Odlewanie kokilowe – na czym polega i jak przebiega proces

Odlewanie kokilowe to proces, w którym ciekły metal trafia grawitacyjnie do trwałej formy metalowej zwanej kokilą, charakteryzujący się wielokrotnym użyciem opr

Definicja i miejsce kokili w odlewnictwie

Odlewanie kokilowe to proces, w którym ciekły metal trafia grawitacyjnie do trwałej formy metalowej zwanej kokilą, charakteryzujący się wielokrotnym użyciem oprzyrządowania, szybszym odprowadzaniem ciepła niż w piasku i lepszą powtarzalnością wymiarową. Kokila pracuje w setkach, a przy stopach aluminium nawet w dziesiątkach tysięcy cykli, zanim wymaga regeneracji powierzchni roboczych (źródło: ASM Handbook Vol. 15, 2008).

Przez piętnaście lat pracy przy uruchomieniach technologii dla odlewów AlSi7Mg i AlSi10Mg nauczyłem się jednego: kokila nie wybacza improwizacji. Forma piaskowa toleruje zmianę modelu w dwa dni. Kokila nie – każda korekta wnęki oznacza wizytę w narzędziowni, frezowanie, czasem napawanie i ponowną obróbkę.

Czym jest kokila jako trwała forma metalowa?

Kokila to forma metalowa, najczęściej z żeliwa szarego GJL-250 lub stali narzędziowej do pracy na gorąco typu 1.2343 (H11), wykonana z dwóch lub więcej połówek rozdzielanych mechanicznie. Odlew krzepnie w kontakcie z metalem, nie z masą formierską, co zmienia całą fizykę procesu.

  • Materiał kokili – żeliwo szare przy prostych detalach aluminiowych, stal 1.2343 lub 1.2367 przy dużych seriach i intensywnym cyklu cieplnym.
  • Trwałość – zależy od stopu odlewanego, temperatury pracy i jakości powłoki; przy aluminium mówimy o rzędach wielkości od kilku tysięcy do kilkudziesięciu tysięcy zalań.
  • Szybkość chłodzenia – metal odbiera ciepło znacznie szybciej niż piasek kwarcowy, co daje drobniejszą strukturę pierwotną i wyższe własności mechaniczne.
  • Powierzchnia odlewu – gładsza niż w formie piaskowej, bo odwzorowuje obrobioną wnękę, a nie ziarna masy.
  • Koszt wejścia – kokila to inwestycja w oprzyrządowanie, której nie da się rozłożyć na kilkanaście sztuk.

Czym kokila różni się od formy piaskowej?

Kokila jest formą trwałą i wraca do kolejnego cyklu, forma piaskowa ulega zniszczeniu przy wybijaniu odlewu. To fundamentalna różnica, z której wynikają wszystkie pozostałe: koszt jednostkowy, czas cyklu, jakość powierzchni i elastyczność zmian konstrukcyjnych.

“Permanent mold casting produces castings with better dimensional accuracy, superior surface finish and higher mechanical properties than sand casting, owing to the faster cooling rate imposed by the metal mold.” – ASM International, ASM Handbook Volume 15: Casting, 2008

Jakie odmiany odlewania kokilowego stosuje się w praktyce?

W polskich odlewniach spotyka się trzy podstawowe warianty, różniące się sposobem podawania metalu i mechanizacją.

  1. Odlewanie grawitacyjne stacjonarne – metal wlewa się z kadzi lub łyżki do nieruchomej kokili; najprostsze, dominuje przy krótszych seriach armatury i korpusów.
  2. Odlewanie pochylne (tilt pouring) – kokila obraca się o 90-100 stopni w trakcie zalewania, co ogranicza turbulencję i wtrącenia tlenkowe; standard przy odlewach odpowiedzialnych z AlSi7Mg.
  3. Kokilarki półautomatyczne – sterowanie otwieraniem, wypychaczami i chłodzeniem obiegowym; skracają cykl i stabilizują temperaturę formy.
  4. Kokilarki karuzelowe – kilka form na obrotowej platformie, obsługa jednego operatora, cykl liczony w minutach na odlew.

