Технологические режимы литья.

Требуемое качество отливки достигается при условии, если литейная форма заполнена расплавом без неспаев, газовых и не металлических включений в отливке, а при затвердевании в отливке не образо­валось усадочных дефектов — раковин, пористости, трещин — и ее структура и механические свойства отвечают заданным.  Из теории формирования отливки известно, что эти условия во многом зависят от того, насколько данный технологический процесс обеспечивает выполнение одного из общих принципов получения качественной отливки — ее направленное затвердевание и питание. Направленное затвердевание и питание усадки отливки обеспечивается комплексом мероприя­тий: рациональными конструкцией отливки, ее расположением в форме, конструкцией ЛПС, технологическими режимами литья, конструкцией и свойствами материала формы и т д , назначаемых технологом с учетом свойств сплава и особенностей взаимодействия формы с расплавом. Напомним, что при литье в кокиль главная из этих особенностей — высокая интенсивное охлаждения расплава и отливки. Это затрудняет заполнение формы расплавом, не всегда благоприятно влияет на качество отливок, особенно чугунных.

Интенсивность теплового взаимодействия между кокилем и расплавом или отливкой возможно регулировать. Обычно это достигается созданием определенного термического сопротивления на границе контакта оливки 1 (расплав) — рабочая поверхность полости кокиля 2 (рис. 2.15).  Для этого на поверхности полости кокиля наносят слой 3 огнеупорной облицовки и краски (табл. 2.3). Благодаря меньшей по сравнению с металлом кокиля теплопроводности λ_кр огнеупорного покрытия между отливкой и кокилем возникает термическое сопротивление переносу теплоты

1/b =e/l_кр,

где b — коэффициент тепловой проводимости огнеупорного покры­тия, e — толщина слоя огнеупорного покрытия.

    Рис. 2.15. Схема распределения температур в системе отливка-кокиль.

Огнеупорное покрытие уменьшает скорость q отвода теплоты от расплава и отливки, зависящую от тепловой проводимости огнеупорного покрытия и разности между температурой Т_о поверх­ности отливки и температуры Т_п поверхности кокиля:

        q = b(Т_о-Т_п)

        Величины e и l_кр можно изменять в определенных пределах, регулируя коэффициент тепловой проводимости огнеупорного покрытия и соответственно скорость охлаждения отливки, а следовательно, ее структуру, плотность, механические свойства.

В соответствии с необходимой скоростью отвода теплоты от различных мест отливки толщину e и теплопроводность l_кр огне­упорного покрытия можно делать разными в различных частях кокиля, создавая условия для направленного затвердевания отливки, регулируя скорость ее охлаждения в отдельных местах.

Огнеупорное покрытие уменьшает скорость нагрева рабочей поверхности кокиля, благодаря термическому сопротивлению огнеупорного покрытия температура рабочей поверхности будет ниже, чем без покрытия. Это снижает разность температур по толщине кокиля, уменьшает температурные напряжения в нем и повышает его стойкость.

Огнеупорное покрытие на поверхности кокиля должно иметь заданную теплопроводность, хорошо наноситься и удерживаться на поверхности формы, противостоять резким колебаниям темпе­ратуры, не выделять газов при нагреве, способных растворяться в отливке или создавать на ее поверхности газовые раковины.

Покрытия приготовляют из огнеупорных материалов, связующих, активизаторов и стабилизаторов (см. табл. 2.3).

        В качестве огнеупорных материалов применяют  пыле­видный кварц, шамотный порошок, окислы и карбиды металлов, тальк, графит, асбест. Связующие для покрытий—жидкое стекло, огнеупорная глина, сульфитный щелок.

Активизаторы применяют для улучшения схватывания с поверхностью кокиля. В качестве активизаторов используют для шамотных и асбестовых покрытий буру (Na₂B₄О₇10Н₂О) и борную кислоту (H₃BО₄); для маршалитовых—кремнефторитый натрий (Na₂SiF₆), для тальковых — буру, борную кислоту или марганцовокислый калий. Перед приготовлением огнеупорные материалы просеивают через сито № 016 или 01.

Стабилизаторы применяют для того, чтобы уменьшить седиментацию огнеупорных составляющих покрытия. Чаще всего это поверхностно активные вещества ОП5, ОП7.

При литье в кокиль чугуна для устранения отбела в отливках на огнеупорное покрытие наносят копоть (сажу) ацетиленового пламени.

Толщину слоя огнеупорного покрытия контролируют измери­тельными пластинами, проволочками, прямым измерением, электроконтактным способом. При прямом измерении толщину слоя облицовки определяют микрометром (рис. 2.16): измеряют рас­стояние от базовой поверхности 1 до поверхностей 2 и 3, соответственно не покрытой и покрытой облицовкой. Разность дает толщину слоя облицовки.

    Рис. 2.16. Измерение толщины краски на кокиле: 1 – базовая поверхность; 2 – рабочая поверхность кокиля; 3 – слой краски.

Схема распределения температур в системе отливка — покрытие — форма практически реализуется только для поверхностей оливки, которые при усадке образуют плотный контакт с кокилем. Между охватываемыми поверхностями кокиля и отливкой образуется зазор, изменяющийся по мере усадки отливки.  Этот зазор заполнен воздухом и газами, выделяющимися из покрытия. Образо­вание зазора приводит к увеличению термического сопротивления переносу теплоты от отливки в кокиль. Поэтому со стороны внутренних стенок отливка охлаж­дается интенсивнее, чем со стороны внешних. В результате смещается зона образо­вания осевой пористости отливки к наружной ее стенке, что следует учитывать при разработ­ке системы питания усадки отливки.

Рассмотренное явление используют для устранения отбела в поверхностных слоях чугунных отливок.  Для этого после образо­вания в отливке твердой корочки достаточной прочности кокиль слегка раскрывают так, чтобы между поверхностями отливки и кокиля образовался воздушный зазор.  Тогда теплота затвердевания внутренних слоев отливки, проходя через затвердевающую наружную корку, разогревает ее и в результат происходит «самоотжиг» отливки — она получается без отбела.

        Скорость отвода теплоты от расплава и отливки зависит от разницы между температурами поверхностей отливки Т_о и кокиля Т_п. С повышением температуры заливаемого расплава возрастает температура Т_о и скорость отвода теплоты от отливки; с повыше­нием температуры Т_п скорость отвода теплоты от отливки умень­шается. Поэтому на практике широко используют регулирование скорости отвода теплоты от расплава и оливки, изменяя темпе­ратуры заливаемого сплава или кокиля перед заливкой. Однако чрезмерное снижение температуры заливаемого сплава приводит к ухудшению заполняемости кокиля. Повышение температуры кокиля увеличивает опасность приваривания отливки к кокилю, особенно при литье чугуна и стали, снижает стойкость кокиля.

