Глава 4

Л ИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ

§ 1. Литниковая система, ее назначение и устройство

Литниковая система — система каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла в по­лость формы, ее качественное заполнение и питание отливки при затвердевании. Основными элементами литниковой системы яв­ляются (рис. 37): литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, пи­татели, выпор.

Литниковая чаша. Этот элемент литниковой Системы служит для приема расплавленного металла из ковша и его подачи в форму. Кроме того, заполненная литниковая чаша при заливке препят­ствует прониканию/ в форму шлака, который, будучи легче ме­талла, всплывает и остается на поверхности литниковой чаши. При заливке из больших ковшей широкая струя металла может разрушить дно чаши и смытые куски смеси могут попасть в форму. Чтобы избежать размывания литниковой чаши, ее стенки делают из более прочной облицовочной смеси, а в дно заформовывают ке­рамическую плитку.

1 6

Т ип литниковой чаши зависит от необходимого объема металла в ней. Маленькие литниковые чаши удобно делать утопленными в форму (рис. 37, а), если между дном чаши и полостью формы остается достаточный слой смеси. Если дно чаши расположено

а)

Рис. 37. Элементы литниковой системы:

I "■» литниковая чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель; 4 — зумпф; В — выпор; в •— питатели; 7 — рамка; 8 —. полость формы

80

близко к полости формы, то металл, заливаемый в чашу, может продавить небольшой слой смеси и разрушить верх формы. В та­ких случаях литниковую чашу делают не в форме, а в отдельной небольшой рамке, поставленной на поверхность формы над стоя­ком (рис. 37, б).

Стояк. Стояк выполняют в виде вертикального или наклон­ного канала; он служит для подачи расплавленного металла из литниковой чаши к другим элементам системы или непосред­ственно в рабочую полость формы. Для удобства удаления из формы стояки делают коническими, расширяющимися кверху. В небольших формах верхняя часть стояка заканчивается неболь­шой воронкой, выполняющей роль чаши (рис. 37, в). При заливке крупных форм во избежание размыва металлом дна стояка под ним на поверхности разъема формы в нижней опоке делают углуб­ление, называемое зумпфом (см. рис. 37, а, б).

Шлакоуловитель. Этот элемент литниковой системы пред­назначен для задержания шлака, кусочков формовочной смеси и подвода расплавленного металла из стояка к питателям. Суще­ствуют несколько видов шлакоуловителей: трапецеидальные, зиг­загообразные, шаровые, ступенчатые. В сырых формах для ху­дожественных отливок чаще всего используют шлакоуловители с трапецеидальным сечением. Частицы шлака, попадая с метал­лом в шлакоуловитель, расположенный выше питателей, всплы­вают и остаются в нем, не проникая в полость формы. В кусковых формах устройство шлакоуловителя, подающего расплавленный металл из стояка к питателям, не всегда представляется возмож­ным. В этих случаях для подачи металла из стояка к питателям на поверхности разъема формы вырезают канал, называемый литниковым ходом.

Питатель. Питатель служит для подвода расплавленного металла в полость литейной формы. Питатели чаще всего распо­лагают в нижней полуформе под шлакоуловителем. Питатели не следует делать в том месте под шлакоуловителем, где в него входит стояк, так как возможно попадание шлака в форму. В фор­мах для толстостенных отливок питатели прорезают в виде кана­лов треугольного сечения, в тонкостенных отливках — в виде широких трапецеидальных каналов (см. рис. 37, б). Толщина та­ких питателей не должна превышать толщину стенки отливки, в противном случае при обрубке литника будет выламываться етенка отливки.

Выпор. Для вывода газов из формы при заливке, контроля заполнения формы расплавленным металлом, питания отливки в момент ее затвердевания, смягчения удара струи металла в верх­нюю стенку полости формы в конце ее заливки, для слива холод­ного металла из верхней части полости формы в форме делают выпор.

Заливка, при которой часть холодного металла сливается из полости формы через выпор, носит название заливки о перепуском.

