11.4 Kokiller

Med utgångspunkt från bland annat antalet detaljer som skall produceras, tillverkningskostnader för gjutkokillen samt termiska faktorer väljs lämpligt material för de olika kokilldelarna. Som kokillmaterial används för högvolymproduktion av aluminiumgjutgods vanligen varmarbetsstål av samma typ som i pressgjutverktyg, det vill säga krom-molybden-vanadin legerat stål med god beständighet mot termochocker och termisk utmattning. För kortare serier används enklare formstål eller grått gjutjärn, segjärn alternativt stålgjutgods.

Blackning av kokiller

En av de viktigaste delprocesserna vid kokillgjutning är blackning av kokillerna. Blackning innebär att de ytor i kokillen som kommer att komma i kontakt med smälta täcks med ett tunt skikt av något eldfast material, vilket benämns black. Några skäl till blackning är:

• Förhindra att smältan kommer i direktkontakt med kokillen och orsakar kemisk korrosion.
• Öka kokillens livslängd genom att skydda kokill och kärnor från värmechocken vid avgjutningen.
• Genom isolering eller kylning styra stelningsförloppet. På marknaden finns såväl isolerande som kylande blacker.
• Underlätta att godset släpper från kokillen efter gjutningen.
• Bidra till god formfyllnad genom att bidra till att bryta ytoxid vid metallfront.

De olika blacktyper som förekommer är grundblacker, isolerande blacker, kylande blacker samt släppningsförbättrande blacker. I matare används ibland speciella matarblacker av grövre typ.  Även användning av kylande släppmedel förekommer såsom till exempel vattenbaserad talk.

Styrning av kokilltemperaturen

Kokilltemperaturen har stor betydelse för såväl gjutgodskvaliteten som produktiviteten. Därför förses kokillerna oftast med kyl- och värmekretsar alternativt arrangeras på annat sätt, som till exempel vid lågtrycksgjutning av armaturer, där det förekommer att hela kokillen doppas i vatten/grafitsuspension mellan varje avgjutning.

För att uppnå optimal placering och utformning av kylkretsarna samt placering av styrande termoelement är gjutsimulering ett värdefullt hjälpmedel. Normalt förvärms kokillerna s före gjutningen med gas eller med elektriska motståndselement till blackningstemperatur och därefter till drifttemperatur. Vid aluminiumgjutning är denna 150 till 450°C beroende på godsutformning. Under löpande gjutning behövs normalt ingen tillsatsvärme för andra skäl än att undvika distorsion av kokillgeometri till följd av termiska gradienter inom kokillen. Vid störningar är dock automatisk reglering av värmekretsar starkt att föredra för att minimera inverkan på kvalitet och kokilllivslängd.

Sandkärnor vid kokillgjutning

Som nämnts inledningsvis i detta avsnitt kan man vid kokillgjutning använda antingen permanenta kärnor i stål eller sandkärnor. Sandkärnor används exempelvis när produktens formgivning inte medger permanenta kärnor. De vanligast använda kärntillverkningsmetoderna i samband med kokillgjutning är Cold box och Hot box. Viss användning av oorganiska kärnmetoder förekommer och dessa kan ge betydande fördelar främst vad gäller gasavgång under gjutningen. Denna gas ger påbyggnad av kondensatrester i luftnipplar och liknande, vilket ger ett betydande servicebehov av kokillerna.

Kokillivslängd

Påfrestningarna på kokillerna vid gjutningen är stor, varför livslängden blir begränsad. Ju högre smälttemperaturen är hos använd gjutlegering, desto kortare blir kokillernas livslängd. Vid gjutning av lättmetaller kan livslängden variera från 10 000 till 100 000 avgjutningar, medan den vid gjutning av kopparlegeringar kan uppgå till 2 000 – 20 000 avgjutningar.