Практически установлено, что оптимальная темпера­тура кокиля перед заливкой зависит от заливаемого сплава, толщины стенки отливки и ее конфигурации (табл. 2.4).

Температура заливки расплава в кокиль зависит от его химического состава, толщины стенки отливки, способа ее пита­ния при затвердевании. Оптимальные температуры заливки в ко­киль различных сплавов приведены ниже.

            Особенности изготовления отливок из различных сплавов

        Технологические режимы изготовления отливок из различных сплавов обусловлены их литейными свойствами, конструкцией отливок и требованиями, предъявляемыми к их качеству.

            Отливки из алюминиевых сплавов.

Литейные свойства. Согласно ГОСТу литейные алюминиевые сплавы разделены на пять групп. Наилучшими литейными свой­ствами, обладают сплавы I группы — силумины. Они имеют хоро­шую жидкотекучесть, небольшую (0,9…1%) линейную усадку, стойки к образованию трещин, достаточно герметичны. Это сплавы марок АЛ2, АЛ4, АЛ9, их широко используют в производстве. Однако они склонны к образованию грубой крупнозернистой эвтектики в структуре отливки и растворению газов.

Сплавы II группы (медистые силумины) также нередко отливают в кокиль. Эти сплавы обладают достаточно хорошими литейными свойствами и более высокой прочностью, чем силумины, менее склонны к образованию газовой пористости в отливках.

Сплавы III…V групп имеют худшие литейные свойства— пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку (до 1,3%) склонны к образованию трещин, рыхлот и пористости в отливках. Получение отливок из этих сплавов требует строгого соблюдения технологических режимов, обеспечения хорошего заполнения формы, питания отливок при затвердевании.

Все литейные алюминиевые сплавы в жидком состоянии интенсивно растворяют газы и окисляются.  При затвердевании сплава газы выделяются из раствора и образуют газовую и газоусадочную пористость, которая снижает механические свойства и герметичность отливок. Образующаяся на поверхности расплава пленка окислов при заполнении формы может разрушаться и попадать в тело отливки, снижая ее механические свойства и герметичность. При высоких скоростях движения расплава в литниковой системе пленка окислов, перемешиваясь с воздухом, образует иену, попадание которой в полость формы приводит к дефектам в теле отливок.

Влияние кокиля на свойства отливок.

Интенсивное охлаждение расплава и отливки в кокиле увеличивает скорость ее затвердевания, что благоприятно влияет на структуру — измельчается зерно твердого раствора, эвтектики и вторичных фаз. Структура силуминов, отлитых в кокиль, близка к структуре модифицированных сплавов; снижается опасность появления газовой и усадочной пористости, уменьшается вредное влияние железа и других примесей. Это позволяет допускать большее содержание железа в алюминиевых отливках, получаемых в кокилях, по сравнению с отливками в песчаные формы. Все это способствует повышению механических свойств отливок, их герметичности.

К о к и л и для мелких отливок из алюминиевых сплавов часто массив­ные, толстостенные. Такие  кокили имеют высокую стойкость и большую тепловую инерцию: после нагрева до рабочей тем­пературы они охлаждаются медленно. Это позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать тонкостенные отливки. Для отливок сложной конфигурации ис­пользуют кокили, имеющие системы нагрева или охлаждения отдельных частей, что даст возможность обеспечить направлен­ное затвердевание и питание отливок.

Положение отливки в форме должно способствовать ее направленному затвердеванию: тонкие части отливки распола­гают внизу, а массивные вверху, устанавливая на них прибыли и питающие выпоры.

Литниковая система должна обеспечивать спокойное,  плавное поступление расплава в полость формы, надежное улавливание окисных плен, шлаковых включении и предотвратить их образова­ние в каналах литниковой системы и полости кокиля, способст­вовать направленному затвердеванию и питанию массивных узлов отливки.

Используют литниковые системы с подводом расплава сверху, снизу, сбоку, комбинированные и ярусные (рис. 2 17, а).

Литниковые системы с верхним подводом для мелких  невысоких отливок типа втулок и колец (I, 1—3). Такие литниковые системы просты, позволяют достичь высокого коэффициента выхода годного, способствуют направленному затвердеванию отливок.

Литниковые системы с подводом расплава снизу используют для отливок корпусов, высоких втулок, крышек (II, 1-3). Для уменьшения скорости входа расплава в форму стояк делают зигзагообразным (II, 1), наклонным (II, 2). Для задержания шлака устанавливают шлакозадерживающие бобыш­ки Б (II, 1); для удаления первых охлажденных порций расплава, содержащих шлаковые включения, используют промывники П (II, 3).

Литниковые системы с подводом расплава сбоку через щелевой литник  (III, 1—3), предложен­ные акад. Л. А. Бочваром и проф. А. Г. Спасским, сохраняют ос­новные преимущества сифонной заливки и способствуют направ­ленному затвердеванию отливки, то есть температура залитого расплава в верхних частях отливок будет выше, чем в нижних. На практике используют несколь­ко вариантов таких систем. Стояки выполняют также наклонными или сложной формы, так называемые гусиные шейки. Эти стояки снижают скорость, исключают захват воздуха, образование шлаков и пены в литниковой системе, обеспечивают

    Рис. 2.17. Типы литниковых систем для алюминиевых и магниевых сплавов (а), принцип работы щелевой литниковой системы (б), сечения элементов литниковой системы (с).

плавное заполне­ние формы расплавом. При заливке крупных отливок обязатель­ным элементом литниковой системы является вертикальный канал, являющийся коллектором.

Расплав (рис. 2.17, б) из чаши 1 поступает в зигзагообразный стояк 2, а из него — в вертикальный канал 3 – «обратный стояк»  и вер­тикальный щелевой питатель 4. Соотношение площадей поперечных сечений элементов литниковой системы подбирают так, чтобы уровень расплава в форме во время ее заполнения был ниже уровня в канале 3; верхние порции расплава должны сливаться в форму и замещаться более горячим металлом. Размеры кана­ла 3 и питателя 4 назначают сообразно с толщиной стенки отливки 5; чтобы избежать усадочных дефектов в отливке, расплав в кана­ле 3 и питателе 4 должен затвердевать позже отливки. Недостаток литниковой системы - большой расход металла на систему и сложность отделения ее от отливки.

