Chladicí forma je opakovaně použitelná forma na lití kovu. Může být buď odnímatelný (skládá se ze dvou částí), nebo není (vytřásací forma). Tlakové lití má řadu výhod oproti skořepinovému lití, ale existují i některé nevýhody, například při lití litiny vyžadují odlitky dodatečné tepelné zpracování.
Výhody
Při vytváření odlitku dochází k intenzivnímu přenosu tepla z roztaveného kovu do formy. Výsledkem je vyšší hustota, lepší mechanické vlastnosti kovu, vyšší přesnost, lepší struktura a menší drsnost ve srovnání s pískovými odlitky.
Proces odlévání formy se také liší v tom, že kovová forma (chladicí forma) může být znovu použita. Je vyrobena z vysoce pevného materiálu, díky kterému je pracovní plocha formy prováděna přesněji. To zlepšuje kvalitu povrchu odlitků a díky vysoké tepelné vodivosti formy odlitky rychle tuhnou.
Další výhodou tlakového lití oproti pískovým formám je, že výsledné odlitky jsou méně mechanicky zpracovány, což snižuje spotřebu formovacích materiálů.
Zdraví a ekologie
Formování za studena zvyšuje produktivitu práce 2-3krát, protože z procesučasově náročné operace, jako je příprava směsi, čištění a lisování výrobků, jsou vyloučeny. Vzhledem k tomu, že se také zmenšuje výrobní plocha, náklady na opravy a výstavbu nových dílen se výrazně snižují.
Z procesu odpadá mnoho nezdravých pracovních operací, jako je klepání forem, čištění odlitků a sekání. To přispívá nejen ke zlepšení pracovních podmínek, ale také ke snížení znečištění životního prostředí.
Vady
Výroba chladicí formy je poměrně nákladná kvůli složitosti samotného procesu. Pokud jsou v odlitcích podříznutí, náklady na formu se zvyšují kvůli nutnosti zkomplikovat konstrukci: používají se vložky, jednorázový písek a dělené kovové tyče.
Životnost formy je určena počtem odlitků dobré kvality, které lze v ní získat. Stabilita tvaru určuje ekonomickou proveditelnost procesu, zejména v procesu lití oceli a litiny. Prodloužení životnosti forem je jednou z hlavních technologických výzev v této oblasti výroby.
Vzhledem k rychlému ochlazování a zahušťování taveniny je obtížné získat dlouhé tenkostěnné výrobky při lití do formy. To také způsobí, že litina získá tvrdou, vybělenou vrstvu. Tvar je tvárný, což může vést k pnutí a prasklinám v odlitcích. Při použití jednorázových pískových jader klesá přesnost odlitků, zvyšuje se drsnost povrchu v místě kontaktu s jádrem.
Kvalitní odlitky
Odlitek a forma spolupůsobí s vysokou účinností. Odlitek tvrdne a chladne v pískové formě mnohem déle než ve formě, plnění pískové formy je však obvykle lepší, což ztěžuje výrobní proces litím netekutých odlitků do formy a také klade omezení na takové parametry jako je velikost odlitku a minimální tloušťka stěn. Odlévání hliníku (stejně jako měď a další neželezné kovy) je v Rusku nejoblíbenější.
V důsledku rychlého ochlazení však lze získat neporézní jemnozrnnou strukturu, která zvyšuje nejen pevnost, ale i tažnost výsledného odlitku. Při výrobě litinových výrobků kokilovým litím vzniká řada problémů: v důsledku zvláštní krystalizace v odlitcích je možný vznik karbidů, ferit-grafitových eutektik. Tím se snižuje houževnatost a odolnost litiny proti opotřebení. Bělená povrchová vrstva u takovýchto odlitků je velmi tvrdá, takže výrobky jsou vhodné k řezání až po tepelném zpracování (žíhání), které eliminuje chlad.
Struktura tvaru
Kokilová forma jsou zpravidla dvě poloviny formy, které jsou upevněny svorkami (čepy) a bezprostředně před začátkem lití roztaveného kovu jsou poloviny formy upevněny zámky. Zisky přivádějí odlitek přes tzv. průduchy a odvzdušňovací zátky. Kovové formy bez funkce konektoru se nazývají třepací formy.
