Выбор стержней

Для получения крупных отверстий и полостей в отливке применяются стержни. Данная деталь имеет одно сквозное отверстие круглого сечения, поэтому для ее изготовления потребуется один стержень.

Места соединения литейной формы со стержнем называются знаковыми частями (знаками). Их функция заключается в обеспечении правильного и устойчивого положения стержня в форме.

Размеры знаков имеют важное технологическое значение. Они определяются удобством сборки формы, требованием точной фиксации стержня, а также с учетом действующих на стержень усилий при заливке. Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели принимаем по ГОСТ 3606-80 и сводим в таблицу 7.

Таблица 7.

Длина стержня, мм	Диаметр стержня, мм	Длина знаков (верхнего, нижнего), мм	Зазоры между знаками стержня и модели, мм
230	106,6	25, 40	1,8; 2,3

Формовочные уклоны

Формовочные уклоны относятся к технологическим припускам, применяемым для упрощения и облегчения процесса изготовления отливки. Формовочные уклоны служат для удобства извлечения модели из формы без разрушения ее. Уклоны назначают на поверхностях (стенках), перпендикулярных к плоскости разъема формы. Величины уклонов зависят от вида формовочной смеси, материала и высоты модели.

Используя ГОСТ 1312-80 назначим формовочные уклоны на поверхности перпендикулярные к плоскости разъема формы. Все необходимые уклоны сведены в таблицу 8.

Таблица 8.

Высота поверхности отливки, мм	Формовочный уклон
163.6	23’
26.4	1°31’
25	1°31’

Прибыли, выпоры

Прибылью называется специальный технологический прилив к поверхности отливки, затвердевающий позднее самой отливки; в прибыли формируется усадочная раковина, поэтому применение прибылей позволяет получить отливки без усадочных дефектов. Прибыли применяются при изготовлении отливок из сталей, белого и высокопрочного чугуна, а также в случае тяжелых, толстостенных отливок из серого чугуна с низким содержанием углерода.

При конструировании прибылей руководствуемся следующими требованиями:

• Прибыль должна застывать позже отливки и обеспечивать в течение всего периода затвердевания достаточное питание теплового узла;

• Прибыль следует размещать по возможности в верхней части отливки с тем, чтобы она выполняла еще и роль выпора;

• Конструкция прибыли должна обеспечивать удобство формовки и удаления ее при обрубке.

Для питания отливки устанавливаем две цилиндрические прибыли, изображенные на чертеже элементов литейной формы и отливки.

Выпоры предназначены для вывода воздуха и газа из полости формы при заливке, уменьшения динамического давления металла на форму. Для отливки данной детали выпоры не применяем, потому что их роль выполняют прибыли, расположенные в верхней части отливки.

Конструкция и расчет литниковой системы

Литниковая система представляет собой совокупность каналов и элементов литейной формы для быстрого и плавного подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечивая ее заполнение и питание отливки при затвердевании.

Наиболее распространенные литниковые системы, применяемые для заливки отливок широкой номенклатуры, состоят из литниковой чаши или воронки, стояка, литникового хода (коллектора в случае стали), питателей.

Литниковая система должна обеспечивать:

• заполнение форм за оптимальное время;

• надежное улавливание шлака и неметаллических включений;

• плавное поступление металла в полость формы без разбрызгивания и размывания стенок формы и стержней;

• направленное затвердевание металла в отливке.

Выбрав конструкцию литниковой системы, произведем ее расчет, целью которого является определение размеров сечений основных элементов литниковой системы: питателей, коллектора, стояка.

Суммарная площадь поперечного сечения питателей определяется по формуле:

, где

M – суммарная масса отливки с прибылями и выпорами;

– плотность жидкого металла;

– время заполнения формы металлом;

– коэффициент расхода литниковой системы, учитывающий потери напора жидкого металла при его движении в литниковых каналах;

– ускорение силы тяжести;

H_p – расчетный напор жидкого металла при заливке формы.

С учетом того, что , а для жидкой стали , формула приобретает вид:

, где

M берется в кг, в секундах, а H_p в метрах.

Черновая масса отливки М вычисляется по формуле

,

где m – чистовая масса детали в кг, которую находим из чертежа детали учитывая, что плотность углеродистых сталей 7820-7850 кг/м³:

.

а – коэффициент, учитывающий массу металла припусков на механическую обработку. В зависимости от величины припусков на обработку детали принимают a = 1,05-1,50. Принимаем a=1,1.

b – коэффициент, учитывающий массу металла на литниковую систему, выпоры или прибыли для стали b = 0,4 – 0,6. принимаем b=0,5.

Время заливки формы определяем по формуле для стальных отливок:

, где

t – характерная толщина стенки отливки, мм;

S – коэффициент продолжительности заливки, принимаемый в зависимости от температуры металла и характера его подвода в форму.

,

Расчетный напор жидкого металла H_p определяется по формуле:

, где

H_ст – высота стояка над питателями, м;

H_отл – общая высота отливки, м;

h – высота отливки выше места подвода металла (высота отливки над питателями), м.

м.

Величину коэффициента принимаем равной 0,7 (для толстостенных отливок = 0,7 – 0,8).

Итак, мм²

Площади поперечных сечений остальных элементов литниковой системы определяем из соотношений:

, где

F_л.х. – площадь сечения литникового хода (коллектора);

F_ст – площадь сечения стояка.

Имеем: мм², мм².

Так как подвод металла к отливке осуществляется через два питателя, то площадь одного питателя равна мм².

Найдем диаметр стояка по формуле

мм

Элементы литниковой системы показаны на чертеже элементов отливки.