Budowa kokili i przygotowanie oprzyrządowania

Kokila składa się z połówek formy z wyfrezowaną wnęką, układu wlewowego, nadlewów zasilających, kanałów odpowietrzających, wypychaczy, zamków centrujących oraz gniazd rdzeniowych. Do tego dochodzi powłoka robocza nakładana na powierzchnie kontaktujące się z metalem – warstwa 0,1-0,5 mm, która decyduje o wymianie ciepła i oddzielaniu odlewu.

Z czego składa się kokila?

Kokila to zespół co najmniej pięciu funkcjonalnych elementów: wnęki formy, układu wlewowego, odpowietrzeń, wypychaczy i zamków. Każdy z nich ma osobne wymagania wykonawcze.

  • Wnęka formy – obrobiona z naddatkiem na powłokę, chropowatość zwykle Ra 1,6-3,2, bo grubsza powłoka zamaskuje drobne niedoskonałości, ale nie ślady po zbyt zgrubnym frezowaniu.
  • Układ wlewowy – wlew główny, belka rozprowadzająca, wlewy doprowadzające; przy aluminium projektuje się go jako niezatapialny, żeby ograniczyć zasysanie powietrza.
  • Nadlewy i zasilacze – kompensują skurcz objętościowy w fazie krzepnięcia, dla stopów Al rzędu 3,5-6% w zależności od stopu.
  • Odpowietrzenia – szczeliny 0,1-0,3 mm w płaszczyźnie podziału oraz kanaliki nad najwyższymi punktami wnęki; bez nich powietrze zostaje w formie i mamy niedolew.
  • Wypychacze – rozmieszczone tak, żeby wypychały odlew równomiernie; jeden źle ustawiony wypychacz potrafi zdeformować cienkościenny korpus.
  • Zamki i prowadnice – odpowiadają za powtarzalność przesunięcia połówek, bo przesunięcie 0,3 mm to już wada wymiarowa na rysunku z wąską tolerancją.

Po co podgrzewa się kokilę?

Kokilę podgrzewa się, żeby ograniczyć szok cieplny, ustabilizować front krzepnięcia i zmniejszyć ryzyko niedolewów oraz zimnych złączy. Zbyt zimna forma odbiera ciepło za szybko, zwłaszcza przy ściankach poniżej 4 mm. Zbyt gorąca wydłuża cykl i sprzyja gruboziarnistej strukturze (źródło: ASM Handbook Vol. 15, 2008).

Praktyczna obserwacja z hali: pierwsze trzy do pięciu odlewów z zimnej kokili prawie zawsze idzie na złom. Dlatego rozgrzewa się formę palnikiem gazowym albo grzałkami patronowymi, a przy poważniejszych zleceniach mierzy się temperaturę pirometrem w stałych punktach przed startem serii. Konkretnej wartości nie podam uniwersalnie – dla różnych stopów i geometrii przedział roboczy jest inny i ustala go technolog odlewni.

Do czego służy powłoka kokilowa?

Powłoka kokilowa pełni trzy funkcje jednocześnie: reguluje intensywność odbioru ciepła, zapobiega przywieraniu metalu do formy i chroni powierzchnię roboczą przed erozją strumienia. Nakłada się ją natryskowo na formę rozgrzaną, żeby nośnik odparował, a warstwa mineralna została związana.

  • Powłoki izolacyjne – na bazie tlenku glinu, talku lub krzemianów; spowalniają krzepnięcie, stosowane w kanałach wlewowych i nadlewach.
  • Powłoki przewodzące – cieńsze, o mniejszej porowatości; używane tam, gdzie zależy nam na szybkim odbiorze ciepła i drobnej strukturze.
  • Grubość warstwy – typowo 0,1-0,5 mm; różnicowanie grubości w obrębie jednej wnęki to podstawowe narzędzie sterowania kierunkowym krzepnięciem.
  • Częstotliwość odnawiania – miejscowe podprysk co kilkanaście zalań, pełna wymiana po zmianie serii lub przy widocznym łuszczeniu.
  • Kontrola – odlew z odprysku powłoki ma charakterystyczne wypukłości; to sygnał, że warstwa się złuszczyła i trafiła do wnęki.