Před litím pracovní plocha formyošetřena vrstvou látky, která chrání formu před tepelným šokem z prudkého zvýšení teploty. Toto opatření také zabraňuje zadření odlitku s formou.
Ocel a litina
Tlakové lití oceli a litiny se provádí pomocí práškového křemene, grafitu, vodního skla a žáruvzdorného jílu jako žáruvzdorného povlaku. Před litím se forma musí zahřát na určitou teplotu, která závisí na tloušťce stěny odlitku a použité slitině.
Hlavním požadavkem, který musí materiál formy splňovat, je odolnost proti tepelným šokům, nevyhnutelným při lití roztaveného kovu. Pro výrobu forem se používá šedá litina, tvárná litina, konstrukční, uhlíková a legovaná ocel a také slitiny mědi a hliníku.
Vyložená chladící forma
Jedná se o typ technologie, která kombinuje výhody skořepinového a tlakového lití, přičemž nevýhody obou metod jsou odstraněny. Tato technologie se vyznačuje nejen odolností proti praskání, ale také tažností, což umožňuje vyrábět odlitky s vysokou přesností a ve srovnání s litím skořepin je nákladná formovací hmota spotřebována minimálně.
Vložková kovová forma se vyrábí vyplněním prostoru mezi kovovým modelem odlitku a vnitřním povrchem formy. Nejčastěji používané metody pískování a želé. Pro plnění se odebírá směs písku a pryskyřice, ve které je pojivem fenolformaldehydová pryskyřice (2-2,6 %) aurotropin (cca 10 % hm.), dále samotvrdnoucí (pojivo - tekuté sklo) a keramické sloučeniny (pojivo - ethylsilikát). Chladicí forma a model odlévání o teplotě 200 stupňů předávají teplo směsi, která tuhne a tvoří vrstvu obložení o tloušťce 3-5 mm. K výrobě dutin v odlitcích se používají obyčejné nebo skořepinové tyče.
Proces odlévání
Chladicí forma pokrytá vrstvou žáruvzdorného materiálu se zahřívá. Provozní teplota musí být minimálně dvě stě stupňů, ale závisí nejen na slitině použité k lití, ale také na rozměrech odlitku, tloušťce jeho stěny a na vlastnostech, které jsou od něj požadovány. Po zahřátí mohou být do formy instalovány tyče, keramické nebo pískové, pokud to samozřejmě vyžaduje licí plán, a poté jsou poloviny formy spojeny a pevně zajištěny speciálními svorkami. Pokud odlévání probíhá ve formovacím stroji, pak se používá vlastní uzamykací mechanismus formy. Po těchto přípravných opatřeních lze roztavený kov nalít do chladicí formy.
Když odlitek již získal určitou pevnost, lze z něj kovové tyče částečně odstranit. To následně usnadňuje konečné odstranění jader z odlitků v důsledku snížení tlaku na ně od tuhnoucího kovu.
Po ochlazení odlitku na požadovanou teplotu lze formu otevřít. V této fázi se kovové tyče vyjmou a odlitky se vyjmou z formy. Písková jádra jsou vyražena, zisky, stoupačky a vtokyjsou odříznuty a je provedena kontrola kvality produktu, po které lze celý proces opakovat.
Před zhotovením nového odlitku se pečlivě zkontroluje dělicí rovina a povrch formy. Žáruvzdorná kompozice se nanáší jednou až dvakrát za směnu, avšak v případě delaminace z pracovní plochy je nutné vrstvu obnovit. Pokud je výrobek tenkostěnný, forma je silně ochlazena; pokud by byl odlitek dostatečně masivní, mohla by se forma zahřát nad provozní teplotu a poté jsou použity speciálně upravené chladicí systémy, takže forma bude v každém případě ochlazena před dalším odléváním.
Odlévání za studena nezahrnuje žádné složité a časově náročné činnosti, kromě procesu ochlazení odlitku na požadovanou teplotu. Většinu operací lze provádět automaticky stroji, což je jedna z důležitých výhod metody, ale hlavní je, že forma není jednorázová forma.