Chladiaca forma je opakovane použiteľná forma na liatie kovu. Môže byť buď odnímateľný (pozostáva z dvoch častí) alebo nie (vytriasacia forma). Tlakové liatie má oproti škrupinovému odlievaniu množstvo výhod, no má aj niekoľko nevýhod, napríklad pri odlievaní liatiny si odliatky vyžadujú dodatočné tepelné spracovanie.
Výhody
Počas tvorby odliatku dochádza k intenzívnemu prenosu tepla z roztaveného kovu do formy. Výsledkom je vyššia hustota, lepšie mechanické vlastnosti kovu, vyššia presnosť, lepšia štruktúra a menšia drsnosť v porovnaní s pieskovými odliatkami.
Proces odlievania formy je tiež odlišný v tom, že kovová forma (chladiaca forma) môže byť znovu použitá. Je vyrobený z materiálu s vysokou pevnosťou, vďaka čomu sa pracovná plocha formy vykonáva presnejšie. To zlepšuje kvalitu povrchu odliatkov a vďaka vysokej tepelnej vodivosti formy odliatky rýchlo tuhnú.
Ďalšou výhodou tlakového liatia oproti pieskovým formám je, že výsledné odliatky sú menej mechanicky opracované, čo znižuje spotrebu formovacích materiálov.
Zdravie a ekológia
Formovanie za studena zvyšuje produktivitu práce 2-3 krát, pretože z procesučasovo náročné operácie ako príprava zmesi, čistenie a formovanie výrobkov sú vylúčené. Keďže sa zmenšuje aj výrobná plocha, náklady na opravy a výstavbu nových dielní sa výrazne znižujú.
Z procesu odpadá veľa nezdravých pracovných operácií, ako je klepanie formy, čistenie odliatkov a sekanie. Prispieva to nielen k zlepšeniu pracovných podmienok, ale aj k zníženiu znečistenia životného prostredia.
Chyby
Výroba chladiacej formy je pomerne nákladná kvôli zložitosti samotného procesu. Ak sú v odliatkoch podrezania, cena formy sa zvyšuje kvôli potrebe skomplikovať dizajn: používajú sa vložky, jednorazový piesok a delené kovové tyče.
Životnosť formy je určená počtom kvalitných odliatkov, ktoré je možné v nej získať. Stabilita tvaru určuje ekonomickú realizovateľnosť procesu, najmä v procese odlievania ocele a liatiny. Zvýšenie životnosti foriem je jednou z hlavných technologických výziev v tejto oblasti výroby.
V dôsledku rýchleho ochladzovania a zahusťovania taveniny je ťažké získať dlhé tenkostenné výrobky pri odlievaní do formy. To tiež spôsobí, že liatina získa tvrdú, vybielenú vrstvu. Tvar je tvárny, čo môže viesť k pnutiam a prasklinám v odliatkoch. Pri použití jednorazových pieskových jadier klesá presnosť odliatkov, zvyšuje sa drsnosť povrchu v mieste kontaktu s jadrom.
Kvalitné odliatky
Odliatok a forma spolupôsobia s vysokou účinnosťou. Odliatok tuhne a chladne v pieskovej forme oveľa dlhšie ako vo forme, plnivosť pieskovej formy je však zvyčajne lepšia, čo robí výrobný proces odlievaním netekutých odliatkov do formy prácnejším a tiež obmedzuje takéto parametre ako veľkosť odliatku a minimálna hrúbka stien. Odlievanie hliníka (rovnako ako meď a iné neželezné kovy) je v Rusku najobľúbenejšie.
Rýchlym ochladením však možno získať neporéznu jemnozrnnú štruktúru, ktorá zvyšuje nielen pevnosť, ale aj ťažnosť výsledného odliatku. Pri výrobe liatinových výrobkov kokilovým liatím vzniká množstvo problémov: v dôsledku zvláštnej kryštalizácie v odliatkoch je možná tvorba karbidov, feritovo-grafitových eutektík. Tým sa znižuje húževnatosť a odolnosť liatiny proti opotrebovaniu. Bielená povrchová vrstva u takýchto odliatkov je veľmi tvrdá, takže výrobky sú vhodné na rezanie až po tepelnom spracovaní (žíhaní), čím sa eliminuje chlad.
Štruktúra tvaru
Kokila sú spravidla dve polovice formy, ktoré sú upevnené svorkami (kolíky) a bezprostredne pred začiatkom nalievania roztaveného kovu sú polovice formy upevnené zámkami. Zisky privádzajú odliatok cez takzvané prieduchy a odvzdušňovacie zátky. Kovové formy bez spojovacej funkcie sa nazývajú vytriasacie formy.