Kiedy stosuje się rdzenie metalowe, a kiedy piaskowe?

Rdzenie metalowe stosuje się przy prostych otworach i przelotach z pochyleniem umożliwiającym wyciągnięcie, rdzenie piaskowe – przy skomplikowanych kanałach z podcięciami. Rdzeń metalowy da lepszą tolerancję i wraca do kolejnego cyklu; rdzeń piaskowy rozbija się po wybiciu, ale odwzoruje geometrię, której żaden trzpień nie wyjmie.

  • Rdzeń metalowy – stalowy trzpień z pochyleniem 1-3 stopni, chłodzony lub smarowany powłoką, wyciągany hydraulicznie lub ręcznie.
  • Rdzeń piaskowy – najczęściej cold-box lub żywica furanowa, wkładany do gniazd przed zamknięciem formy; taka hybryda nazywana bywa odlewaniem kokilowym z rdzeniami piaskowymi.
  • Kryterium wyboru – jeśli rdzeń nie da się wysunąć w kierunku otwarcia formy bez kolizji, wybór jest przesądzony na piasek.
  • Skutek dla jakości – powierzchnia po rdzeniu piaskowym jest chropowatsza; przy kanałach hydraulicznych często wymaga dodatkowego płukania lub obróbki.

Więcej o samych narzędziach opisałem w tekście o formy metalowe w odlewnictwie, gdzie rozkładam na czynniki pierwsze konstrukcję zamków i układów chłodzenia.

Proces odlewania kokilowego krok po kroku

Cykl kokilowy obejmuje dziesięć etapów: przygotowanie stopu, rafinację i odgazowanie, podgrzanie kokili, nałożenie powłoki, zamknięcie formy z rdzeniami, zalewanie, krzepnięcie, otwarcie, wypchnięcie odlewu i wykończenie. Przy odlewie aluminiowym o masie 2-5 kg pełny cykl na kokilarce półautomatycznej mieści się zwykle w kilku minutach.

Jak przygotować stop i kontrolować temperaturę?

Przygotowanie stopu zaczyna się od wytopu w piecu tyglowym lub wannowym, potem następuje rafinacja i odgazowanie – najczęściej metodą rotacyjną argonem lub azotem. Aluminium chłonie wodór proporcjonalnie do temperatury i czasu przetrzymania, a rozpuszczony wodór to prosta droga do porowatości gazowej w odlewie.

  1. Wytop i uspokojenie kąpieli – kontrola składu chemicznego spektrometrem, korekta wg wymagań PN-EN 1706 dla danego gatunku, np. AlSi7Mg0,3 lub AlSi10Mg.
  2. Rafinacja rotacyjna – wirnik grafitowy wprowadza gaz obojętny, pęcherzyki zbierają wodór i wtrącenia; czas zabiegu zależy od masy kąpieli.
  3. Modyfikacja i zaprawianie – stront lub sód dla modyfikacji eutektyki krzemowej, zaprawa AlTiB dla rozdrobnienia ziarna.
  4. Test gęstości – próbka krzepnąca pod obniżonym ciśnieniem to najtańsza kontrola zawodowa poziomu wodoru przed startem serii.
  5. Pomiar temperatury zalewania – termoparą zanurzeniową bezpośrednio przed odlaniem, nie w piecu; różnica między piecem a kadzią potrafi wynosić kilkadziesiąt stopni.

Jak przebiega samo zalewanie formy?

Zalewanie trwa od kilku do kilkunastu sekund i musi być równomierne – strumień nie może się rwać ani wirować. Zbyt szybkie napełnienie tworzy turbulencję i zasysa tlenki w postaci błon, zbyt wolne przy ściankach 3-4 mm kończy się niedolewem, bo czoło metalu krzepnie zanim dotrze do końca wnęki.

Z moich prowadzeń wdrożeń: najczęstszym błędem operatora początkującego jest zalewanie “z wysoka”, z łyżki trzymanej 15 cm nad wlewem. Powstaje kaskada, powietrze wchodzi do metalu i po prześwietleniu RTG widać rozproszoną porowatość w całej ściance. Łyżka powinna dotykać misy wlewowej, a poziom w misie ma być utrzymany do końca zalewania.

