Защита рабочих поверхностей кокильей

Для защиты кокилей от прямого теплового и химического воздействия жидкого литейного сплава на их рабочие поверхности наносят тонкий (∼1мм) слой огнеупорного материала. Эта защита называется облицовкой. В зависимости от того, какой литейный сплав заливают в кокиль, облицовки бывают разные. Например, если в стальной кокиль собираются заливать чугун, то облицовка будет такая: молотый кварц - 25%, молотый шамот – 35%, огнеупорная глина – 25%, жидкое стекло – 15%. Первые три компонента – мелкие порошки, четвёртый – вязкая жидкость. Смесь всех четырёх компонентов в указанных количествах – густое ”тесто”. В него добавляют воду до получения жидкой “кашицы”. “Кашицей” обмазывают рабочие поверхности кокиля. Кокиль при этом нагрет до +200…+250∘C. К горячим поверхностям облицовка припекается тонким слоем мм(∼1мм). Лишнюю, не припёкшуюся, облицовочную массу тщательно удаляют. Облицовку наносят на кокиль перед началом работы. После каждой заливки кокиль осматривают, проверяют целостность облицовки. Если облицовка окажется повреждённой (растрескается, отслоится), то её удаляют (всю!), и наносят новый слой облицовки. Стойкость облицовки не велика, она может выдержать несколько десятков заливок (иногда больше).

Чтобы облицовка не пригорела к поверхности отливки, перед каждой заливкой кокиля на его облицованные поверхности наносят огнеупорную литейную краску. Рассмотренную выше облицовку можно покрыть ацетиленовой копотью – создать коптящее пламя ацетиленовой горелки (при малой подаче в горелку кислорода) и закоптить им облицовку.

Просто, но не очень надёжно. Более эффективна для данного случая литейная краска такого состава: ацетиленовая копоть – 30%, молотый графит – 30%, молотый кварц – 30%, жидкое стекло – 10%. Чтобы эта густая (почти твёрдая) смесь стала краской, способной лечь на облицовку тонким (∼10мкм) слоем, её размешивают в большом количестве воды. Краску наносят на облицовку методом пульверизации.

И песчаные стержни, и облицовка, и краска вносят в кокильное литьё серьёзные элементы разовых литейных технологий. Вспомним, как наши предки отливали в каменную форму бронзовые топоры. После трудоёмкого изготовления формы вся литейная технология сводилась к тому, что в форму только заливали порцию расплава и извлекали отливку. И так раз за разом, пока каменный кокиль не рассыплется. Теперь же перед каждой заливкой требуются специальные трудозатратные действия по обслуживанию формы, поддержанию её работоспособности. К тому же облицовка не только защищает рабочие поверхности кокиля, но и снижает точность отливок, получаемых в нём. При обработке резанием металлических деталей кокиля, можно обеспечить точность их размеров не ниже мм0,01мм. После того, как эти точные поверхности будут покрыты слоем облицовки толщиной мм∼1мм, точность размеров кокиля (точность размеров отливок, получаемых в кокиле) снизится более чем на порядок.

Получение отливки

Перед началом работы кокиль раскрывают, очищают от старой облицовки, подогревают до +200…+250∘C и наносят на его рабочие поверхности новую облицовку. Облицовку покрывают краской и кокиль закрывают. Сразу же, не давая кокилю остыть, его заполняют жидким литейным сплавом. В металлическом кокиле отливки кристаллизуются быстро. Поэтому: во-первых, они имеют мелкозернистую структуру, обеспечивающую им высокие механические свойства; во вторых, они не могут быть тонкостенными, потому что в тонкие каналы быстро охлаждающей формы-кокиля жидкий металл не успеет затечь.

После того, как отливка закристаллизуется и остынет, кокиль раскрывают и отливку извлекают. При кокильном литье не дожидаются остывания отливки до температуры близкой к комнатной. Так поступают по технологическим соображениям. Поддерживая высокий темп литья, обеспечивают его высокую производительность. Темпом литья обеспечивается и требуемая температура кокиля (+250…+400∘C в зависимости от размеров кокиля и температуры заливки литейного сплава). На подогретых поверхностях кокиля лучше ремонтируются мелкие повреждения облицовки, лучше на них ложится литейная краска. В подогретый кокиль лучше затекает жидкий литейный сплав.

Завершающая операция кокильного литья – обрубка. От отливки тем или иным способом отделяют отлитую вместе с ней литниковую систему. Способы обрубки были названы в технологии литья в песчаные формы.