6.2.3 Расчет площадей элементов литниковой системы

Определение площадей остальных элементов литниковой системы осуществляется по эмпирическим соотношениям, зависящим от типа сплава и положения узкого места литниковой системы. На основании практического опыта можно использовать следующее соотношения для заливки стали при литье из поворотных ковшей:

где - площадь сечения питателей;

- площадь сечения шлакоуловителя;

- площадь сечения стояка.

Тогда площадь сечения стояка равна:

=1,4х8,3=11,6 см²,

а диаметр:

d= =

Принимаем диаметр стояка равным 4 см.

Площадь сечения шлакоуловителя составляет 1,2*8,3=10 см².

Используем шлакоуловитель трапециедального сечения b=1,2h; a=0,8h.

где а – верхнее основание;

b – нижнее основание;

h – высота.

Следовательно, получим шлакоуловитель со следующими размерами: а=26 мм, b=40 мм, h=33 мм.

Площадь сечения питателя, как говорилось ранее, равна площади узкого сечения литниковой системы. b=1,2h; a=0,8h.

где а – нижнее основание;

b – верхнее основание;

h – высота.

Следовательно, получим питатель со следующими размерами: а=23 мм, b=35 мм, h=29 мм.

6.2.4 Расчет прибыли

Прибылью называется полость формы, предназначенная для сосредоточения в ней усадочной раковины в процессе питания затвердевающей отливки жидким металлом. Прибыли особенно необходимы, если сплав имеет большую величину объёмной усадки, например - стали. Образование усадочного дефекта, его величина определяются свойствами стали, технологическими параметрами заливки сплава в форму, конструкцией отливки. Высокоуглеродистые стали имеют широкий интервал кристаллизации, они склонны к образованию усадочной пористости. Отливка «Колесо вагонетки» имеет технологичную конструкцию, обеспечивающую принцип направленного затвердевания, что значительно упрощает борьбу с усадочными дефектами. Установка прибылей является наиболее эффективным способом предупреждения образования усадочных пор в стальных отливках.

Места расположения прибылей ориентировочно предусматривают при выборе положения отливки в литейной форме. Число прибылей зависит от положения отливки в форме, от протяжённости стенки отливки, от мест расположения её утолщённых частей, от зоны (радиуса) действия прибыли. Выбор места расположения прибыли и их количества определяется следующими факторами:

• прибыль должна затвердевать последней, т.к. в ней должны сформироваться усадочные дефекты;

• большое количество прибылей усложняет конструкцию отливки, способствуя формированию усадочных напряжений, особенно опасных для высокоуглеродистых сплавов;

• расположение прибылей над массивными частями отливки более замедляют скорость их охлаждения, способствуя развитию напряжений. В таких случаях питание отливки целесообразнее сочетать с условиями применения холодильников;

• расположение прибылей на необрабатываемых поверхностях приводит к увеличению затрат на механическую обработку отливки;

Эффект действия прибыли определяется и её геометрической формой. С этой точки зрения, наилучшими являются прибыли, уширяющиеся кверху – по принципу направленного затвердевания. С точки зрения сохранения тепла и эффективности действия, наилучшими являются прибыли закрытого типа (не выходящие на поверхность формы) шаровой или полушаровой формы. Необходимо помнить о том, что лишний расход металла на прибыль резко снижает технологический выход годного металла, поэтому необходимо использовать все имеющиеся в распоряжении литейщиков меры для выбора прибылей оптимальных размеров. Для улучшения эффективности действия прибылей необходимо применять прибыли с повышенным давлением, экзотермическим обогревом, применять доливку горячего металла в прибыль по окончании заливки формы.

С учетом всех вышеперечисленных положений и мелкосерийного характера производства применим конические открытые прибыли, расположенные от разъема формы в количестве 3 штук.

Для расчета прибылей пользуются эмпирическими формулами. Расчет обычно сводится к определению объёма прибыли, а также высоты – для создания соответствующего напора, обеспечивающего вывод раковины в прибыль, и сечения прибыли как элементов объёма. Используем метод расчета прибыли Й. Пржибыла, по которому объем прибыли равен:

V_п = V₀

где β – коэффициент неэкономичности прибыли, зависящий от типа прибыли для прибылей открытого типа β=10.

ε_v – объёмная усадка, принимающая участие в формирование усадочной раковины

V₀ – объём отливки или питаемого узла отливки (места установки прибыли). Примем объем питаемого узла 1/3 от объема отливки: V₀= , где

m – масса 1 отливки;

ρ – плотность металла отливки.

V₀= =12,17 дм³. Объем питаемого узла тогда составит 12,17/3=4,05 дм³

V_п = 4,05=2,7 дм³

Исходя из геометрической формы прибыли, зная высоту полуформы, рассчитаем её диаметр:

H= 0,9 = =0,88 дм