и жароустойчивыми являются марки АЛ9 и АЛ11. Для кокилей берутся их анодированные версии. Так именуют сплавы алюминия с покрывающей их пленкой оксидов. Она защищает поверхности от коррозии и увеличивает их прочность.
Литье металлов в кокиль из алюминиевых сплавов марок 9 и 11 осуществляют ради получения мелких изделий. Они могут быть медными, или состоять все из того же алюминия. Стенки сосудов тонкие, поэтому легко охлаждаются водой.
Литье в кокиль
Технология литья в кокиль распространена. Свидетельство тому – цифры. Из цветных металлов, к примеру, в формах изготавливают 40% продукции. При ее изготовлении учитывают, что большинство сплавов дают при застывании усадку.
В расплавленном виде их объем больше. Поэтому, расчет кокиля ведется так, чтобы форма была шире конечного продукта. Разница в объемах равна показателю усадки конкретного сплава.
То есть, если форма предназначена для производства деталей из сплава алюминия определенной марки, залить в нее иной состав получится, но должного результата не будет.
Если в изготавливаемом товаре предусмотрены отверстия, их выполняют металлическими, или песочными стержнями. По окончанию процесса, их вынимают из изделия.
Песчаными, кстати, бывают и формы для отливки. Но, такие емкости одноразовые. Кокили же используются месяцами, годами. Стальные формы рассчитаны на 50-500 прогонок, чугунные – на 400-4 000.
Для заливки расплава в кокили используют литниковую систему. Она слагается из ряда каналов и резервуаров в форме. Их несколько, поскольку через один металлическая масса не заполнит кокиль равномерно, особенно, если он сложной конфигурации.
Присутствует в кокилях и вентиляция. Она нужна для удаления из внутренних камер воздуха и прочих газов. Останься они в форме, заняли бы часть ее объема, даже будучи сжатыми напирающими металлами. К тому же, присутствие в кокиле газов позволило бы им просочиться в состав сплава для отливки, изменив его характеристики, загрязнив.
Наличие в кокилях необходимых систем не говорит о возможности слепого пользования ими. Перед каждой заливкой проверяются проходимость каналов вентиляции и литников. Следует тщательно очистить внутренние полости формы. После, проверяют точность перемещения ее подвижных деталей и надежность креплений между частями кокиля.
Еще одна операция перед заливкой – нанесение на внутреннюю поверхность огнеупора. Его толщина высчитывается исходя из необходимой скорости остывания сплава. Для кокиля огнеупор несет сберегающую функцию, избавляя от резкого скачка температуры при заливке. Это продлевает жизнь форм.
Далее, учитывается способ литья. Так сплавы с выраженной жидкотекучестью не требуют дополнительного давления. А вот для вязких материалов оно не помешает. При этом, нужно учесть, что литье в кокиль под давлением дает большую усадку изделия. Поэтому, если сплав и без того склонен к резкому изменению объема, лучше провести формирование детали в обычных условиях.
Преимущества и недостатки литья в кокиль
У литья в кокили есть ряд минусов. Во-первых, формы дорогостоящи. Хоть их и можно использовать многократно, век кокилей, все же, недолог. Особенно короток он у емкостей для формирования деталей из стали.
Еще одна проблема работы с кокилями — трещины на готовых изделиях и коробление их поверхности. Это связано с высокими внутренними напряжениями, рождающимися в остужаемом расплаве.
Огрехи проявляются, если материал охлаждается неравномерно, или претерпевает структурные изменения. Не секрет, что сплав – это смешение разных компонентов. На температуры и прочие факторы они тоже реагируют по-разному.
Поэтому, к примеру, при равномерной прокалке стали мартенсит из нее соберется на наружном слое, а перлит устремится к центру. В итоге, создается ситуация лебедя, рака и щуки из басни Крылова. Растягивая деталь в разные стороны, компоненты «приводят» к образованию трещин.
Последним минусом применения кокилей является их газонепроницаемость. Между тем, для формирования некоторых изделий присутствие атмосферы необходимо. Поэтому, использование металлических форм для заливки сужает круг изделий, которые можно производить и сплавов, коими можно пользоваться.
При этом, выбор в пользу кокилей производители делают, зная о высокой точности деталей, получаемых в них. К тому же, при соблюдении технологии, из форм извлекаются изделия с идеально ровной и чистой поверхностью. Это дорогого стоит. Потребители готовы платить за качество, а значит, кокили продолжат заказывать на тысячах заводах по всему миру.