Литниковые системы с комбинированным подводом используют для сложных отливок (см. рис. 2.17, а IV, 1—3). Нижний питатель способствует спокойному заполнению формы, а верхний подает наиболее горячий расплав под прибыль, улучшая ее питающее действие.

Ярусные литниковые системы используют для улуч­шения заполнения формы тонкостенных сложных или мелких отливок (V, 1-3).

Расчет литниковых систем. Методы расчета литниковых систем при литье в кокиль аналогичны методам расчета в песчаные формы для соответствующих типов систем.

Размеры элементов литниковых систем для отливок из алюминиевых и магниевых сплавов определяют исходя из следующих положений: критерий Re для различных элементов литниковой системы и формы не должен превышать значений, гарантирующих минимальное попадание газов, окислов и неметаллических включений в отливку вследствие нарушения сплошности потока (гидродинамические условия литья); скорость движения расплава в форме должна обеспечивать ее полное заполнение без образования в отливке неслитин (тепловые условия литья).

Допустимые максимальные значения критерия  Re = 4u R_г/ ν для различных элементов обычных литниковых систем и формы по данным [8]:

стояк                       - 43500…48300

коллектор               - 28000…33800

питатель                 -  7800…5300

форма:   простая     -  2600…1350

   сложная     -    780,

где u – максимальное значение скорости расплава в соответствующем элементе, м/c;

R_г – гидравлический радиус элемента, равный F/П отношению площади поперечного сечения элемента F, м² к его периметру П, м.

ν – кинематическая вязкость расплава, м²/с.

            По величине Re для формы можно рассчитать максимально допустимую скорость подъема металла в форме u_max.

            Минимально допустимая скорость подъема металла в форме u_min может быть оценена по формуле Галдина Н.М.

= 

где  Н_отл – высота отливки в форме, см;

δ_отл – толщина стенки отливки, см;

Т_зал – температура заливки расплава, ˚С.

            Оптимальная скорость подъема металла в полости формы u_ф находится между этими значениями:

u_mах > u_ф >u_min   для тонкостенных отливок ближе к u_mах, для толстостенных к u_min.

            Выбрав значение u_ф можно определить необходимое время заливки:

                                   t_зал = Н_отл / u_ф, с.

            Далее по известной формуле гидравлического метода определяют площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы

= ,

где G – масса отливки с прибылями, кг;

ρ – плотность расплава, кг/ м³;

t_зал – время заливки формы, с;

g – ускорение свободного падения, м/ с²;

Н_р – расчетный напор, определяемый по известным формулам [4], м;

μ– коэффициент расхода, μ = 0,4…0,5 для нижнего подвода металла, 0,7…0,8 для ярусной системы, 0,56…0,67 для комбинированного способа подвода.

Минимальные значения μ принимают для пониженных температур заливки.

            На массивных частях отливок устанавливают прибыли, размеры которых определяют по общепринятым методикам [11].

            Из приведенных выше данных по коэффициенту Re следует, что для получения  качественных отливок скорость движения расплава должна убывать от сечения стояка к питателю. Поэтому для отливок из алюминиевых сплавов применяют расширяющиеся литниковые системы, где F_уз =f_с  с соотношением:

                         f_с  : f_к  : f_п   =  1  :  2  :  3   или   1  : 2 : 4,

где f_с, f_к, f_п – площади поперечного сечения стояка, коллектора, питателя соответственно.

Для крупных (50…70 кг) и высоких (750 мм) отливок f_с :f_к :f_п  = 1 :  3  : 4 или 1  :  3  : 5. Найдя площади поперечных сечений литниковой системы проверяют их на соответствие с критерием Re.

            При литье крупных и сложных отливок для определения размеров литниковых систем разных типов пользуются специальными методами [10].

            Технологические режимы литья назначают в зависимости от свойств сплава, конфигурации отливки и предъявляемых к ней требований.

            Состав и толщина слоя краски на поверхности рабочей полости кокиля назначают в соответствии с рекомендациями (см. Табл. 2.3). Для регулирования скорости отвода теплоты от отдельных частей  отливки толщину и свойства огнеупорных покрытий в разных частях кокиля часто делают различными. Для окраски в этом случае используют трафареты. Поверхности каналов литниковой системы и прибылей покрывают более толстым слоем красок с пониженной теплопроводностью.

            Температуру нагрева кокиля перед заливкой принимают руководствуясь данными табл.2.4.

Температуру заливки расплава в кокиль назначают в зависимости от химического состава и свойств сплава, толщины стенки отливки и ее размеров. Для силуминов типа АЛ2, АЛ4, АЛ9 ее принимают в пределах 700…750 ⁰C , для шароконтервальных сплавов типа АЛ 19, обладающих пониженной жидкотекучестью, в пределах  720…770 ⁰C.

            Продолжительность выдержки отливки в кокиле назначают с учетом ее размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры ~400 ⁰C.  Продолжительность охлаждения отливки до температуры  выбивки определяют расчетом по известным формулам [1,15] и окончательно корректируют при доводке технологического процесса.

        Отливки из магниевых сплавов.

        Литейные свойства. Магниевые литейные сплавы по сравнению с алюминиевыми обладают худшими литейными свойствами:

пониженной жидкотекучестью,
большой (1,2…1,5%) усадкой,
склонностью к образованию горячих трещин,
пониженной гер­метичностью,
высокой склонностью к окислению в жидком и твер­дом состоянии,
способностью воспламеняться в жидком состоянии.

        Магниевые сплавы имеют большой интервал кристаллизации, склонны к растворению газов и поэтому в отливках часто обра­зуются микрорыхлоты. Отливки из магниевых сплавов склонны к короблению при затвердевании и термической обработке.

        Наибольшее применение для литья в кокиль нашли сплавы МЛ5 и МЛ6 (системы Mg — А1 — Zn), МЛ12 (системы Mg—Zn — Zr), МЛ10 (Mg—Nd—Zr).

Влияние кокиля на свойства отливок. Пониженная жидкотекучесть сплавов вызывает необходимость за­ливать их в кокили при повышенной температуре, особенно при изготовлении тонкостенных отливок. Это приводит к повышению окисляемости сплава, вероятности попадания окислов в отливку, увеличению размеров зерна в структуре, ухудшению механических свойств отливки.

Для предотвращения горячих трещин в отливках, обусловлен­ных повышенной усадкой сплавов, необходимо осуществлять «подрыв» неподатливых металлических стержней или использо­вать песчаные стержни; модифицирование сплавов церием и вис­мутом повышает трещиноустойчивость сплавов.