Pred nalievaním pracovný povrch formyošetrené vrstvou látky, ktorá chráni formu pred tepelným šokom z prudkého zvýšenia teploty. Toto opatrenie tiež zabraňuje zadretiu odliatku s formou.
Oceľ a liatina
Tlakové liatie ocele a liatiny sa uskutočňuje pomocou práškového kremeňa, grafitu, vodného skla a žiaruvzdorného ílu ako žiaruvzdorného povlaku. Pred odlievaním je potrebné formu zahriať na určitú teplotu, ktorá závisí od hrúbky steny odliatku a použitej zliatiny.
Hlavnou požiadavkou, ktorú musí materiál formy spĺňať, je odolnosť voči tepelným šokom, nevyhnutným pri liatí roztaveného kovu. Na výrobu foriem sa používa sivá liatina, tvárna liatina, konštrukčná, uhlíková a legovaná oceľ, ako aj zliatiny medi a hliníka.
Vykladaná forma na chladenie
Ide o typ technológie, ktorá kombinuje výhody škrupinového a tlakového liatia, pričom nevýhody oboch metód sú vyhladené. Táto technológia sa vyznačuje nielen odolnosťou voči praskaniu, ale aj ťažnosťou, čo umožňuje vyrábať odliatky s vysokou presnosťou av porovnaní s odlievaním škrupín sa drahá formovacia hmota spotrebuje minimálne.
Vložková kovová forma sa vyrába vyplnením priestoru medzi kovovým modelom odliatku a vnútorným povrchom formy. Najčastejšie používané metódy pieskovania a želé. Na plnenie sa odoberá zmes piesku a živice, v ktorej je spojivom fenolformaldehydová živica (2-2,6%) aurotropín (približne 10% hmotnosti), ako aj samotvrdnúce (spojivo - tekuté sklo) a keramické zlúčeniny (spojivo - etylsilikát). Chladiaca forma a model odlievania s teplotou 200 stupňov odovzdávajú teplo zmesi, ktorá tuhne a tvorí vrstvu obloženia s hrúbkou 3-5 mm. Na vytváranie dutín v odliatkoch sa používajú obyčajné alebo škrupinové tyče.
Proces odlievania
Chladiaca forma pokrytá vrstvou žiaruvzdorného materiálu sa zahrieva. Prevádzková teplota musí byť aspoň dvesto stupňov, závisí však nielen od zliatiny použitej na odlievanie, ale aj od rozmerov odliatku, hrúbky jeho steny a od vlastností, ktoré sa od neho vyžadujú. Po zahriatí môžu byť do formy inštalované tyče, keramika alebo piesok, ak je to samozrejme potrebné podľa plánu odlievania, a potom sú polovice formy spojené a pevne zaistené špeciálnymi svorkami. Ak sa odlievanie uskutočňuje vo formovacom stroji, potom sa používa vlastný uzamykací mechanizmus formy. Po týchto prípravných opatreniach možno roztavený kov naliať do chladiacej formy.
Keď už odliatok nadobudne určitú pevnosť, kovové tyče z neho možno čiastočne odstrániť. To následne uľahčuje konečné odstránenie jadier z odliatkov v dôsledku zníženia tlaku na ne od tuhnúceho kovu.
Po ochladení odliatku na požadovanú teplotu je možné formu otvoriť. V tomto štádiu sa odstránia kovové tyče a odliatky sa vyberú z formy. Pieskové jadrá sú vyradené, zisky, stúpačky a vtokysú odrezané a vykoná sa kontrola kvality produktu, po ktorej možno celý proces zopakovať.
Pred výrobou nového odliatku sa dôkladne preskúma deliaca rovina a povrch formy. Žiaruvzdorná kompozícia sa aplikuje raz alebo dvakrát za zmenu, avšak v prípade delaminácie z pracovného povrchu je potrebné vrstvu obnoviť. Ak je výrobok tenkostenný, forma je silne ochladená; ak bol vyrobený odliatok dostatočne masívny, forma by sa mohla zahriať nad prevádzkovú teplotu a potom sa použijú špeciálne vybavené chladiace systémy, takže forma bude v každom prípade ochladená pred ďalším odlievaním.
Odlievanie za studena nezahŕňa žiadne zložité a časovo náročné úkony, okrem procesu ochladzovania odliatku na požadovanú teplotu. Väčšinu operácií je možné vykonávať automaticky strojmi, čo je jedna z dôležitých výhod metódy, ale hlavné je, že forma nie je jednorazová forma.