81

а)

Рис. 38. Расположение выпора и прибыли:

а — выпор отводной; б — выпор в верхней части формы; в — отливка без прибыли; г — отливка с прибылью; 1 — выпор; 2 — усадочная раковина; 3 — прибыль

При заливке формы с перепуском уровень металла в чаше должен быть несколько выше уровня металла в выпоре. В литейных формах, полость которых расположена в нижней опоке, выпор делают в виде стояка на противоположном от литниковой системы конце формы (см. рис. 38, а). Такой выпор называют отводным. Кроме того, выпор может быть питающим и сигнальным.

В формах, полости которых расположены в верхней опоке, выпор ставят в той части полости формы, которая расположена выше остальных частей (рис. 38, б). Если выпор поставлен в части формы, которая расположена ниже других, газы и шлак, всегда скопляющиеся в верхней части формы, могут в него не попасть, а остаться в форме, образуя в этом месте газовые или шлаковые включения.

Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины. Наиболее часто ра­ковины возникают там, где металл долгое время остается в жид­ком состоянии, т. е. в толстых сечениях отливки (рис. 38, в). В тонких сечениях отливки раковины образоваться не могут, потому что возникающая в процессе затвердевания усадка ком­пенсируется металлом из соседних, более толстых частей отливки, находящихся еще в жидком состоянии.

Таким образом, усадочные раковины располагаются в наиболее толстых частях отливки, затвердевающих последними. Если во время затвердевания отливки в самое массивное место своевре­менно добавлять жидкий металл — питать отливку, то усадочная раковина в отливке образовываться не будет. Такой прием в про­изводстве отливок используют для борьбы с усадочными ракови­нами.

Питание отливки в момент ее усадки осуществляется за счет жидкого металла элемента литниковой системы, устраиваемого в форме над той частью отливки, где возможно образование ра­ковины. Такую полость в форме называют прибылью (рис. 38, г). Но такая прибыль может питать отливку лишь в том случае, если металл в ней затвердевает после затвердевания металла питае­мого узла. Следовательно, чтобы в прибыли сохранить металл

82

в жидком состоянии, ее сечение и размеры должны быть больше размеров той части отливки, которую она питает. При таком усло­вии усадочные раковины будут образовываться не в отливке, а в прибыли, которая впоследствии будет срезана с отливки. Прибыли могут быть закрытыми и открытыми. На рис. 38, г показана часть отливки трубы с фланцем и открытой прибылью.

Описанный выше способ устройства прибылей, как средства борьбы с з'садочными раковинами в отливках, не экономичен вследствие большого расхода металла и трудоемкости операции отрезки прибылей. Существуют более выгодные способы питания отливок с помощью прибылей с атмосферным и газовым давлением, позволяющие значительно уменьшить размеры прибылей. Прин­цип работы прибыли, действующей под атмосферным давлением, в том, что в ее полость до заливки вставляют песчаный стерженек, который служит для создания давления, равного атмосферному, внутри прибыли, что способствует подаче жидкого металла в пи­таемый узел.

В прибыль, действующую под газовым давлением, вставляется патрон с мелом. Мел, разлагаясь при заливке, выделяет газ и создает в прибыли повышенное давление. Толщина стенки па­трона делается такой, чтобы она расплавилась после того, как на поверхности прибыли образуется корка застывшего металла.

Для уменьшения размеров открытых прибылей, применяемых при отливке крупных изделий, их подогревают путем доливки металла, засыпки материалами, выделяющими теплоту (молотым шлаком, древесным углем, лункеритом). Для обогрева форм от­крытых прибылей их облицовывают экзотермическими смесями, в состав которых входят алюминиевый порошок, ферросилиций, железная окалина, шамотный порошок и, огнеупорная глина. При химической реакции между составляющими смеси выделяется теплота, которая обогревает прибыль. Экзотермический обогрев прибыли позволяет уменьшить ее размеры на 8—9 %.

Прибыли делают прямыми и отводными. Отводные прибыли применяют для питания местных термических узлов и нескольких небольших отливок. Отводные прибыли в отличие от прямых рас­полагают сбоку от питаемого узла и соединяют с ним массивной шейкой.

Каждый из элементов литниковой системы имеет свое назна­чение и неправильное его изготовление может быть причиной брака в отливке. Поэтому при серийном производстве отливок вы­годнее применять заранее изготовленные модели литниковой системы, имеющие расчетную площадь и правильный профиль.