Положение в кокиле отливки из магниевого сплава име­ет особенно важное значение для направленного ее затвердевания и питания. Для питания отливки обязательно используют верхние (прямые) или боковые (отводные) прибыли;  чтобы улучшить  работу прибыли их выполняют в стержневых, асбестовых или керамических вставках.

Литниковые системы для магниевых сплавов расширяющиеся:

        f_c:f_k:f_п = 1:2:3. Для крупных и сложных отливок f_c:f_k:f_п = 1:4:6.

Размеры элементов литниковых систем определяют, пользуясь формулами (2.2), (2.3) и зависимостями коэффициентов расхода, приведенными выше для алюминиевых сплавов. Оптимальная скорость подъема металла в полости формы Uф можно оценить по экспериментальной формуле Топоркова В.Д.:

lg u_ф = 1,874 – 0,3924 lg V – 0,393 lg δ_отл + 1,039 lg h_отл, мм/с    (2.4)

где  V – объем отливки, мм³;
δ_отл – средняя толщина стенки отливки, мм;
h_отл  - высота отливки с прибылями, мм.

            Формула пригодна для нижней литниковой системы. Имеются подобные зависимости для других типов систем. Объем прямой или отводной прибыли опре­деляют из соотношения V_пp=(2¸2,5) V_n.о, где V_n.o—объем пи­таемого узла отливки. Способы подвода расплава в кокиль и кон­струкции литниковых систем такие же, как и для алюминиевых сплавов (см. рис. 2.17). Особое внимание следует обращать на рассредоточенный подвод расплава в рабочую полость. Это вызва­но пониженной жидкотекучестью магниевых сплавов и их малой теплопроводностью. Последнее свойство при сосредоточенном под­воде приводит к замедленному охлаждению отливки в месте под­вода питателя и образованию в этом месте усадочных дефектов — пористости, рыхлот, трещин.

Технологические режимы литья  магниевых сплавов в кокиль назначают с учетом их литейных свойств, конфигурации отливки и. предъявляемых к ней требований.

Состав и толщину краски рабочей полости кокиля принимают по рекомендациям таблицы 2.3. Для устранения окисления и. загорания сплава при заливке рекомендуется покрывать по­верхность кокиля и кромки заливочной чаши серным цветом, кото­рый, сгорая, создает защитную среду вокруг отливки.

Температуру нагрева кокиля перед заливкой назна­чают в пределах, указанных в таблице 2.4.

Температура заливки магниевых сплавов зависит от химического состава, но обычно на 100…150 ⁰С выше линии лик­видуса, что вызвано их пониженной жидкотекучестью. Обычно температура заливки составляет 700…750 ⁰C  для тонкостенных отливок и 650…700 ⁰C для массивных, толстостенных.

Отливки из медных сплавов

        Литейные свойства. Литьем в кокиль изготовляют отливки из латуней, бронз, а также чистой меди.

Латуни имеют обычно небольшой интервал кристаллизации, хорошую жидкотекучесть, но большую усадку: 1,5…2,5% в зави­симости от химического состава. Латуни мало склонны к образо­ванию усадочной пористости, но, как и все медные сплавы, ин­тенсивно растворяют водород, особенно кремнистые латуни, отлив­ки из которых часто поражаются газовой пористостью.

Бронзы оловянные имеют хорошую  жидкотекучесть, повы­шенную усадку (1,4…1,6%), большой интервал кристаллизации, а потому и повышенную склонность к образованию усадочной пористости в отливках. Алюминиевые бронзы имеют небольшой интервал кристаллизации, большую усадку (1,7…2,5%); отливки из них получаются плотными, но они склонны к образованию окисных плен из-за повышенной окисляемости содержащегося в них алюминия. Плены, попадающие в отливку, снижают ее механиче­ские свойства и герметичность. Кремнистые бронзы, аналогично кремнистым латуням, склонны к образованию газовой пористости.

Свинцовые бронзы склонны к ликвации, ухудшающей свойства отливок.                                               

Влияние кокиля на свойства отливок. Высокая скорость охлаж­дения и затвердевания при литье в кокиль благоприятно влия­ет на качество отливок: повышаются их механические свойства, герметичность, плотность, улучшается структура. Повышение скорости охлаждения способствует приближению характера за­твердевания широкоинтервальных сплавов к последовательному. Поэтому, например, отливки из оловянных бронз в кокиль имеют большую плотность, чем при литье в песчаные формы. Отливки из кремнистых латуней и бронз меньше поражены газовой порис­тостью, так как высокая скорость охлаждения расплава препят­ствует выделению газов из раствора. Повышенная скорость за­твердевания отливок из свинцовых бронз уменьшает ликвацию, способствует измельчению включений свинца, что повышает ан­тифрикционные свойства отливок.

Отливки из медных сплавов при литье в кокиль часто поражены трещинами. Это затрудняет полу­чение в кокилях сложных тонкостенных отливок. Главная мера предупреждения этих дефектов — хорошее раскисление и рафини­рование сплавов — освобождение, их от окислов, сильно влияю­щих на трещиноустойчивость сплавов.

Положение отливки в кокиле должно обеспечивать направленное затвердевание и питание ее при усадке. Поэтому располагают массивные ее части вверху и на них устанавливают прибыли.

        Литниковая система (рис. 2.18) для медных сплавов должна обеспечивать плавное заполнение формы и питать отливку в процессе се затвердевания. Поэтому литники делают большого сечения, одновременно выполняющими функции прибылей. Между стояком и питателем устанавливают питающие бобышки Б, в ко­торых происходит также частичное шлакозадержание.

Рис. 2.18. Литниковые системы для медных сплавов: а – заливка сверху; б; в – заливка снизу; Б – питающая бобышка.

        Для отли­вок из алюминиевых, марганцевых и кремнистых бронз используют нижний подвод расплава через зигзагообразные и наклонные стояки (рис. 2.18, б, в), шлакоуловители и плоские щелевидные питатели. Тонкостенные мелкие отливки заливают сверху (рис. 2.18, а), обычно с подводом расплава в питающую бобыш­ку Б. Для отливок из медных сплавов применяют как расширяю­щиеся, так и суживающиеся литниковые системы. Для сплавов, склонных к образованию плен (алюминиевых, марганцевых бронз), используют расширяющиеся литниковые системы (f_п:f_л.х:f_с=3:2:1), а для латуни — суживающиеся (f_п:f_л.х:f_с =1:2,5:3,5).

Размеры элементов литниковой системы определяют, пользуясь известным гидравлическим методом расчета по формуле (2.3)  [10].