Materiał wideo do weryfikacji przed publikacją – poglądowe ujęcie cyklu kokilowego: podgrzewanie formy, zalewanie, otwarcie i wybicie odlewu.

Co dzieje się z odlewem po wybiciu?

Po otwarciu formy i wypchnięciu odlew przechodzi ciąg operacji wykończeniowych: odcięcie układu wlewowego, usunięcie zalewek, śrutowanie, kontrolę i ewentualną obróbkę skrawaniem. Dopiero po nich część nadaje się do wysyłki.

  • Odcinanie układu wlewowego – piła taśmowa, prasa łamiąca albo cięcie na szlifierce; przy aluminium najczęściej prasa, bo zwrot materiałowy wraca do wytopu.
  • Gratowanie – usunięcie zalewek z płaszczyzny podziału i śladów po wypychaczach, ręcznie lub w gratowniach robotycznych.
  • Śrutowanie – śrut staliwny lub ceramiczny, ujednolica wygląd powierzchni i usuwa resztki powłoki.
  • Obróbka cieplna – dla AlSi7Mg typowo przesycanie i starzenie w stanie T6, gdy rysunek wymaga podwyższonych własności mechanicznych.
  • Obróbka CNC – powierzchnie przylgowe, gwinty, kołnierze; naddatek trzeba przewidzieć już na etapie projektu kokili.
  • Kontrola końcowa – wymiary, próba szczelności przy korpusach hydraulicznych, badania nieniszczące wg wymagań klienta.

Szczegóły operacji wykończeniowych rozwijam w materiale o tym, jak wygląda obróbka odlewów po wybiciu.

Zalety, ograniczenia i typowe wady odlewów kokilowych

Odlewanie kokilowe daje lepszą powtarzalność wymiarową, gładszą powierzchnię i wyższe własności mechaniczne niż odlewanie w piasku, kosztem droższego oprzyrządowania i mniejszej swobody zmian konstrukcyjnych. Typowe wady – niedolewy, zimne złącza, porowatość i pęknięcia na gorąco – w większości przypadków wynikają z niestabilnej temperatury formy albo błędnej geometrii detalu (źródło: ASM Handbook Vol. 15, 2008).

Jakie są realne zalety tej technologii?

Przewaga kokili nad piaskiem ujawnia się najmocniej przy seriach powtarzalnych, gdzie liczy się stabilność wymiaru między pierwszą a tysięczną sztuką.

  • Powtarzalność wymiarowa – brak zmienności modelu i masy formierskiej między cyklami, co przekłada się na węższy rozrzut wymiarów.
  • Jakość powierzchni – wyraźnie gładsza niż odlew piaskowy, często pozwala pominąć operację wygładzania przed lakierowaniem.
  • Własności mechaniczne – szybsze chłodzenie daje drobniejszą strukturę i wyższą wytrzymałość niż ten sam stop odlany w piasku.
  • Krótszy cykl – odpada formowanie, suszenie i wybijanie masy, co przy dużych seriach przekłada się na wydajność linii.
  • Mniej odpadów procesowych – brak zużytej masy formierskiej do regeneracji lub utylizacji.
  • Stabilna baza obróbkowa – powtarzalne powierzchnie bazowe skracają czas ustawiania na obrabiarce.

Jakie ograniczenia trzeba przyjąć na wejściu?

Kokila kosztuje, wymaga czasu wykonania i nie znosi częstych korekt konstrukcyjnych. To trzy ograniczenia, o których warto rozmawiać z klientem zanim padnie decyzja o technologii.

