9.Регулирование режима охлаждения отливок при литье в кокиль.

При литье в кокиль главная из этих особенностей — высокая интенсивность охлаждения расплава и отливки — вызывает затруднения при заполнении формы расплавом и не всегда благо­приятно влияет на качество отливок, особенно чугунных.

Интенсивность теплового взаимодействия между кокилем и расплавом или отливкой можно регулировать. Обычно это дости­гается созданием определенного термического сопротивления на границе контакта отливки 1 (расплав) и рабочей поверхности полости кокиля 2 (рис. 2.15). Для этого на поверхность полости кокиля наносят слой 3 огнеупорной облицовки и краски. Благодаря меньшей по сравнению с металлом кокиля теплопро­водности λ огнеупорного покрытия между отливкой и кокилем возникает термическое сопротивление переносу теплоты

1/β = ε/λ, где где β - коэффициент тепловой про­водимости огнеупорного покрытия, Вт/(м²-К); ε - толщина слоя огнеупор­ного покрытия, м.; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

Огнеупорное покрытие уменьшает интенсивность отвода теплоты q от расплава и отливки пропорционально тепловой проводимости огнеупорного покрытия и разности температур Т₀ поверх ности отливки и Т_п поверхности кокиля:

q=P(T₀-T_n).

Технолог, изменяя в определенных пределах величины ε и λ, может регулировать коэффициент тепловой проводимости огнеупорного покрытия и соответственно скорость охлаждения отливки, ее структуру, плотность и механические свойства.

В соответствии с необходимой интенсивностью отвода теплоты от разных мест отливки можно, изменяя толщину ε и теплопропроводность λ огнеупорного покрытия в соответствующих частя кокиля, создавать условия для направленного затвердевания от­ливки, т. е. регулировать скорость ее охлаждения в отдельных местах.

Поиски путей регулирования теплового режима взаимодействия отливки и кокиля защиты кокиля от воздействия высоких температур при заливки чугуном и сталью, привели к созданию способа получения отливок литьем в облицованные кокили, который предполагает нанесении достаточно толстого (4...6 мм), соизмеримого с толщиной стенки отливки слоя облицовки из дисперсных материалов на рабочей поверхности кокиля. Благодаря этому слою резко повышается термическое сопротивление переносу теплоты от отливки к стенки кокиля, снижается скорость охлаждения отливки и температур рабочей поверхности кокиля..

Преимущества:

1. Большая по сравнению с обычными облицовками и краска ми толщина песчано-смоляной облицовки позволяет существен но снизить скорость охлаждения расплава, что важно, например при изготовлении отливок из серого чугуна (устранен отбел)

2. Решена проблему стойкости кокиля при изготовлении отливок из черных сплавов

3. Песчаная облицовка придает жесткому кокилю некоторую податливость, поэтому в отливках уменьшаются внутренние напряжения, коробление и соответственно дополнительно повышается точность отливок.

Недостаткам:

повышенную сложность и стоимость оснастки, трудно­сти переналадки специального оборудования, ограниченные размеры кокилей и соответственно отливок.

Целесообразно использовать этот процесс в массовом и крупносерийном производстве отливок и₍ чугуна и стали массой до 200 кг.