Огнеупорные облицовки.

Облицовки изготовляют из огнеупорных материалов, связующих материалов и активизаторов.

Огнеупорные материалы являются основной частью облицовок. Огнеупорными материалами могут служить чистые окислы, а также карби­ды металлов. Эти материалы обладают большой температурой плавления, химической стойкостью и не выделяют газов при повы­шенных температурах. Однако, следует учитывать, что чистые окислы металлов и карбиды дорого стоят. При этом небольшое количество примесей в чистых окислах незначительно изменяет их температуру плавления. Поэтому можно рекомендовать для облицовок бо­лее дешевые материалы: кварц, каолин, бентонит.

Связующие материалы обеспечива­ют сцепление облицовок с кокилем. Для получения монолитной облицовки и хорошего сцепления ее с кокилем чаще используют флюсующие связующие материалы: жидкое стекло, бура, окись натрия и др. В качестве связующих материалов при­меняют также огнеупорную глину, сульфидную барду, патоку, декстрин и др.

Сцепление облицовок с поверхностью кокиля может осуществляться сле­дующими способами:

1. смачиванием облицовками стенок кокиля;

2. прилипанием облицовок к стенкам кокиля;

3. диффузией облицовочного материала в стенки ко­киля;

4. образованием сплавов в местах соприкосновения облицовок и стенок ко­киля.

Активизаторы вводится в состав огнеупорных облицовок для более качественного сцепления облицовок со стенками кокиля.

При выборе материалов и их составов необходимо учитывать предъявляемые к ним требования:

1.Огнеупорные облицовки должны иметь высокую температуру плавления и размягчения (выше температуры заливки сплавов), иначе они будут пригорать к отливкам.

2.Огнеупорные облицовки должны иметь малую теплопроводность (высо­кую теплоизоляцию), что способствует уменьшению скорости охлаждения от­ливки. Последнее приводит к снижению внутренних напряжений в отливке, а в чугунных отливках еще и величины отбела.

3.Облицовочные материалы должны быть химически стойкими, не выделять большого количества газов при залив­ке металла.

4.Облицовка должна хорошо по­крывать поверхность кокиля тонким равномерным монолитным слоем.

5.Облицовка не должна растрески­ваться и расслаиваться при резких ко­лебаниях температуры (в местах отслаи­вания облицовки возможен перегрев ко­киля и приваривание к нему отливки).

6. Облицовка должна легко счи­щаться с рабочей поверхности кокиля. Под старой облицовкой образуются окислы металлов, которые могут быть причиной образования газовых раковин в отливках.

7.Облицовки должны хорошо при­легать к поверхности кокиля.

8.В состав облицовки не должны входить дефицитные материалы.

9.Облицовка должна быть дешевой.

Краски

Краски изготовляются из газообразующих материалов, создающих газовую прослойку, отделяющую поверхность кокиля от заливаемого металла. Краски наносят на рабочую поверхность кокиля, предварительно покрытую облицовкой. В тех случаях, когда в краску вводится огнеупорный материал, ее наносят непосредственно на поверхность кокиля.

Основное назначение красок.

1. Предупреждать пригар облицовочных мате­риалов к поверхности отливки.

2. Снижать теплопроводность.

3. Повышать стой­кость кокиля. Газовая пленка, образующаяся от сгорания краски, отделяет по­верхность кокиля от отливки и уменьшает термический удар и химическое воз­действие заливаемого металла на кокиль. Газы образуют восстановительную среду и этим предохраняют материал кокиля от окисления.

4. Модифицировать поверхность чугунной отливки (вследствие высокой дисперсности сажи и копо­ти, частицы их могут являться зародышами графитизации).

Краски должны обладать определенными свойствами:

1. Высокой температурой воспламенения. Краски должны загораться только при соприкосновении с жидким металлом, а не с разогретым кокилем. В от­дельных случаях для повышения температуры воспламенения краски ее смеши­вают с огнеупорным материалом.

2. При сгорании не выделять вредных газов. Образующие­ся газы должны создавать восстановительную атмосферу.

3. Покрывать форму равномерным слоем.

4. Не смываться струей жидкого металла.

5. Не вступать в химическое взаимодействие с облицовками и материалом кокиля.

6. Не должны быть причиной образования газовых раковин. При пользова­нии мазутом, керосином необходимо из них удалять воду. Избыток копоти мо­жет привести к образованию газовых раковин.

7. Однородностью состава.

Свойства отливок. В общем объеме производства отливок из цветных металлов на долю кокильного литья приходится около 40 %, что обусловлено преимуществами данного метода литья.