  • Koszt oprzyrządowania – wycena zawsze indywidualna, zależna od gabarytu, liczby rdzeni i stopnia mechanizacji; konkretnych kwot nie da się podać bez zapytania ofertowego.
  • Czas realizacji formy – projekt, obróbka, próby i korekty to tygodnie, nie dni.
  • Sztywność geometrii – podcięcia i skomplikowane kanały wymagają suwaków lub rdzeni piaskowych, co podnosi koszt.
  • Naprężenia cieplne formy – cykliczne nagrzewanie i chłodzenie prowadzi do siatki pęknięć cieplnych na powierzchni roboczej.
  • Ograniczenie stopów – stopy wysokotopliwe skracają żywotność kokili na tyle, że technologia bywa nieopłacalna.

Jak rozpoznać i kontrolować typowe wady?

Niedolew rozpoznasz po zaokrąglonych, niewypełnionych krawędziach; zimne złącze po charakterystycznej linii zlania dwóch frontów metalu; porowatość gazową po drobnych, kulistych pustkach w przełomie. Kontrola opiera się na oględzinach, pomiarach, badaniach penetracyjnych, RTG i próbie szczelności.

WadaTypowy obrazNajczęstsza przyczynaKierunek działania
NiedolewBrak materiału na cienkiej ściance, zaokrąglone krawędzieZa niska temperatura formy lub metalu, złe odpowietrzeniePodnieść temperaturę kokili, dodać kanaliki odpowietrzające
Zimne złączeWidoczna linia zlania dwóch strumieniZbyt wolne zalewanie, rozdzielenie frontu metaluZmienić układ wlewowy, skrócić czas napełniania
Porowatość gazowaKuliste pustki rozproszone w przekrojuWodór w kąpieli, kaskadowe zalewanieOdgazowanie rotacyjne, zalewanie bez kaskady
Jama skurczowaNieregularna pustka w węźle cieplnymBrak zasilania lokalnego zgrubieniaZasilacz, ochładzalnik, zmiana grubości ścianki
Pęknięcie na gorącoKręta rysa w ostrym narożuSkurcz hamowany przez formę lub rdzeńPromienie, wcześniejsze otwarcie formy, korekta rdzenia
PrzywarcieWyrwana powierzchnia, ślad na kokiliZużyta lub zbyt cienka powłokaOdnowienie powłoki, kontrola stanu wnęki

Wszystkie te mechanizmy rozbieram szczegółowo w opracowaniu o tym, jak powstają wady odlewów i ich przyczyny. Kontrolując jakość, trzymajmy się zasady: każde odchylenie zapisujemy razem z temperaturą formy i numerem cyklu, bo bez tego kontekstu analiza przyczyny źródłowej jest zgadywaniem.

Projektowanie detalu pod kokilę

Projekt odlewu kokilowego zaczyna się od trzech decyzji: kierunku otwarcia formy, płaszczyzny podziału i rozkładu grubości ścianek. Wszystko dalsze – pochylenia, promienie, naddatki, umiejscowienie wypychaczy – wynika z tych trzech. Tolerancje należy deklarować przez klasę wg ISO 8062, nie przez samą nazwę metody odlewania (źródło: ISO 8062, 2013).

Jakie zasady konstrukcyjne obowiązują przy kokili?

Podstawowa reguła: metal ma krzepnąć kierunkowo, od najdalszego punktu ku zasilaczowi. Geometria albo temu pomaga, albo utrudnia – trzeciej opcji nie ma.

  • Pochylenia odlewnicze – powierzchnie równoległe do kierunku otwarcia potrzebują pochylenia rzędu 1-3 stopni; przy głębokich żebrach więcej, bo tarcie rośnie z głębokością.
  • Równomierne grubości ścianek – lokalne zgrubienie tworzy węzeł cieplny, a węzeł cieplny to kandydat na jamę skurczową.
  • Promienie zamiast ostrych naroży – ostre naroże wewnętrzne koncentruje naprężenia skurczowe i generuje pęknięcia na gorąco.
  • Naddatki na obróbkę – przewidziane wyłącznie tam, gdzie rysunek wymaga obrobionej powierzchni; nadmiarowy naddatek to zbędna masa i dłuższy cykl CNC.
  • Powierzchnie bazowe – uzgodnione z odlewnią, najlepiej poza płaszczyzną podziału, żeby zalewka nie fałszowała bazy.
  • Miejsca na wypychacze – płaskie, w strefach niewidocznych i nieobrabianych; ślad wypychacza zawsze zostanie.

