Применение кокильного литья. В каких случаях оно предпочтительнее

Кокиль — это многоразовая металлическая форма, заливаемая расплавом металла. В отличие от разовых песчаных форм, металлический кокиль не разрушается после каждой отливки. Это сразу даёт несколько ключевых преимуществ: высокую точность размеров, чистую поверхность изделия и стабильные механические свойства благодаря более равномерной структуре металла. Процесс начинается с подготовки формы: её очищают, подогревают до 200–350 °C и покрывают огнеупорным составом, который регулирует теплопередачу и предотвращает дефекты. Заливка металла происходит через литниковую систему с продуманной вентиляцией и прибылью. По завершении охлаждения заготовка легко извлекается, форма закрывается и снова готова к работе.

Классическая формовка «в землю» всё ещё востребована, особенно для крупногабаритных разовых отливок. Однако для средних и крупных партий деталей с постоянным профилем чаще используется литьё в кокиль. Основные причины — это точность литья, многоразовость формы, меньшие расход формовочных материалов.

Металлический кокиль позволяет добиться более высокой точности — от 5–9 класса для цветных сплавов и 7–11 для чёрных. Отливки отличаются меньшей шероховатостью поверхности (Rz = 10–40 мкм), что уменьшает припуски на механическую обработку. Для серийного производства это даёт серьёзную экономию металла и рабочего времени. Кроме того, высокая теплопроводность кокиля обеспечивает быстрое остывание расплава и формирует мелкозернистую структуру. Для алюминиевых деталей это плюс в прочности на 20–25 % по сравнению с песчаным литьём.

Не менее важно и то, что при литье в кокиль можно применять песчаные или металлические стержни, что расширяет геометрию изделий и позволяет сочетать преимущества разных методов.

Однако у кокильного литья есть свои границы. Прежде всего — это начальные затраты на изготовление самих форм. Сложная конфигурация кокиля требует точной механической обработки и термически устойчивых материалов. Чаще всего для этого используют серый чугун с перлитно-ферритной структурой или инструментальные стали марок 30ХГСА, ЭИ69. Эти формы естественно не одноразовые, как песчано-глинистые, но служат меньше, чем пресс-формы для литья под давлением.

Литьё под давлением обычно выбирают там, где требуется массовое производство тонкостенных деталей с самой высокой точностью и минимальной газовой пористостью. Там, где число деталей измеряется десятками или сотнями тысяч, окупаются даже высокие капитальные вложения в пресс-форму и дорогое литейное оборудование.

Кокильное литьё же выгоднее, если партия не превышает нескольких десятков тысяч штук и толщина стенок не минимальная. Оно успешно применяется для алюминиевых и магниевых сплавов с хорошей жидкотекучестью. Чугун также подходит, но требует тщательного контроля температуры и отжига для снятия напряжений и улучшения обрабатываемости.

Наиболее распространённое применение — это производство деталей для автомобильной промышленности: головки блока цилиндров, корпуса картеров, элементы подвески. Также метод незаменим для изготовления деталей электрических машин, насосного оборудования и корпусов приборов, где важна комбинация прочности, точности и гладкой поверхности.

В зависимости от геометрии и требуемой полости могут использоваться металлические, песчаные или комбинированные стержни. Для сложных внутренних каналов применяют разъёмные механические стержни или комбинации их с одноразовыми песчаными элементами.

Ключ к успешной эксплуатации кокильного литья — это не только качественный кокиль, но и грамотно спроектированный процесс: температурные режимы, система вентиляции, способ подачи расплава, расчёт прибылей и скорость охлаждения. Если эти параметры учтены, форма служит дольше, а отливки требуют минимальной доработки.

Компания СЛТ не ограничивается поставкой оборудования. Специалисты помогают подобрать материал кокиля под конкретный сплав, рассчитать толщину защитного покрытия, разработать литниковую систему и вентиляцию. При необходимости, СЛТ проектирует и полностью переоснащает литейные участки под автоматизированное литьё в кокиль.

Литьё в кокиль оптимально там, где нужны серийные партии деталей средних размеров с повышенными требованиями к точности, чистоте поверхности и внутренней структуре металла. Оно надёжно закрывает нишу между относительно дешёвыми, но сложными в исполнении песчаными формами и дорогостоящим литьём под давлением.

Для современного литейного цеха важно не только иметь качественное оборудование, но и грамотно выбрать технологию под реальную задачу. И здесь правильное решение — обратиться к профессионалам, которые поставят не просто кокиль или машину литья, а весь процесс — от проекта до внедрения.