ГЛАВА V. ЛИТЬЕ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ В КОКИЛЬ И ПОД ДАВЛЕНИЕМ

В соответствии с ГОСТ 17819-84 кокилем называется металлическая форма с естественным или принудительным охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных сил.

Сущность процесса состоит в многократном применении металлической формы, имеющей более высокую стойкость по сравнению с песчаной или полупостоянной формой.

Основные технические преимущества кокильного литья заключаются в получении отливок более высокого качества в связи с более интенсивным отводом  теплоты перегрева и затвердевания отливки. Кроме того, высокая прочность материала формы обеспечивает получение рабочей полости формы с более точными и стабильными размерами. Минимальное физико-химическое взаимодействие расплава с материалом формы способствует повышению качества поверхности отливки, что ведет к уменьшению припусков на механическую обработку и повышению выхода годного металла.

Оптимальная толщина стенок деталей, отливаемых в кокиль, составляет 5-10 мм, но на отдельных ограниченных участках или на мелких деталях возможно получение стенок толщиной менее 4 мм. Масса отливок может достигать 50 кг и более.

При литье в кокиль магниевых сплавов экономия металла может составлять около 40%, а себестоимость 1 тонны литья может снизиться на 50-60%.

В то же время, изготовление кокилей обходится в несколько раз дороже, чем изготовление деревянных или металлических моделей. Поэтому экономически оправданным литье в кокиль является для крупносерийного массового производства. Например, для мелкого литья несложной формы партия может составлять несколько сот отливок, для литья средней сложности — несколько тысяч, а для сложного — несколько десятков тысяч отливок.

Требования к отливкам для кокильного литья

Большинство требований к отливкам для кокильного литья совпадают с требованиями для других способов литья. Существо этих требований сводится к следующему:

1. Наиболее простое внешнее очертание — без острых углов, резких поворотов, высоких ребер, выступов и глубоких карманов.

2. Острые и прямые углы и, особенно, переходы от толстого к тонкому сечению должны быть закруглены. Плавность перехода от одного сечения к другому обеспечивается, если переход осуществляется на участке длиной l = (4-5)(σ₁ - σ₂), где σ₁ и σ₂ — толщины толстого и тонкого узлов. Радиусы округлений принимаются равными полусумме сопрягаемых толщин.

3. Контуры отливки должны быть такими, чтобы обеспечивалось беспрепятственное удаление отливки. Для магниевых сплавов уклон по направлению движения для наружной поверхности должен составлять 2,5%, а для внутренней поверхности со стороны металлического стержня — (2,0-3,0)%. В случае применения песчаных стержней необходимость уклонов на них отпадает.

4. Отливки должны иметь стенки оптимальной толщины. Минимальные толщины для магниевых сплавов приводятся ниже:

5. Следует избегать резких переходов от толстых к тонким сечениям и стремиться к получению равностенных отливок. Рекомендуется принимать отношение толщины внутреннего ребра или стенки к толщине наружной равным 0,7.

6. Для уменьшения механической обработки конструкция кокиля должна допускать выполнение в отливке как сквозных, так и глухих отверстий (табл. 5.1).

7. Обеспечить такое сочетание конструктивных элементов, при котором соблюдается принцип направленного затвердевания и уменьшается торможение линейной усадки.

Иногда требуется изменить конструкцию отливки для того, чтобы она полнее отвечала перечисленным выше требованиям, т. е. чтобы была более технологичной.

Существуют различные способы количественной оценки технологичности отливок. Один из них заключается в определении коэффициента габаритности (дм³/кг):

К_V =       (5.1),

где V_габ — габаритный объем отливки, М_отл — масса отливки.

Чем меньше величина К_V, тем технологичнее отливка.

Для оценки технологичности тонкостенной отливки можно воспользоваться неравенством:

200R_пр/L ≥ 1 (5.2),

где R_пр — приведенная толщина отливки, L — наибольший размер отливки.

Эти выражения позволяют произвести сравнительный анализ технологичности различных вариантов конструкции отливки и выбрать для литья в кокиль наиболее технологичную.