Технологические режимы назначают в зависимости от литейных свойств сплава, конфигурации отливки и требований к ней.

В состав красок рабочих поверхностей кокилей вводят вещества, способные при взаимодействии с расплавом испаряться и газифицироваться с образованием восстановительной среды, предотвращающей окисление расплава. Обычно это масла, графит, а также органические лаки, термореактивные смолы. Такие покрытия наносят на поверхность кокиля перед каж­дой заливкой или через две-три заливки.

Температуру нагрева кокиля перед заливкой назна­чают по данным таблицы 2.4. Для получения отливок высокого качест­ва из свинцовых бронз необходимо обеспечить высокую скорость затвердевания. Это достигается охлаждением кокилей водой, использованием для кокилей высокотеплопроводных материалов.
        Температура заливки медных сплавов зависит от хими­ческого состава и конфигурации отливки.
        Оловянные бронзы заливают при температурах 1150…1200 ⁰C; алюминиевые бронзы — при 1100…1150 ⁰C.
        Кремнистые латуни заливают при температурах 1000…1050 ⁰C, свинцовые латуни — при 1000…1100 ⁰C.
        Массивные отливки заливают при температурах, близких к нижнему пределу рекомендованных, тонкостенные — к верхнему.
        Температуру выбивки отливок из кокилей назначают в зависимости от химического состава сплава, толщины стенки отливки и ее конфигурации.

        Финишные операции и контроль отливок из цветных сплавов.

        Отливки из алюминиевых, магниевых, медных сплавов контро­лируют дважды: до отрезки литниковой системы и прибылей (предваритель­ный контроль) и после. Литниковую систему и прибыли отрезают ленточными и дисковыми пилами, а в массовом производстве — на специальных станках. От мелких отливок из латуней их часто отделяют в штампах на прессах. При отрезке литниковой системы от отливок из магниевых сплавов должны быть приняты особые меры для удале­ния стружки, способной к самовозгоранию. Режимы термической обработки назначают, руководствуясь химическим составом, кон­фигурацией отливки и требованиями технических условий. После этого проводят повторный контроль отливок,  проверяя их соответ­ствие требованиям технических условий.

            Дефекты отливок из цветных сплавов и меры их предупреждения

        Общие характерные дефекты отливок при литье в кокиль следующие:

1) недоливы и неслитины при низкой температуре расплава и кокиля перед заливкой, недостаточной скорости залив­ки, большой газотворности стержней и красок и плохой вентиляции кокиля;

2) усадочные дефекты (раковины, утяжины, пористость) из-за  недостаточного питания массивных узлов отливки, чрезмерно высокой темпе­ратуры расплава и кокиля; местного перегрева кокиля, нерацио­нальной конструкции литниковой системы; трещины появляются вследствие несвоевременного подрыва металлического стержня или вставки, высокой температуры заливки, нетехнологичной кон­струкции отливки;

3) шлаковые включения образуются при ис­пользовании загрязненных шихтовых материалов, недостаточном рафинировании сплава  перед заливкой, неправильной работе литниковой системы;

4) газовая пористость образуется при нарушении хода плавки (использование загрязненных влагой и маслом шихт, чрезмерно высокого перегрева, недостаточного рафинирования или раскисления сплава).

Специфические дефекты отливок из магние­вых сплавов — это дефекты усадочного происхождения — пористость, трещины, рыхлоты,— обусловленные широким темпе­ратурным интервалом затвердевания этих сплавов. Для устране­ния этих дефектов требуется доводка и точное соблюдение техно­логических режимов — температуры расплава и кокиля, краски и др. Часто отливки из магниевых сплавов вследствие плохой работы литниковой системы поражены шлаковыми включениями, что приводит к коррозии отливки при ее эксплуатации и хранении. Такие дефекты устраняют тщательной доводкой литниковой системы и процесса плавки.

Специфические дефекты отливок из медных сплавов следующие: газовая пористость при плохом рафини­ровании и очистке сплава от шлаковых частиц; вторичные окисные плены при литье алюминиевых бронз вследствие разделения потока расплава на струи и окисления его в форме; трещины из-за плохого раскисления сплавов при плавке.

Отливки из чугуна

Литейные свойства. Серые чугуны обладают хорошими литей­ными свойствами: высокой жидкотекучестью, небольшой (до 1%) усадкой, незначительным влиянием газосодержания на механи­ческие свойства, достаточно высоким сопротивлением образова­нию горячих трещин, малой склонностью к образованию усадочных раковин и пористости. Литейные свойства чугуна существенно зависят от его химического состава. С увеличением содержания углерода жидкотекучесть доэвтектических чугунов повышается, а заэвтектических уменьшается. При увеличении содержания кремния и фосфора жидкотекучесть чугуна  повышается, а мар­ганец и сера влияют несущественно.

        Линейная усадка чугунов зависит от химического состава и скорости охлаждения: перлитно-ферритные чугуны (П + Ф + Гр) имеют усадку 0,7…0,9%, перлитные чугуны 1,1…1,15%, белые 1,65…1,75%.

Трещиноустойчивость чугунов возрастает с повышением содержания углерода и кремния; увеличение содержания серы снижает трещиноустойчивость чугунов; увеличение содержания марганца до 0,9% повышает трещиноустойчивость, а при даль­нейшем увеличении его содержания вероятность появления трещин возрастает. Содержание в чугуне 0,2% фосфора резко увеличивает опасность появления трещин.

Свойства отливок. Заполняемость кокилей чугуном, как и другими сплавами, ниже, чем песчаных форм. Заполняемость увеличивается с повышением температуры кокиля, увеличением толщины огнеупорного покрытия, уменьшением теп­лопроводности его материала. Закономерности влияния этих  фак­торов известны из общей теории формирования отливок , [1].

Линейная усадка чугунов при литье в кокиль больше, чем при литье в песчаную форму. Однако по сравнению с другими сплавами усадка чугуна меньше, что позволяет изготовлять из него широкую номенклатуру отливок в кокилях.

Чугунные отливки, полученные в кокилях, меньше поражены газовыми раковинами, чем отливки, полученные в песчаных фор­мах, так как вследствие высокой скорости охлаждения металла в кокилях газы не успевают выделяться из раствора. Однако при неправильной конструкции вентиляционной и литниковой системы, нарушениях при окраске кокилей и плавке могут образоваться газовые дефекты в отливке.

