Лабораторна робота № 3
Лиття в металеві форми

Мета роботи - вивчити суть, особливості і призначення лиття в металеві форми (кокілі), технологію отримання виливків цим методом та оцінити їх якість.

 

1 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

Литтям в кокіль (metal mould)  називають процес отримання фасонних виливків шляхом заливання розплаву вільним струменем в металеві  форми. Цей спосіб лиття є досить прогресивним, він забезпечує високу якість і економічний ефект в умовах великосерійного виробництва. Спосіб застосовується для отримання виливків з  різних сплавів, але особливо широко з кольорових, головним чином з алюмінієвих.    

Порівняно з литтям в піщано-глиняні форми лиття в кокіль має досить суттєві переваги: багаторазове використання форм; збільшення в        2 ... 4 рази ефективності використання виробничих площ; зменшення обсягу обробки різанням внаслідок зменшення  припусків на обробку; зменшення кількості браку; зменшення витрат стержневої суміші і виключення з використання формової суміші; збільшення як точності виливків, так і механічних властивостей литого металу; скорочення циклу виготовлення виливків. Все це сприяє зменшенню собівартості кокільних виливків  на  10 ... І5% в умовах великосерійного виробництва.

Рисунок 12 Кокіль для виготовлення алюмінієвих автомобільних поршнів

 

Кокілі мають і недоліки: відсутність податливості і газопроникності; швидке охолодження розплаву при заливці сприяє зниженню рідкотекучості і поганому заповненню форми; висока  вартість кокілів; низька стійкість при литті чавунних та сталевих виливків внаслідок високої температури заливки розплаву;  утворення вибілу на чавунних виливках, що приводить до необхідності допоміжної операції - відпалу.

Головна особливість кокілів - велика швидкість охолодження а, значить, і кристалізації залитого розплаву зумовлена високим коефіцієнтом теплопровідності матеріалу форми, що суттєво впливає на структуру і властивості сплаву, а, значить, і на якість виливків. Однак швидкість охолодження у деяких межах можна регулювати нанесенням на робочу поверхню форми спеціальних покрить, а також зміною температури форми.    

Кокілі використовують головним чином для виготовлення дрібних  і середніх за вагою та розмірами виливків.

1.1 Конструкція кокілів

Конструкція кокілю зумовлена конфігурацією виливка, розташуванням його у формі та умовами даного виробництва. До основних  елементів кокілю відносять матриці (частина самої форми) і стержні. Переріз кокілю може бути вертикальним,  горизонтальним, складним (переріз у кількох площинах). Для дуже  простих виливків кокіль може бути суцільним.

Порожнини виливків утворюють стержнями, які можуть бути із стержневої суміші або металевими.

Металеві стержні використовують у випадках, коли  порожнини простої форми - циліндричні або конічні, щоб стержень  можна було легко видалити з виливка. Складні металеві стержні для зручності їх видалення з виливка роблять складеними. До таких, наприклад, відносять внутрішній стержень для поршня автомобільного двигуна з алюмінієвого сплаву    (рис. 12). Цей стержень складається з трьох частин: однієї внутрішньої (клиноподібної) 1 та двох бокових 2. Спочатку після заливання форми виймають внутрішню частину 1, потім  почергово видаляють бокові, пересуваючи їх до центра за допомогою штовхачів 4 і   витягуючи вверх. Після     цього виймають стержні 5, розсувають стінки форми 3 і видаляють виливок.

 

1.2 Покриття і облицювання (facing)

Для захисту поверхні кокілю від дії розплаву регулювання швидкості охолодження виливка і покращення заповнюваності форми на робочу поверхню кокілю, металевих  стержнів і ливникової системи наносять покриття спеціального складу. Змінюючи теплопровідність покриття  введенням до його складу речовин з різною теплопровідністю і змінюючи товщину його шару можна зменшувати або збільшувати швидкість охолодження розплаву, тобто керувати в деякій мірі швидкістю затвердіння виливка. Це має велике значення при виготовленні виливків з чавуну, схильного до вибілу при збільшенні швидкості охолодження.

Покриття складається звичайно з кількох компонентів, кожний з яких виконує відповідне призначення: служить розчинником (вода), скріплювачем (рідке скло), наповнювачем (пиловидний кварц, графіт, тальк, крейда, азбест). Товщина шару покриття різна: від долей міліметра (фарбування) до 5 (облицювання) ... 10 мм (футерування).

 

2  ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

 

1.     Засвоїти мету  роботи.

2.     Вивчити загальні відомості про лиття в кокіль.

3.     Вивчити будову лабораторних кокілів: суцільного, роз'ємного    ручного та механізованого. Виконати їх ескізи.

4.     Підготовити кокілі до роботи, вибравши раціональний спосіб залежно від розплаву.

5.     Залити кокілі  розплавом.

6.     Оглянути виливки та зробити аналіз їх якості.

7.     Зробити ескізи виливків.

 

3 ЗМІСТ ЗВІТУ

 

1.     Назва  лабораторної роботи та її мета.

2.     Коротке викладення загальних відомостей про лиття в кокіль.

3.     Послідовність виготовлення виливків в кокілях.

4.     Ескізи виливків та кокілів.

5.     Аналіз якості виливків.

6.     Висновки .

 

4  КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

 

1. Суть способу лиття в кокіль.

2. Типи кокілів.

3. Переваги та недоліки лиття в кокіль.

4. Які проблеми виникають при литті в кокіль чавунних та сталевих виливків?

5. Чому при виготовленні сталевих виливків в кокілях обмежуються відносно простими за формою та невеликими за вагою і розмірами виливками?

6. З якою метою на робочі поверхні кокілів наносять покриття?

7. Які компоненти входять до складу покриття?

8. Чому при виготовленні кокільних виливків, наприклад, з кольорових сплавів покращуються їх механічні властивості?