В практике кокильного литья алюминиевых сплавов обычно объем прибыли завышен, а оптимальное соотношение отливка-прибыль документально не подтверждено.

В Физико-технологическом институте металлов и сплавов НАН Украины проводятся работы по документальному подтверждению затвердевания и охлаждения системы отливка – прибыль, направленному на повышение качества отливок, производительности труда и экономии металла.

На рис. 1 приведены кривые охлаждения алюминиевой отливки из сплава АК9М1 массой 4 кг и прибыли аналогичной массы. Из их анализа следует: охлаждение отливки в интервале температур кристаллизации происходит со скоростью 0,32 ^оС/с, ее затвердевание вместе установки термопары заканчивается на 50 с. Вследствие выделения теплоты кристаллизации, скорость охлаждения до температуры 560 ^оС несколько замедляется.

В дальнейшем отливка до температуры 450 ^оС охлаждается со средней скоростью 0,86 ^оС/с, после чего скорость охлаждения замедляется и составляет 0,22 ^оС/с. Затвердевание прибыли заканчивается через 250 с, когда отливка уже охладилась до температуры 450 ^оС. При этом разница температур охлаждения прибыли и отливки составляет 118,9 ^оС.

Рис. 1. Кривые охлаждения отливки и прибыли из алюминиевого сплава АК9М1 (а) и схема (б) установки термопар для измерения температуры расплава в форме и прибыли: 1 – положение термопары в прибыли; 2 – положение термопары в отливке

После набора отливкой достаточной прочности (через 250 с, Т_отл.= 450 ^оС) ее можно извлекать из полости металлической формы. Однако, температура металла прибыли на данный момент времени соответствует линии ликвидус (568 ^оС). Реально систему отливка-прибыль извлекают из полости формы через 570 ^оС при температуре отливки 350 ^оС, а прибыли – 504 ^оС. Таким образом, цикл изготовления отливки составляет 570 с, а с учетом заливки 570 + 25 = 595 c.

На основании проведенных исследований предложено уменьшить объем прибыли на 30%.