Konkretny przypadek z praktyki: klient dodał na korpusie pompy jedno żebro usztywniające o grubości 12 mm przy ściance 6 mm. Poziom braków z tytułu jam skurczowych skoczył wyraźnie w ciągu jednej serii. Rozwiązanie okazało się banalne – żebro rozdzielone na dwa cieńsze o grubości 6 mm. To pokazuje, dlaczego projektowanie odlewów traktuję jako część technologii, nie jako etap poprzedzający.

Jakie dane przekazać do wyceny kokili?

Do rzetelnej wyceny odlewnia potrzebuje siedmiu informacji. Bez nich dostaniesz albo widełki tak szerokie, że bezużyteczne, albo ofertę z zastrzeżeniami na pół strony.

  1. Model 3D w formacie STEP – z jednoznaczną geometrią, bez uproszczeń względem rysunku.
  2. Rysunek 2D z tolerancjami – z odwołaniem do klasy tolerancji wg ISO 8062 i wskazanymi bazami.
  3. Gatunek stopu – wg PN-EN 1706, np. EN AC-42000 (AlSi7Mg) lub EN AC-43000 (AlSi10Mg), wraz ze stanem obróbki cieplnej.
  4. Masa i gabaryt – wpływają na dobór kokilarki i wielkość formy.
  5. Wielkość serii rocznej i podział na partie – decydują o tym, czy kokila w ogóle się opłaca.
  6. Wymagane badania – RTG, penetranty, próba szczelności z podanym ciśnieniem, świadectwo odbioru wg EN 10204.
  7. Zakres obróbki mechanicznej – czy odlewnia dostarcza detal surowy, czy gotowy do montażu.

“Dokładność wymiarowa odlewu powinna być określana przez przypisanie klasy tolerancji odpowiedniej do metody odlewania i materiału, a nie przez ogólne stwierdzenie o rodzaju procesu.” – parafraza założeń normy ISO 8062, Geometrical product specifications for moulded parts, ISO, 2013

Kiedy warto rozważyć inną technologię?

Jeśli seria roczna jest mała, geometria skomplikowana, a wymagana szczelność wysoka, kokila może nie być optymalnym wyborem. Warto wtedy porównać ją z odlewaniem niskociśnieniowym lub HPDC – każda z tych metod ma inny profil kosztu i inne granice geometryczne.

KryteriumKokilowe grawitacyjnePiaskoweCiśnieniowe HPDC
FormaTrwała metalowaJednorazowa z masyTrwała matryca stalowa
Koszt oprzyrządowaniaŚredniNiskiWysoki
Opłacalna seriaŚrednia i dużaOd pojedynczych sztukBardzo duża
Minimalna grubość ściankiUmiarkowanaWiększaNajmniejsza
Jakość powierzchniDobraChropowataBardzo dobra
Podatność na obróbkę cieplnąWysokaWysokaOgraniczona (gaz w odlewie)
Elastyczność zmianNiskaWysokaBardzo niska

Granicę między kokilą a metodą z kontrolowanym napełnianiem opisałem osobno w tekście odlewanie kokilowe a niskociśnieniowe. Dane rynkowe dotyczące kosztów oprzyrządowania i obróbki CNC sprawdzaj kwartalnie – stawki narzędziowni zmieniają się szybciej niż normy materiałowe.

Najczęściej zadawane pytania

Na czym polega odlewanie kokilowe?

Odlewanie kokilowe polega na zalaniu ciekłym metalem trwałej formy metalowej, czyli kokili, najczęściej grawitacyjnie. Po skrzepnięciu forma jest otwierana, odlew wypychany, a kokila po odnowieniu powłoki wraca do kolejnego cyklu. Metoda łączy powtarzalność z rozsądnym kosztem oprzyrządowania przy seriach średnich i dużych.

Czy kokila jest formą jednorazową?

Nie. Kokila jest formą trwałą, wykonaną z żeliwa lub stali narzędziowej i projektowaną na wiele cykli zalewania. Odróżnia ją to od formy piaskowej, którą niszczy się przy każdym wybijaniu odlewu. Trwałość kokili zależy od stopu, temperatury pracy i jakości utrzymania powłoki roboczej.

