ODLEWANIE KOKILOWE
Kokile-trwałe formy do wielokrotnego napełniania ciekłym metalem.
Odlewanie kokilowe odbywa się w warunkach grawitacyjnego wypełniania wnęki formy ciekłym metalem.
Zalety odlewania kokilowego:
Większa dokładność wymiarowa odlewów
Mniejsza chropowatość powierzchni odlewów
Lepsze właściwości tworzywa metalicznego odlanego w kokil (Rozrost kryształów krzepnącego metalu zależy od czasu. Im krótszy czas tym mniejsze kryształy. Drobne kryształy zwiększają właściwości mechaniczne i eksploatacyjne.)
Większy uzysk metalu
Skrócenie czasu obróbki cieplnej odlewu
Ograniczenie transportu związanego z produkcją wew. odlewni
Wzrost wskaźników wydajności produkcji odlewni
Poprawa warunków pracy w odlewni- bardzo cicha praca.
Łatwość mechanizacji i automatyzacji procesu odlewania.
Wady odlewania kokilowego:
Trudności z uzyskaniem cienkościennych odlewów
Znaczne naprężenia własne odlewów
Skłonność do zabieleń odlewów z żeliwa szarego
Niejednorodne właściwości tworzywa w różnych przekrojach odlewu
Pracochłonność wykonywania kokil
Masa jednostkowa odlewów kokilowych może wynosić od kilku gramów do kilku ton, przy czym odlewy o masie kilkudziesięciu lub więcej kilogramów są rzadkie. Odlewanie kokilowe służy do do seryjnej i masowej produkcji odlewów. Minimalna liczność serii ze względu na duże koszty oprzyrządowania to 400-700 sztuk
Do kokil można odlewać wszystkie stopy techniczne: cyny, cynku, miedzi, aluminium, ołowiu, magnezu, a także staliwo i żeliwo.
Specyfikacja trwałej i przepuszczalnej formy wymaga przestrzegania 2 zasad: zapewnienie wnęce odpowiednich pochyleń(ku powierzchni podziału) oraz odpowietrzeń. Aby z kokili można było otrzymać dobre odlewy jej zaprojektowanie i wykonanie musi zapewniać:
Prawidłowo ukształtowany układ wlewowy, zapewniający poprawne wypełnienie formy ciekłym metalem
Łatwość mocowania i usuwania rdzeni
Odpowiednią grubość ścianek zapewniającą najkorzystniejszą szybkość krzepnięcia odlewu
Szczelność pozwalającą otrzymywać odlewy bez zalewek
Sztywność, dzięki której będzie odporna na odkształcenia termiczne i mechaniczne
Centrowanie poszczególnych elementów względem siebie, warunkujące dokładność wymiarową odlewów
Zamknięcia lub mechanizmy zwierające( zamykanie kokil może być realizowane mechanizmami: śrubowym, zębatkowym, hydraulicznym itp.)
Elementy mocujące do kokilarek
System wypychaczy-ułatwiają wyjęcie odlewu z kokili
Do wykonania kadłubów kokil stosuje się żeliwo szare perlityczne, żeliwo sferoidalne, żeliwo niskostopowe, staliwo, stal węglową wyższej jakości, stal narzędziową oraz tworzywa nieżelazne: stopy aluminium i miedzi.
Do innych elementów kokil np. zamknięć wypychaczy itp. Stosuje się najczęściej stale: gatunki pospolite na mniej odpowiedzialne elementy, wyższej jakości na elementy odpowiedzialne i pracujące w trudnych warunkach.
Jeżeli kokile muszą sprostać szczególnie wysokim wymaganiom eksploatacyjnym do ich wykonania służyć mogą: stopy niklu, chromu, molibdenu.
Kokile najczęściej otrzymuje się metodą obróbki wiórowej. Materiałem wyjściowym jest blok metalowy, który potem nabiera wymaganego kształtu.
Odlewanie elementów kokil może odbywać się różnymi sposobami, w tym również precyzyjnymi. Im dokładniejszy odlew tym mniej wymaga obróbki skrawaniem dla uzyskania gotowej kokili.
Do wytwarzania kokil mogą wykorzystane także być procesy bezwiórowe jak spawanie, tłoczenie, metalizowanie, napawanie.
Trwałość kokil określona jest ilością napełnień czyli liczbą zalań. Najogólniej stwierdzić można że zależy ona od tworzywa z którego jest wykonana oraz rodzaju odlewanego do niej stopu.
Aby kokila mogła długo pracować, dając dobrej jakości odlewy, należy:
Starannie sprawdzić działanie kokil przed skierowaniem jej do eksploatacji
Zminimalizować naprężenia własne kokil
Stopniowo i równomiernie nagrzewać kokilę do temp. Roboczej
Kontrolować stan pokryć ochronnych na wnęce roboczej kokili
Obserwować zachowanie się kokil podczas pracy
Ustalić przyczyny wszelkich nieszczelności zatarć blokad itp.-w razie stwierdzenia nieszczelności oddać kokilę do naprawy
Zwracać uwagę na szczelność instalacji chłodzących
Kokilę zdawaną do magazynu starannie zakonserwować i zabezpieczyć przed uszkodzeniem mechanicznym
Otrzymywanie dobrej jakości odlewów kokilowych uwarunkowane jest:
Właściwym wypełnianiem wnęki kokili ciekłym metalem
Odpowiednim zasilaniem odlewu stygnącego i krzepnącego w kokili
Stosowaniem właściwej temp. Roboczej kokili w cyklu odlewania
Stosowaniem odpowiedniej temp. Zalewania odlewanego metalu
Właściwym doborem pokryć na kokilę
W konstrukcjach kokil stosuje się nadlewy górne i boczne. Nadlewy boczne mogą być zakryte.
Przed pierwszym zalaniem kokilę należy podgrzać-łagodzenie obciążenia mechaniczne, wyklucza komplikacje które mogą wystąpić podczas zalania wilgotnej kokili. Zbyt zimna kokila może być przyczyną niedolewów. Temp. Do jakich podgrzewa się od 100-500 stopni w zależności od stopnia skomplikowania kokili.
Po pewnym czasie(po kilku odlaniach) temp. Kokili stabilizuje się, oscylując wokół temperatury równowagi termicznej- ilość dostarczonego do niej cyklicznie ciepła równoważy się z ilością ciepła oddawanego przez nią otoczeniu.
Do chłodzenia pracujących kokil można stosować nadmuch sprężonego powietrza lub instalację wodną z regulowanym przepływem. Do podgrzania kokil stosuje się palniki gazowe.
Pokrycia na wnęki kokil:
Chronią wnękę kokili przed oddziaływaniem odlewanego metalu na materiał kokili
Obecność warstwy pokrycia na powierzchni kontaktu metal- forma wpływa na proces wymiany ciepła zachodzący w tym układzie
Mają właściwości smarujące, ułatwiające wyjmowanie rdzeni z odlewu lub odlewu z kokili
Wpływają na chropowatość powierzchni otrzymywanych odlewów
Klasyczne pokrycia składają się z zasadniczego materiału ceramicznego, spoiwa oraz substancji roztwarzającej. Aby nałożyć pokrycie należy oczyścić powierzchnię kokili oraz podgrzać ją do ok 150 stopni. Zawiesinę nakłada się pistoletem natryskowym lub rozpylaczem, ewentualnie pędzle. Grubość pokrycia to od 0,1mm do 0,5mm.