Чугун в большей степени, чем другие сплавы, способен изме­нять структуру в зависимости от скорости охлаждения и затвер­девания отливки. Поэтому, управляя скоростями охлаждения чугуна, можно получать отливки с любой структурой. Большое влияние на структуру чугуна оказывает также его химический состав. От структуры чугуна зависят его механические свойства, износостойкость, герметичность, обрабатываемость. Повышение скорости охлаждения отливки при литье в кокиль уменьшает количество и размеры графитных включений, увеличивает коли­чество перлита и уменьшает его зерно, что повышает механиче­ские и другие служебные свойства отливок.

Однако высокая скорость охлаждения может привести к образованию отбеленного поверхностного слоя в отливке. В этом слое углерод почти полностью находится в виде цементи­та — химического соединения Fе₃С. Такая структура обладает вы­сокой твердостью. Отливки с отбеленной поверхностью трудно обрабатываются, но обладают высокой износостойкостью. Их применяют обычно без механической обработки или после шли­фования, например, мелющие тела для дробильно-размольного оборудования, валки для прокатки металлов, помола и т. д. Чугун­ные отливки с отбеленным поверхностным слоем, которые необхо­димо обрабатывать резанием, подвергают термической обработ­ке — графитизирующему отжигу для устранения отбела.

Отжиг отливок требует допол­нительного оборудования, энергозатрат, удлиняет технологи­ческий цикл, поэтому получение отливок из чугуна с заданной структурой в кокилях является одной из важнейших проблем этого способа литья. Исследования и производственный опыт показывают, что основными направлениями решения этой проблемы являются: правильный выбор химического состава чугуна и способов его модифицирования; снижение скорости охлаждения чугуна путем повышения начальной температуры кокиля, нанесения на его поверхность облицовок и красок, создающих термические сопротивление переносу теплоты от отлив­ки к кокилю.

Для предотвращения отбела повышают содержание углерода и кремния в чугуне. Однако содержание кремния должно быть не более 2,5%, так как при более высоком его содержании снижа­ется жидкотекучесть, в структуре отливок появляются силико-карбиды. Уменьшение глубины отбела может быть достигнуто модифицированием чугуна ферросилицием, силикокальцием. Наи­лучшими являются комплексные модификаторы, вводимые в коли­честве 0,2…0,3% массы чугуна, например ФЦМ-5. Рекомендуемые составы чугунов для отливок в кокиль и режимы модифицирова­ния приведены в таблице 2.5.

Связь между химическим составом, структурой, механическими свойствами и скоростью охлаждения выражается обычно струк­турными диаграммами. Одна из таких структурных диаграмм предложена проф. А. И. Вейником на основе исследований проф. Г. Ф. Баландина (рис. 2.19). Параметром процесса при построении структурной диаграммы является объемная или линейная ско­рость U затвердевания отливки.

* В плавильную печь вводят 0,1 % коксика, модификатор вводят в разли­вочный ковш.

        В правой части диаграммы представлена зависимость С_св/С_об (где С_св - содержание связанного углерода, C_об — общее содержание углерода) от объемной скорости затвердевания и суммарного содержания C+Si. Заданному относительному содер­жанию связанного углерода и сумме C+Si отвечает определенная скорость затвердевания отливки, которая должна быть обеспечена технологическими средствами.

В левой части диаграммы относительное количество связанного углерода выражено через общее, количество его и твердость отлив­ки НВ.         Штриховые линии на диаграмме позволяют по твердости и общему количеству углерода определять прочность чугуна на разрыв σ_в и изгиб σ_изг.

Если заданы прочностные свойства чугуна и необходимо выбрать технологические режимы для их получения, то идут от левой части диаграммы к правой.

С помощью этой же диаграммы по заданной технологии можно определить прочност­ные свойства чугуна.

Требуемая скорость затвердевания отливки может быть обеспечена выбором соответствующих параметров кокиля и его облицовки.

При литье в массивный окрашенный кокиль скорость затвердевания отливки определяют но формуле:

U=dR/dt=b(T_кр-T_ф)/(rL)           (2.5)

где Т_кр—температура кристаллизации сплава; Т_ф — начальная температура кокиля; ρ — плотность материала отливки; L — удельная теплота кристаллизации сплава. Значение  b  рассчитывают по формуле:

b=l_кр/e,

где e—толщина слоя краски на рабочей поверхности кокиля, Т_кр — теплопроводность краски.

                Пример. Пусть требуется, чтобы отливка из чугуна имела s_в=245 MПа, HB240. На пересечении прямых, проведенных из точек, соответствующих значениям s_в и HB на левом поле диаграммы (см. рис. 2.19). находим, что эти значения соответствуют чугуну с общим содержанием углерода 3,5…3,6% (штри­ховые линии) и отношению C_св/C_об=0,26 (на правой части диаграммы). Содер­жание кремния в чугуне определяют с учетом того, что при литье в кокиль интен­сивность охлаждения отливки выше, чем в песчаной форме, поэтому и содержание кремния принимают более высоким для получения одинаковой структуры.

Рис. 2.19. Структурная диаграмма для серого чугуна при литье в кокиль.

Принимаем, что при рассматриваемом случае сумма C+Si должна составлять 5.5%, тогда скорость затвердевания (см. правое поле диаграммы) должна быть U»0,001 м/с (1 мм/с). Из формулы (2.5) при U=0.001 м/с; T_кр=(Т_L+T_s)/2= =1498 К; r=7200 кг/м³; L=263 Дж/кг; T_ф=598 К (325 ⁰C)(см. рекомендации таблицы 2.4) находим b=2120 Вт/(м³К).

Состав краски, которой будет покрыта рабочая поверхность кокиля, содер­жит 15% пылевидного кварца, 5% жидкого стекла и 80% воды и имеет тепло­проводность l_пр==0,4б7 Вт/(мК). С учетом этого из (2.6) находим толщину покрытия формы, обеспечивающую требуемую скорость затвердевания:

e=l_кр/b » 0,0002 м » 0,2 мм.

        Литниковые системы для литья чугуна в кокиль бывают с верх­ним (рис. 2.20, а), нижним (рис. 2.20, б), комбинированным под­водом и подводом сбоку (рис. 2.18, б). В практике наибольшее применение получили литниковые системы с подводом сверху. Это уменьшает тепловые потери на пути движения расплава в полости кокиля, повышает его стойкость, сокращает расход металла на литники и создает условия для направленного затвердевания отливки.

    Рис. 2.20. Литниковые системы для чугуна: а – верхняя; б – боковая; в – нижняя.

Для чугунных отливок обычно используют суживающиеся (запертые) от стояка к питателю литниковые системы.

