Проектирование и производство литых заготовок - часть 36

118

для форм, получаемых по выплавляемым моделям (с органическим и без орга-
нических растворителей [25]). 

Двухслойные  керамические  формы  используют  как  за  рубежом,  так  и  в 

Российской Федерации. Например, в Японии этим методом отливают штампы 
из чугуна для штамповки кузова автомобиля [26]. Размерная точность отливок 
при  этом  соответствует 13 квалитету,  а  параметр  шероховатости  поверхности 
достигает 

R

a

 = 2,5…1,25 мкм.  

Преимущества литья в керамические формы: широкая номенклатура отли-

вок;  использование  простой  оснастки;  как  правило,  отсутствие  при  изготовле-
нии  форм  специальных  средств  уплотнения,  ставят  процесс  в  ряд  прогрессив-
ных способов литья. 

Литье  в  керамические  формы  используется  в  автомобильной,  инструмен-

тальной,  приборостроительной,  авиационной  и  станкостроительной  промыш-
ленности, в сельскохозяйственном машиностроении. 

Некоторые  отливки  невозможно  получить  без  применения  керамических 

форм и стержней (например, лопатки турбин с тонкими каналами большой про-
тяженности, элементы волноводов, колеса турбин и т.д.). Этот метод оправдал 
себя при изготовлении металлооснастки в инструментальном производстве (ко-
вочные и обрезные штампы, пуансоны для штамповки металла, пластмасс и ре-
зины, пресс-формы для металла, стекла и пластмасс, модельные плиты для обо-
лочкового литья, элементы кокилей, стержневой и модельной оснастки). 

 

4.5.2. Технико - экономические показатели производства отливок. 

По  данным  российских [27] и  зарубежных  исследователей  поля  допусков 

на размеры отливок укладываются в пределы 5 – 9 классов по ГОСТ 26645 – 85 
(табл. 4.22). 

Степень  коробления  определяется  по  ГОСТ 26645 – 85 и  соответствует 

значениям табл. 3.13. 

Степень  точности  поверхностей  и  классы  точности  массы  отливок  соот-

ветствуют значения табл. 4.15; табл. 4.16. 

Соответствие между шероховатостью и степенями точности поверхностей 

отливок представлено в табл. 4.23.  

Для  литья  в  керамические  формы  при  изготовлении  облицовочного  слоя 

используют  такие  же  материалы,  что  и  для  литья  по  выплавляемым  моделям: 
этилсиликат  и  огнеупорные  материалы.  Однако  расход  их  значительно  выше, 
чем в оболочковых формах по разовым выплавляемым моделям. Повышенный 
расход дорогостоящих  материалов  является причиной высокой стоимости 1 т 
годного литья. Ориентировочная стоимость отливок массой 75…150 кг из серо-
го чугуна 6000…7000 руб., из стали 7000…7500 руб. за тонну. 

Высокая  стоимость  данного  вида  литья  требует  критического  подхода  к 

выбору  номенклатуры  деталей.  Литье  в    керамические  формы  следует  приме-
нять в случаях, когда требуется: значительно сократить механическую обработ-
ку данной детали; получить точную крупногабаритную отливку с качественной 
поверхностью  значительной  массы,  изготовление  которой  литьем  по  выплав-

119

ляемым  моделям  затруднительно;  получить  незначительную  серию  отливок, 
для которых экономически не выгодно изготовлять дорогостоящую модельную 
оснастку; выполнить срочный заказ на изготовление детали. 

 

Таблица 4.22. 

Классы размерной точности, допуски и припуски.

 

Отливки точности 

повышенный 

нормальный 

пониженный 

Интервал 

номинальных 

размеров, мм 

Класс 

точно-

сти 

Допуск 

разме-
ра  от-
ливки, 

мм 

Класс 

точно-

сти 

Допуск 

разме-
ра  от-
ливки, 

мм 

Класс 

точно-

сти 

Допуск 

разме-
ра  от-
ливки, 

мм 

Припуски 

на обра-

ботку, мм 

30 – 50 
50 – 80 

80 – 120 

120 – 180 
180 – 260 
260 – 360 
360 – 500 

5 
5 
5 
5 
5 
7 
7 

0,34 
0,40 
0,46 
0,53 
0,60 
1,35 
1,56 

7 
7 
7 
7 
7 
8 
8 

0,62 
0,74 
0,87 
1,00 
1,15 
2,20 
2,50 

8 
8 
8 
8 
8 
8 
9 

1,00 
1,20 
1,40 
1,60 
1,90 
2,30 
2,80 

0,8 – 1,4 
1,0 – 1,6 
1,2 – 1,7 
1,3 – 1,8 
1,5 – 2,0 
2,2 – 3,2 
2,5 – 3,5 

Примечание:  меньшее  значение  припуска  назначается  для  отли-

вок, выполненных по наименьшему классу точности, большее – соответ-
ствует наибольшему классу точности. 

 

 

Таблица  4.23. 

Шероховатость поверхностей отливок. 

Значение шероховатости для степеней точности поверхности  

отливок 

Шерохова-

тость поверх-

ности 

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 

Среднее ариф-

метическое  

отклонение  

профиля Ra, 

мкм, не более 

3,2 4,0 5,0 6,3 8,0 10,0 12,5 16,0 20,0 25,0 32,0

 

 

Контрольные вопросы 

 

1. 

