2. Расчет литниковой системы

6.2.1 Расчет оптимальной продолжительности заливки

Литниковая система представляет собой систему полостей и каналов, предназначенных для заполнения литейных форм жидким металлом по заданному режиму. Размерами, конструкцией и расположением элементов литниковой системы определяются такие важнейшие факторы технологического процесса, как скорость заполнения формы, направление потока жидкого металла в её полости, разогрев местных участков формы и отливки, направленность и одновременность затвердевания стали в форме. Конструкция отливки позволяет применить простейшую одноярусную литниковую систему с подводом металла по разъему формы, которая включает в себя следующие основные элементы:

• литниковую воронку для направления потока расплава в полость литейной формы;

• стояк – вертикальный литниковый канал, служащий для подачи расплава от литейной чаши до разъема литейной формы;

• зумпф – углубление под стояком, предназначенное для предохранения от размыва литейной формы и предотвращения попадания в поток жидкого металла неметаллических составляющих со дна стояка;

• шлакоуловитель – распределительный канал, соединяющий стояк с другими элементами литниковой системы, выполняемый в верхней полуформе и предназначенный для задержания неметаллических включений;

• питатели – литниковые каналы, обеспечивающие подвод металла непосредственно в полость литейной формы. Для отливки цилиндрической формы целесообразен тангенциальный подвод расплава;

• прибыли – полости в форме, которая заполняется расплавом для обеспечения принципа направленного затвердевания.

Технологические особенности поведения жидкой стали, при заливке литейных форм, обусловливают требования к устройству литниковых систем, и одним из требований к конструкции одноярусных систем является нецелесообразность применения сложных чрезмерно разветвлённых литниковых систем, что в меньшей степени относится к высокоуглеродистой стали из-за ее высокой жидкотекучести.

Длительный практический опыт показывает, что для каждой отливки существует оптимальная продолжительность заполнения формы, удовлетворяющая неравенству:

τ_min≤τ_опт≤τ_max

где τ_min – минимальная допустимая продолжительность заливки;

τ_max – максимально допустимая продолжительность заливки.

Для определения оптимального времени заливки воспользуемся формулой Г.М. Дубицкого:

τ_опт=S₁ ,

где S₁ – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места его подвода и материала формы;

δ – преобладающая толщина стенки отливки, мм. Под преобладающей толщиной стенки понимается толщина, имеющая наибольшую протяжённость в отливке или наиболее удалённая от питателей и находящаяся в неблагоприятных, с точки зрения заливки, условиях.

G – масса жидкого металла в форме, приходящегося на одну отливку.

сек.

6.2.2 Расчет узкого места литниковой системы

Из теории литниковых систем известно, что расход сплава, протекающего через литниковую систему, определяется площадью узкого места системы и величиной действующего напора. Узким местом литниковой системы называется её элемент, имеющий наименьшую площадь сечения и определяющий расход сплава в системе.

При литье из поворотных ковшей площадь узкого места литниковой системы, обеспечивающая заливку формы за оптимальное время рассчитывают по следующей формуле:

где ρ_ж – плотность жидкого сплава, г/см³;

μ – коэффициент расхода литниковой системы (0,42);

Н_р – действующий напор (высота верхней опоки для одноярусных систем), см;

g – ускорение свободного падения см*г/с²;

G – масса жидкого сплава, залитого в форму через литниковую систему, кг.

см²

Выбираем сужающуюся литниковую систему, которая содержит воронку, стояк, шлакоуловитель и питатели. Для данной литниковой системы узким местом будут являться питатели.