Кокиль – металлическая форма, обладающая по сравнению с песчаной значительно большей теплопроводность, прочностью, практически нулевыми газопроницаемость и газотворностью. Эти свойства материала кокиля обусловливают качество получаемых в нем отливок. Повышенная скорость охлаждения способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность металла отливки. Однако в отливках из чугуна, получаемых в кокилях, вследствие особенностей кристаллизации часто образуются карбиды, ферритографитная эвтектика, отрицательно влияющие на свойства чугуна: снижается ударная вязкость, износостойкость, резко возрастает твердость в отбеленном поверхностном слое, что затрудняет обработку резанием таких отливок и приводит к необходимости подвергать их термической обработке для устранения отбела.

Кокиль практически неподатлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что может вызвать появление внутренних напряжений, коробление и трещины в отливке. Размеры рабочей полости кокиля могут быть выполнены значительно точнее, чем песчаной формы. При литье в кокиль отсутствуют погрешности, вызываемые расталкиванием модели, упругими и остаточными деформация ми песчаной формы, снижающими точность ее рабочей полости и, соответственно, отливки. Поэтому отливки в кокилях получаются более точными.

Физико-химическое взаимодействие металла отливки и кокиля минимально, что способствует повышению качества поверхности отливки. Отливки в кокиль не имеют пригара. Шероховатость поверхности отливок определяется составами облицовок и красок, наносимых на поверхность рабочей полости формы. Кокиль практически газонепроницаем, но и газотворность его минимальна и определяется составами огнеупорных покрытий, наносимых на поверхность рабочей полости, поэтому газовые раковины в кокильных отливках – явление не редкое.

Механизация и автоматизация кокильного литья. В зависимости от серийности производства, массы, размеров, сложности отливок, предъявляемых к ним требований изменяется степень механизации и автоматизации процесса. Анализ основных операций литья в кокиль показывает, что этот способ – малооперационный. При механизации процесса основными операциями являются: раскрытие и закрытие форм, установка и извлечение стержней, удаление отливок из формы, нанесение огнеупорного покрытия, охлаждение и нагрев формы, заливка металла.

При серийном и мелкосерийном производстве крупных отливок эффективными оказываются автоматизированные кокильные машины или механизированные кокили. В массовом и крупносерийном производстве мелких и средних отливок более эффективно использование автоматических литейных кокильных машин, комплексов, линий. Основное направление развития производства кокильного литья – комплексная механизация и автоматизация производственных процессов на всех переделах, начиная с подготовки шихтовых материалов и приготовления жидкого металла, кончая обрубкой, очисткой и складированием готовых отливок, что позволит достичь необходимой эффективности производства.

Преимущества и недостатки литья. К преимуществам метода литья в кокиль можно отнести повышенную размерную точность отливок, высокую производительность процесса, многократность использования литейных форм, возможность автоматизации процесса, экономное использование производственных площадей, возможность комбинированного использования кокилей и сложных песчаных стержней, стабильность плотности и структуры отливок, высокие механические и эксплуатационные свойства. Недостатки литья в кокиль – высокая трудоемкость изготовления и стоимость металлической формы, повышенная склонность к возникновению внутренних напряжений в отливке, вследствие затрудненной усадки. Дефекты отливок. Общими характерными дефектами отливок при литье в кокиль являются недоливы и неслитины, усадочные дефекты, трещины, шлаковые включения и газовая пористость. Недоливы и неслитины наблюдаются при низкой температуре расплава и кокиля перед заливкой, недостаточной скорости заливки, большой газотворности стержней и плохой вентиляции кокиля;

Усадочные дефекты (раковины, утяжины, пористость) возникают из за нарушений направленного затвердевания и недостаточного питания массивных узлов отливки, чрезмерно высокой температуры расплава и кокиля, местного перегрева кокиля, нерациональной конструкции литниковой системы. Трещины появляются вследствие несвоевременного подрыва металлического стержня или вставки, высокой температуры заливки, нетехнологичности конструкции отливки. Шлаковые включения образуются при использовании загрязненных шихтовых материалов, недостаточном рафинировании расплава, неправильной работе литниковой системы. Газовая пористость образуется при нарушении технологии плавки – использовании влажной шихты, перегреве расплава, недостаточном рафинировании или раскислении сплава.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие материалы используют для изготовления кокилей?

2. С какой целью наносится краска на рабочую поверхность кокиля?

3. Назовите основные технологические операции при литье в кокиль.

4. С какой целью производится подогрев кокиля перед заливкой металла?

5. Перечислите основные преимущества процесса литья в кокиль.

6. Назовите характерные виды дефектов при литье в кокиль, причины их возникновения и меры предупреждения.