*Для тонкостенных отливок
2. Конусность внутренних стенок и ребер отливок к плоскости разъема должна быть в пределах 8-10о
3. Поверхность отливок, которые выполняются в контакте с металлическими вкладышами и стержнями, должна иметь уклоны к плоскости разъема кокиля не менее 6о
4. Толщина стенки кокиля имеет определяющее значение в формировании структуры отливки, а так же составом и толщиной покрытия, наносимого на рабочую поверхность кокиля. Минимальную толщину стенки чугунных и стальных отливок можно определять по диаграмме в зависимости от приведенного габаритного размера отливки, вычисляемого по соотношению
N=
,
где
l,
b,
h
– соответственно длина, ширина, высота
отливки. Однако из-за большой скорости
охлаждения отливки в кокиле и для
предотвращения образования отбела,
толщину стенок для чугунных отливок
следует принимать не менее 4-6мм,
рекомендуемые толщины стенок кокиля
в зависимости от толщины стенки отливки
по ГОСТ 16237-70
5. Толщина ребер жесткости и внутренних стенок отливки должна составлять 0.6-0.7 толщины ее наружных стенок.
6. Наружная и внутренняя поверхность должна иметь обтекаемую форму. Выступающие части отливки, затрудняющие её удаление из кокиля, а так же создающие затрудненную усадку сплава, нежелательны. При этом внутренние полости литой детали не должны иметь поднутренних, исключающих возможность применения неразъемных металлических стержней.
7. Отливка должна быть технологичной и иметь плавные переходы и закругления. Для мелких по массе отливок из цветных сплавов с механически обрабатываемыми поверхностям, радиусы закруглений должны быть не менее 3мм.
8. Для лучшего отвода газов из полости кокиля, стенки отливок следует конструировать наклонными. Края таких поверхностей и расположенных в них отверстий усиливают отбортовкой, направленной в сторону песчаного стержня.
При конструировании кокилей необходимо предусмотреть вентиляцию литейной формы, особенно при наличии развитых поверхностей, выемок и глухих полостей. Для этого на плоскости разъема кокиля делают вентиляционные каналы, а на развитых поверхностях и глухих полостях устанавливают вентиляционные пробки. Эффективным средством вентиляции формы является нанесение мелкопрофильных узлов и сеток на рабочую поверхность кокиля; при этом помимо вентиляции формы, можно сформировать требуемый фронт потока металла на данной поверхности и ускорить затвердевания наружной корочки отливки.
Вентиляция кокилей с помощью вентиляционных каналов и вентиляционных пробок.
1 – кокиль
2 – пробка
9. Конструкция отливки должна быть такой, что бы при ее изготовлении не требовались стержни или их количество было минимальным.
10. Минимальный диаметр и соответствующую максимальную глубину отверстия, которое может быть получено литьем в кокиль, определяют с учетом применяемого сплава и размеров отливки.
11. Припуски на механическую обработку кокильных отливок из чугуна и цветных сплавов назначают с учетом ГОСТ 26645-85. При специфических особенностях отливки (возможность коробления, не определена база для ее обработки и т.п.) допускается увеличение припусков от 2 до 5 мм сверх указанных.
Допуски размеров должны быть регламентированы по ГОСТ 26645-85.
13. Размеры отливки по сравнению с размерами рабочей полости кокиля уменьшаются на величину усадки. Поэтому рабочая полость кокиля с учетом расширения в результате нагрева и нанесения защитного покрытия должна иметь размеры, которые больше размеров отливки на величину усадки. Усадка в (%) алюминиевых сплавов 1, 0, магниевых – 1, 4, медных – 1, 6, серого чугуна – 1, 0, углеродистой стали – 2, 0. При изготовлении крупных по размерам тонкостенных отливок, а так же при литье в условиях затрудненной усадки последняя должна быть на 20 – 25% меньше, чем средняя, приведенная выше.
