Режим и способы подогрева кокиля

Режим подогрева. От начальной температуры кокиля перед заливкой зависит качество получаемой отливки, безопасность рабочих, стойкость стенок, вкладышей и стрежней.

На холодных стенках кокиля, особенно на защитных покрытиях из краски и облицовки, щелях по разъему, вентах и других местах конденсируется влага. При заливке такого кокиля может произойти выброс расплава, и даже разрушение кокиля в результате диссоциации воды и взрыва гремучего газа. Поэтому кокиль, в котором есть конденсат влаги, должен быть подогрет до температуры не менее 360-370К. Такой подогрев достаточен для испарения влаги, но не обеспечивает получение качественных отливок.

Холодный кокиль с тонкослойным теплоизоляционным покрытием быстро отводит теплоту заливаемого расплава, в результате чего рабочая полость кокиля может не полностью заполниться расплавом. Этим объясняется также появление, в особенности на стальных отливках, неспаев, трещин, усадочных раковин и пор, а в чугунных отливках поверхностного или сквозного отбела. Кроме того, холодный кокиль испытывает максимальный по силе термический удар, который ускоряет разрушение литейной формы и ее элементов.

Для предотвращения недоливов, неспаев и отбела чугуна рекомендуется производить максимальный подогрев кокиля до температуры 390-760 К. Этот интервал рекомендуемых температур обобщен на основе учета вида заливаемого сплава, массивности и сложности отливок, а также толщины ее стенки, материала кокиля и толщины теплоизоляционного покрытия. Например, для тонкостенных отливок принимают верхний предел нагрева кокиля, а для толстостенных - нижний. Во всех случаях оптимальный температурный режим подогрева кокиля в определенном темпе работы устанавливают на основе опыта.

Необходимо отметить, что предварительный нагрев кокиля свыше 820 К может вызвать в отливках усадочные раковины, поры и повышенную ликвацию, особенно в толстостенных и массивных отливках. Раковины в железоуглеродистых сплавах могут образовываться и в результате разложения гидроксида железа. По данным А.М. Петриченко, этот дефект чаще всего возникает при литье в кокиль, у которого на рабочей поверхности имеются сетки и трещины разгара. Образование раковин при литье в кокиль, нагретый примерно до 1040К, объясняется также выгоранием углерода в чугуне кокиля.

Следует отметить, что в подогретом кокиле величина термических напряжений, обусловленная заливкой в него расплава, всегда меньше, чем в холодном, а поэтому его стойкость всегда выше. При этом, чем лучше теплоизоляционные свойства и соответственно больше толщина слоя покрытия, тем выше стойкость кокиля.

Способы подогрева. Подогрев кокиля - ответственная технологическая операция, которая может выполняться различными способами. При этом всегда необходимо выбирать тот способ, который позволяет выполнять эту операцию в минимально короткий срок и с наименьшими затратами.

Ниже приведены основные способы подогрева кокиля перед его заливкой:

1. Теплотой остывающих отливок производят подогрев малых по массе ручных кокилей для удаления из них сконденсированной влаги и высушивания краски покрытия. С этой целью в полость кокиля помещают только что выбитые из других форм отливки или нагретые любым способом металлические предметы. Недостатком способа является неравномерный подогрев стенок кокиля, возможные повреждения его поверхности и покрытия.

2. Теплотой сливаемого расплава подогревают мелкие и средние по размеру кокили. Для этих целей используют остатки расплава от заливки других форм. В условиях массового производства часто производят две-три промывочные заливки. При этом после получения первой отливки без недоливов и неспаев кокиль используют в заданном режиме его работы. Необходимую температуру кокиля поддерживают подобранным темпом повторных заливок, увеличением или сокращением продолжительности охлаждения отливки в кокиль, а также уменьшением или увеличением продолжительности остывания его на воздухе или в условиях регулируемого искусственного охлаждения.

3. Задержкой выбивки отливок подогревают кокиль до заданной температуры после перерыва в работе, а также при необходимости создания более высокого подогрева. Последнее часто практикуют, например, при литье тонкостенных стальных отливок, а также отбела в чугунных отливках.

4. Для подогрева кокилей используют газовые горелки и несложные переносные и стационарные нагревательные устройства. Газовые горелки позволяют нагревать кокиль равномерно или избирательно с регулируемым перепадом температуры по рабочим частям. Недостатками способа являются загрязнение окружающей среды продуктами горения, а также возможный местный перегрев рабочих частей кокиля пламенем ацетиленокислородных горелок, часто приводящий к его деформации и даже разрушению.

5. Электрический подогрев используют для кокилей, эксплуатируемых в составе кокильных машин, линий и роботизированных комплексов. Способ позволяет осуществить дифференцированный нагрев различных частей кокиля перед началом его эксплуатации. Нагреватели (ТЭНы) в этом случае помещают в полость кокиля или, что реже, встраивают его в стенки.

6. Специальные устройства для подогрева, которые обычно неуниверсальны, могут представлять собой систему газовых и электрических нагревателей или специальных подогревательных камер и термостатов.

7. Экзотермические покрытия для подогрева используют редко. Сущность способа заключается в том, что рабочую поверхность кокиля покрывают экзотермической краской или облицовкой и заливают в него расплав без предварительного подогрева. При этом резко уменьшается или прекращается на определенное время отвод теплоты от расплава, а выделяемая теплота от экзотермической реакции, а после прекращения и от охлаждающегося расплава и отливки, идет на подогрев кокиля.