Jakie metale odlewa się kokilowo?

Najczęściej stopy aluminium – przede wszystkim AlSi7Mg i AlSi10Mg wg PN-EN 1706 – oraz stopy miedzi: mosiądze i brązy. Decyduje temperatura topnienia, bo im wyższa, tym szybciej degraduje się powierzchnia robocza formy. Przy staliwie i żeliwie technologia kokilowa stosowana jest rzadziej i w ograniczonym zakresie.

Czy odlewanie kokilowe jest dokładniejsze od piaskowego?

Zwykle tak – daje węższy rozrzut wymiarów i gładszą powierzchnię niż klasyczne formowanie w masie piaskowej. Nie jest to jednak reguła bez wyjątków: dokładność zależy od konstrukcji kokili, jej stanu zużycia i stabilności procesu. Konkretną dokładność zawsze deklaruj przez klasę tolerancji wg ISO 8062, uzgodnioną z wykonawcą.

Jakie są najczęstsze wady odlewów kokilowych?

Dominują niedolewy, zimne złącza, porowatość gazowa, jamy skurczowe, pęknięcia na gorąco i przywarcia do formy. Ich źródłem bywa temperatura kokili, sposób zalewania, konstrukcja układu wlewowego albo geometria detalu z węzłami cieplnymi. W mojej praktyce najwięcej braków generowała niestabilna temperatura formy na starcie serii.

Czy kokila opłaca się przy małej serii?

Przy bardzo małej serii koszt wykonania kokili zdominuje wycenę jednostkową i technologia zwykle się nie broni. Opłacalność rośnie wraz z liczbą sztuk, powtarzalnością geometrii oraz wymaganiem lepszej powierzchni lub krótszego cyklu. Przy jednorazowych prototypach rozsądniejsza bywa forma piaskowa albo model z wosku traconego.

Ile trwa jeden cykl odlewania kokilowego?

Dla odlewu aluminiowego o masie kilku kilogramów pełny cykl na kokilarce półautomatycznej mieści się zwykle w kilku minutach, licząc od zamknięcia formy do wypchnięcia odlewu. Czas zależy głównie od masy części, grubości ścianek i wydajności układu chłodzenia. Przy większych korpusach z rdzeniami piaskowymi cykl się wydłuża.

Czy odlewy kokilowe można poddawać obróbce cieplnej?

Tak, i to jedna z ich przewag nad odlewami ciśnieniowymi HPDC. Stopy takie jak AlSi7Mg dobrze reagują na przesycanie i starzenie w stanie T6, uzyskując wyższe własności wytrzymałościowe. W odlewach HPDC zamknięty gaz często uniemożliwia pełne przesycanie bez ryzyka pęcherzy podpowierzchniowych.

Źródła i literatura

  1. ASM International, ASM Handbook, Volume 15: Casting, 2008 – technologie odlewania, projektowanie form trwałych, mechanizmy powstawania wad.
  2. ISO, ISO 8062 – Geometrical product specifications (GPS): Dimensional and geometrical tolerances for moulded parts, 2013 – klasy tolerancji odlewów.
  3. CEN, EN 1706 (PN-EN 1706) – Aluminium and aluminium alloys: Castings – Chemical composition and mechanical properties, 2020 – gatunki odlewnicze stopów Al.
  4. EN 10204 – Metallic products: Types of inspection documents – rodzaje świadectw odbioru przywoływane w zapytaniach ofertowych.
  5. Materiały edukacyjne branży odlewniczej – Foundry Informatics Centre, zasoby techniczne dla odlewnictwa, dostęp 2024.

Aktualność danych: normy materiałowe i tolerancyjne sprawdzaj co najmniej raz w roku w PKN, ISO lub CEN. Parametry procesu podane w artykule mają charakter orientacyjny – każdą technologię ustala technolog odlewni dla konkretnego stopu i geometrii. Materiał wideo oznaczony jako poglądowy wymaga weryfikacji źródła przed publikacją.