14. Расчет литниковых систем, выбор их конструктивных размеров осуществляют по тем де методам, которые применяются для литья в песчаные формы. Выбор конструкции литниковой системы, способа и мест подвоза металла во многом зависит от конфигурации отливки и расположения плоскостей разъема формы, а так же быстрое падение температуры расплава и газопроницаемости кокиля. Ограниченное число плоскостей разъема формы и необходимость уменьшение её размера не всегда позволяют применить разветвленную литниковую систему и разместить шлакоулавливающие элементы. Поэтому особое внимание обращают на выбор конструкции литниковой чаши и техники заливки, которые должны обеспечить задержание шлака в чаше и создать условия спокойного ввода расплава в форму. Учитывая это, все сопряжение литниковых каналов друг с другом, повороты, ответвления и другие подобные элементы системы выполняют плавными, а в необходимых местах предусматривают зумпфы. При литье в кокиль применяют нижнюю, верхнюю (главным образом для мелких отливок), вертикально-щелевую и комбинированную литниковые системы. Хорошие результаты по качеству и экономичности производства мелких и средних отливок получают, используя заливку сверху и одновременную кантовку кокиля. При заливке с кантовкой наряду с применением верхней литниковой системы можно также ликвидировать в литниковой системе устройства для улавливания шлаковых включений и, кроме того, сократить расход металла на прибыль. Применение простых по конструкции литниковых систем приводит к необходимости использовать фильтровальные, гасящие динамический напор металла и улавливающие неметаллические включения. При вертикальном разъеме кокиля и нижнем подводе расплава сетки устанавливают в самой нижней части систем, что способствует задержанию шлаковых включений и спокойному вводу расплава в полость формы.
15. Исходя из максимального размера кокиля, предназначенного для литья на кокильной машине, определяют максимальное количество отливок, которые могут быть получены за одну заливку. В многоместном кокиле устраивают одну литниковую систему, поэтому выход годного металла при изготовлении отливок в таком кокиле наиболее высокий. Многоместные кокиля часто применяют для литья отливок из цветных сплавов.
16. Для изготовления кокилей используют сталь, чугун, алюминий и медь. Мелкие кокиля изготавливают из чугуна марок С420, С430, средние – из чугуна марок С415, С420, крупные – из стали 15Л, 15ХМЛ, водоохлаждаемые их алюминиевых сплавов и меди. Вставки и другие ответственные детали выполняют из высоколегированных сталей 45Х14Н14В2М, 40Х10С2М; подвижные стержни – из сталей У7, У8, У10, 30ГСА:
17. Металлические многократно используемые стержни удаляют из отливок непосредственно в кокиле или вместе с отливкой при ее выбивке.
Разовые стержни знаковой частью устанавливают предусмотренные в кокиле полости (знаки) знаковая часть кокиля для мелких отливок на 0,5 -1 мм больше. При использовании средних и крупных стержней указанный зазор увеличивают.
Для кокиля, особенно немеханизированные неразъемные применяют различные центровые стержни. В указанном случае внутренняя полость отливки может оформляться подвесным центровым стержнем. Для исключения попадания частичек стержня возникших при установке на дне знаковой полости кокиля выполняют канавки, которые служат для сбора осыпавшихся со знака стержня песчинок, иногда для более точной простановки стержня в кокиль, а так же для образования в отливке сквозного отверстия применяют стержень, имеющий две, а иногда больше знаков.
17. задача конструирования наружных контуров кокиля должна решаться с учетом уменьшения внутренних и остаточных напряжений, а так же улучшения его теплового режима. Наиболее оптимальное решение задачи обеспечивается, когда наружные контура кокиля выполняются в соответствии с наружными контурами отливки с целью получения стенки постоянной толщины. В том случае, если необходимо создать условия направленного затвердевания отливки, а так же при ее значительной разностенность стенки кокиля могут иметь различную толщину.
Для упрощения конструкции рекомендуется выполнять сглаживания (спрямление) наружных контуров кокиля. Такое сглаживание уменьшает вероятность коробления.
На наружной поверхности ручного кокиля допускаются приливы, бобышки и другие выступы для закрепления в них ручек, толкателей и т.д. машинный кокиль может иметь приливы для выполнения в них различных отверстий под толкатели. В отдельных случаях на нерабочей поверхности кокиля по его краям предусматривают буртик, к которому приваривают стальной кожух, необходимый для системы водяного охлаждения кокиля.
Существует определенная зависимость стойкости кокиля от его массы. По данным, максимальная стойкость чугунного кокиля при литье чугунных отливок обеспечивается при массе отливки, в четыре раза меньше массы кокиля. Исходя из указанного соотношения масс следует, вести конструирование стенок, ребер жесткости и наружных контуров кокиля.