Площадь поперечного сечения питателя f_п определяют по формуле (2.3), принимая коэффициент расхода μ = 0,4…0,5 (нижняя литниковая система).

Время заливки можно оценить по формуле:

            t_зал  =  А·δ ^m ·Gⁿ,

где G – масса отливки, кг; δ – толщина стенки, мм.

Значения постоянных для нижней системы  А= 1,4; m =n =1,3.

Соотношение площадей остальных элементов литниковой системы:

f_п : f _л.х.: f_с  = 1 : 1,15 : 1,25,

где f _л.х – площадь поперечного сечения литникового хода, а f_с – стояка.

Технологические режимы литья назначают из условий получе­ния отливок без неслитин, неспаев, усадочных дефектов, С задан­ной структурой/и механическими свойствами.

Состав огнеупорных красок оказывает большое влияние на формирование структуры чугунных отливок. Наиболее широко используют покрытия, состав которых приведен в таблице 2.3.

Температуру кокиля назначают в соответствии с реко­мендациями таблицы 2.4, при этом следует учитывать, что превыше­ние температуры кокиля по сравнению с рекомендуемой приводит к снижению его стойкости.

Температура заливки чугуна в кокиль составляет обычно 1300…1350 ⁰C, так как повышение температуры заливки снижает стойкость кокиля. Температуру заливки назначают в зависимости от толщины стенки отливки.

Температура выбивки отливки из кокиля обычно нахо­дится в пределах 600…1000 ⁰C.
 

Финишные операции, контроль и термическая обработка отли­вок.

Контроль качества отливок проводят в соответствии с требованиями технических условий. Первичный контроль — это внешний осмотр.          Отливки без видимых внешних дефектов под­вергают очистке и отбивке литников.

        Термическую обработку чугунных отливок обычно выполняют с целью устранения отбела и ферритно-графитной эвтектики, а также для уменьшения внутренних напряжений, улучшения механических свойств.

Отжиг для устранения отбела состоит в нагреве отливок до 850…950 ⁰C, выдержке 2…4 ч и охлаждении на воздухе. Для уменьшения внутренних напряжений отливки нагревают до 500…600 ⁰C, выдерживают 2…8 ч (в зависимости от толщины стенки и массы отливки) и охлаждают с печью со скоростью 20…50 ⁰C/ч до 250 ⁰C.

Дефекты отливок и меры их предупреждения. Наиболее харак­терными дефектами чугунных отливок в кокиль являются: неслитины и недоливы вследствие недостаточно высокой температуры кокиля или заливаемого чугуна, а также большой протяжен­ности литниковых каналов или недостаточной площади их попе­речного сечения; трещины, вызванные нетехнологичной конст­рукцией отливки, местным перегревом кокиля, заливами металла по поверхностям сопряжения частей кокиля; газовые раковины, обусловленные недостаточной вентиляцией кокиля, повышенной газотворной способностью огнеупорного покрытия или песчаных стержней, повышенным газосодержанием чугуна; несоответствие структуры заданной вследствие отклонения химического состава чугуна, температуры кокиля, нарушений в составе, толщине и ре­жимах нанесения огнеупорного покрытия кокиля.

Особенности изготовления в кокилях отливок из высокопрочного чугуна.

        Литейные свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом имеют ряд особенностей: линейная усадка его равна 1,17…2,0%, т. е. больше, чем у серого чугуна, поэтому для пита­ния массивных узлов отливки используют питающие бобышки и прибыли. Однако предусадочное расширение его в 2…3 раза больше, чем у серого чугуна, что снижает вероятность обра­зования в отливках горячих трещин.                 Высокопрочные чугуны склонны к образованию холодных трещин. При модифицировании магний из модификатора и сера, содержащаяся в чугуне, образуют сульфиды магния, вследствие чего в структуре отливки появляются «темные пятна». Они отрицательно влияют на служебные харак­теристики металла. Для их устранения понижают содержание серы в чугуне, обрабатывая его флюсами (криолитом, плавико­вым шпатом и т. д.). Высокопрочные чугуны после модифици­рования магнием обладают повышенной окнсляемостью.

        Пленки окислов могут попадать в отливку и ухудшать ее механические свойства. Эти особенности литейных свойств высокопрочных чугунов учитывают при назначении технологических режимов литья.

        Литниковые системы должны обеспечивать плавное заполне­ние формы, хорошее отделение неметаллических включений, пита­ние массивных узлов отливки. Используют подвод расплава свер­ху, снизу и сбоку. Рациональным считают подвод через питающую бобышку или прибыли, что улучшает их питающее действие. Литниковая система должна быть тормозящей. Размеры литниковой системы определяют по формуле (2.3), принимая коэффи­циент расхода μ = 0,18…0,39, т. е. сечения питателей для отливок из высокопрочного чугуна должны быть большими, чем для отли­вок из серого чугуна.

Соотношение площадей поперечного сечения элементов литниковых систем:

        без шлакоуловителя f_п :  f_с= 1,0 : 1,1;
        с шлакоуловителем площадью поперечного сечения f_шл, f_п : f_шл : f_с =  1 : (1,2¸1,4) : 1,1.

        Температура заливки чугуна в кокиль 1570…1610 К.

Прибыли и питающие бобышки рекомендуется выполнять в песчаных стержнях. Размеры прибыли или бобышек определяют по известным методам [10,11].

Термическая обработка отливок из высокопрочного чугуна.

Отжиг отливок из чугуна с шаровидным графитом проводят для снижения внутренних напряжений: нагрев до 550…650 ⁰C и выдержка 2…6 ч в зависимости от конфигурации и тол­щины стенки отливки. Нормализацию проводят для получения перлитной структуры: нагрев до 900…950 ⁰C, выдержка 1…3 ч и охлаждение на воздухе. Для получения высоких механических свойств и пластичности проводят изотермическую закалку: нагрев до 850 ⁰C, выдержка 2,0…2,5 ч и охлаждение в масле, при 300…350 ⁰C.

Отливки из стали

Литейные свойства сталей. Стали обладают низкими литейны­ми свойствами: плохой жидкотекучестыо, большой (до 2%) усад­кой, склонностью к образованию раковин, рыхлот и трещин в от­ливках. Температура их заливки значительно выше, чем темпера­тура заливки серого чугуна. Все это осложняет технологический процесс литья в кокиль. Обычно в кокилях отливают углеродистые стали 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, а также некоторые легированные стали, например 110Г13Л, 5ХНВЛ и др.