Как  осуществляется  литье  в  керамические  формы  по  постоянным 

моделям? 

2. 

Каковы  технико-экономические  показатели  литья  в  керамические 

формы по постоянным моделям? 

3. 

Для  получения  каких  отливок  применяется  литье  в  керамические 

формы по постоянным моделям? 

 

120

 

4.6. Литье в кокиль 
4.6.1. Сущность и особенности процесса 

Кокилем  называют  литейную  форму  (рис. 4.8) из  чугуна,  стали  или  алю-

миния. Перед заливкой кокили подогревают, рабочую поверхность их окраши-
вают. Заливают расплав. Кокиль в 3…5 раз быстрее песчано-глинистой формы 
отводит теплоту перегрева и затвердевания сплава.  Интенсивность затвердева-
ния отливки, а также ее отдельных частей регулируют главным образом темпе-
ратурой нагрева кокиля и толщиной теплоизолирующей краски. Из кокиля от-
ливку  удаляют  горячей  при  температуре  составляющей 0,6…0,8 температуры 
солидуса сплава. Далее она охлаждается на воздухе или в специальной камере. 
Кокиль  охлаждают  или  подогревают  до  определенной  температуры 
(200…300ºС). Цикл повторяется. 

 

 

Рис.4.8. Кокиль разъемный с песчаным стержнем: 

1 – нижняя часть; 2 – средняя часть; 3 – верхняя часть кокиля;  
4 -  выпор; 5 – рабочая полость; 6 – стержень; 7 – литник. 

 

Таким образом, время от заливки кокиля до удаления отливки и продолжи-

тельность охлаждения или подогрева кокиля определяют темп его работы. Как 
правило, оптимальную температуру кокиля поддерживают темпом работы. 

В кокиле можно получать простые отливки без полостей (например, слит-

ки, валки) и фасонные отливки со сложными полостями. Кокили используются 
при литье многократно (для цветных сплавов до сотен тысяч, при литье чугуна 
– 3000…5000 заливок). 

Полости  в  отливках  оформляются  песчаными,  оболочковыми  или  метал-

лическими стержнями. Кокили могут быть неразъемные (вытяжные) и разъем-
ные.  Последние  делают  с  вертикальной,  горизонтальной  или  наклонной  плос-
костями разъема. Кокили с песчаными стержнями применяют преимуществен-
но для получения чугунных и стальных отливок, с металлическими стержнями 
– для отливок цветных легких сплавов (алюминиевых, магниевых). 

121

Для  удаления  во  время  заливки  воздуха  из  полости  кокиля  предусматри-

вают  выпоры,  вентиляционные  риски  по  плоскости  разъема  или  специальные 
отверстия, называемые вентами. 

Литниковые  системы  и  прибыли  по  назначению  и  принципам  расчета  не 

отличаются от применяемых при литье в разовые формы. 

К числу основных особенностей процесса относятся: 
1. Повышенная плотность мелкозернистой структуры металла отливок, ко-

торая вызвана интенсивным теплообменом между отливкой и кокилем, что су-
щественно повышает свойства магниевых и алюминиевых сплавов (табл. 4.24). 

 

Таблица 4.24. 

Механические свойства алюминиевых сплавов. 

σ

B

, МПа 

δ

% 

Сплав 

Состояние 

В песча-

ные фор-

мы 

В кокиль 

В песча-

ные фор-

мы 

В кокиль 

АЛ 2 

 

АЛ 4 

 
 

АЛ 5 

Литой 

 

Закаленный и 

состаренный 

 

Закаленный и 

состаренный 

150 

 
 

180 

 
 

200 

200 

 
 

230 

 
 

240 

4,0 

 
 

2,0 

 
 

1,0 

8,0 

 
 

4,0 

 
 

1,5 

  
2. Чугунные отливки, как правило, получаются с отбеленным поверхност-

ным слоем и остаточными внутренними напряжениями, поэтому их необходи-
мо отжигать; 

3. В кокилях трудно изготовлять фасонные стальные отливки, так как с по-

вышением интенсивности теплообмена между отливкой и кокилем увеличива-
ется вероятность образования трещин в стали, а также вследствие низкой стой-
кости кокилей (не более 200…300 заливок); 

4. Трудоемкость изготовления отливок в кокилях меньше, чем при литье в 

разовые  формы;  качество  поверхности  и  точность  размеров  отливок  выше, 
меньше припуски на обработку, лучше условия труда; 

5.  Высока  стоимость  кокиля.  Поэтому  литье  применяют,  если  снижаются 

затраты  на  изготовление  готовой  детали  с  учетом  стоимости  кокиля,  расхода 
металла в стружку и снижение затрат на механическую обработку. Этот способ 
литья  целесообразно  применять  в  массовом  и  крупносерийном  производстве, 
когда  партия составляет не менее 300…500 отливок. Во многих случаях,  осо-
бенно при литье стали и чугуна, решающее значение имеет метод изготовления 
кокиля,  который  определяет  его  стоимость.  Наиболее  точные  кокили  изготав-
ливают  механической  обработкой  в  инструментальных  цехах.  Их  применяют 
для  литья  цветных  сплавов.  Такие  кокили  дороги.  Для  литья  чугуна  и  стали