Особенности технологии литья стали в кокиль обусловлены ее плохими литейными свойствами. Основное требование к техноло­гии заключается в создании условий направленного затвердевания и питания усадки отливки. Это достигается рациональной конст­рукцией отливки, которая должна быть простой конфигурации с равномерной толщиной стенок, не иметь выступающих частей, тормозящих усадку отливки; рациональной конструкцией литниковопитающей системы, которая должна создавать минимальные тепловые и гидравлические потери на пути движения жидкой стали в полость кокиля. Поэтому целесообразно использовать подвод металла сверху, через прибыли, совмещая по возможности прибыль и стояк. Прибыли выполняют только в песчаных стержнях или обеспечивают хорошую тепловую изоляцию прибылей. Лит­никовые каналы должны быть покрыты достаточно толстым слоем огнеупорной облицовки, во избежание охлаждения жидкой стали и чрезмерного нагрева кокиля. Температура кокиля не должна пре­вышать данных, указанных в таблице 2.4, так как при большой температуре снижается его стойкость, а также и пластические характеристики металла от­ливки. Углеродистые стали, с содержанием 0,2…0,4% углерода, заливают при температуре 1450…1500 ⁰C.  Стойкость кокиля су­щественно зависит от продолжительности выдержки в нем отливок. Поэтому стальные отливки стремятся выбивать из кокиля сразу же после затвердевания.

Наибольший эффект от литья в кокиль достигается при изго­товлении отливок с повышенными требованиями к их свойствам.

        Технология литья в облицованные кокили

Поиски путей регулирования теплового режима взаимодейст­вия отливки и кокиля, защиты кокиля от воздействия высоких температур при заливке чугуном и сталью привели к созданию в нашей стране нового процесса литья — литье в облицованные кокили.

Способ  литья в облицованный кокиль предполагает нанесение достаточно толстого (4…6 мм), соизмеримого с толщиной стенки отливки, слоя облицовки из дисперсных материалов на рабочей поверхности кокиля, что позволяет резко повысить тер­мическое сопротивление переносу теплоты от отливки к стенке кокиля, снизить скорость ее охлаждения и температуру рабочей поверхности кокиля. Использование этого способа позволило га­рантированно устранить отбел у чугунных отливок, а также ре­шить проблему стойкости кокиля при изготовлении отливок из черных сплавов.

В качестве материала для облицовочного слоя используют формовочные смеси повышенной текучести: сыпучие на термотвердеющем связующем или холоднотвердеющие, а также жидкоподвижные на самотвердеющем или термотвердеющем связующем.

По существу этот способ примыкает к способам литья в разовую разъемную форму, так как облицовочный слой смеси, контактирующий с отливкой, удаляется из кокиля после извлечения отливки и наносится вновь перед следующей заливкой. Последовательность технологических операций для наиболее распространенной разновидности процесса – литья в кокиль, облицованный сыпучей термотвердеющей смесью, приведена на рис. 2.21.  Для нанесения облицовки на рабочую поверхность кокиля  используют модельную плиту 2 с металлической моделью отливки; кокиль устанавливают на мо­дельную плиту по центрирующим штырям так, чтобы между по­верхностями кокиля и модели образовался зазор 3, равный тол­щине облицовки (рис. 2.21, а). Кокиль и модельную плиту предва­рительно нагревают до 200…220 ⁰C.

    Рис. 2.21. Последовательность изготовления отливки в облицованном кокиле: а – нагрев кокиля;  б – нанесение  облицовочного слоя; в – удаление модели; г – сборка и заливка кокиля; д – удаление отливки; е – очистка кокиля.

        Для лучшего схватывания облицовки с поверхностью кокиля его рабочую полость не обра­батывают, чтобы она осталась шероховатой. Для лучшего отде­ления модели отливки от облицовки поверхность модели покры­вают разделительной смазкой СКТ или СКТР. После нагрева кокиль подают на позицию задува оболочковой смеси (рис. 2.21, б). Эта операция осуществляется на пескодувных машинах. Для оболочки чаще всего используют сыпучую термотвердеющую песчано-смоляную смесь с содержанием 2,0…2,5 % фенол-формальдегидного связующего. После задува смеси в пространство между кокилем и моделью смесь отверждается теплотой оснастки и кокиль с облицовкой снимают с модель­ной плиты (рис. 2.21,в). 

        Для вывода воздуха из пространства между моделью и кокилем, в последнем выполняют вентиляционные каналы.

Аналогично наносят облицовку на вторую половину кокиля. Затем кокиль собирают, устанавливая стержни, которые могут быть обычными или оболочковыми. После заливки расплава (рис. 2.21, г), затвердевания и охлаждения отливки кокиль рас­крывают и отливку удаляют (рис. 2.21, д). Одновременно частично удаляется часть облицовки. Перед следующим циклом рабочую поверхность кокиля тщательно очищают от остатков оболочки (рис. 2.21, е): из отверстий вдува смесь удаляют штырями-тол­кателями, а с рабочей поверхности — сжатым воздухом.

Особенности формирования отливок в облицованных кокилях заключаются в следующем.

1. Большая по сравнению с обычными облицовками и краска­ми толщина песчано-смоляной облицовки позволяет существенно снизить скорость охлаждения расплава, что важно, например, при изготовлении отливок из серого чугуна. Толщину слоя облицовки можно делать различной, изменяя зазор между кокилем и мо­делью, а значит, можно регулировать скорость охлаждения расплава и затвердевания отливки в различных ее местах — получать отливку с дифференцированными свойствами.

2. Деформация облицовки, имеющей жесткую металлическую опору — кокиль, весьма мала. Это способствует сохранению характерных для кокиля, повышенных точ­ности отливок,  плотности чугунных отливок.

3. Песчаная облицовка придаст жесткому кокилю некоторую податливость, поэтому в отливках  уменьшаются внутренние напряжения, коробление и соответственно дополнительно повышается точность отливок. Вместе с тем толстая облицовка на поверхности кокиля улучшает условия его работы: большое термическое сопротивление облицовки снижает температурное воздействие на кокиль, благо­даря чему уменьшаются коробление кокиля, повышается его стойкость.

Указанные особенности формирования отливки и работы коки­ля обусловливают преимущества этого технологического процесса.

К недостаткам его следует отнести повышенную слож­ность и стоимость оснастки, трудности переналадки специального оборудования, ограниченные размеры кокилей и соответственно отливок.

Указанные преимущества и недостатки определяют рациональ­ную область использования литья в облицованные кокили: вслед­ствие повышенной сложности и стоимости оснастки, трудностей переналадки оборудования целесообразно использовать этот процесс в массовом и крупносерийном производстве отливок из чугуна и стали массой до 200 кг.