14.3 Расчет элементов литниково – питающих систем, регулирующих продолжительность заливки Метод л.А.Щегловитова

При регулировании продолжительности заливки форм с литниковыми системами 1–3 типов с помощью специальных стаканчиков (рис.14.7) расчет регулирующего отверстия при заливке углеродистой стали в не подогретые формы может производиться следующим образом.

Рассчитывается оптимальная продолжительность заливки формы:

, (14.19)

где t – оптимальная продолжительность заливки, с;

 – преобладающая или средняя толщина стенки отливки, мм;

S – коэффициент продолжительности заливки, равный

при температуре металла 1580–1610 °С для оболочек, изготовленных на жидком стекле 1,27  0,15 и на этилсиликате 1,65  0,07;

m – масса металла отливок и литниковой системы.

Затем определяется скорость подъема уровня металла в блоке отливок при расчетной относительной продолжительности заливки:

, (14.20)

где V – скорость подъема уровня металла, мм/с;

– высота блока отливок, мм;

и требуемая минимальная скорость подъема металла в форме:

, (14.21)

где h₀ – максимальная высота отливки, мм/с;

R – половина толщины отливки, мм;

T – перегрев над температурой ликвидуса, °С.

Качественное заполнение формы достигается при

V ≥V₁. Если это условие обеспечивается, расчет диаметра регулирующего отверстия производится по формуле:

, (14.22)

где – диаметр отверстия, см.

Чтобы ускорить приведенные выше расчеты, предлагаются следующие номограммы.

Номограмма (рис. 14.8) для определения оптимальной продолжительности заливки построена по формуле (14.19). Для определения оптимальной продолжительности заливки необходимо соединить принятые по шкале А и Б значения, S и , затем точку пересечения на шкале В соединить с отложенной на шкале Г массой m, тогда точка пересечения на шкале Д укажет искомое значение t.

Номограмма (рис. 14.9) для определения необходимой минимальной скорости подъема уровня металла в форме построена на основе формулы (14.20). При использовании номограммы необходимо соединить значения толщины стенки отливки на шкале " " со значением температуры заливаемого металла на шкале "T_з", затем провести прямую линию между полученной точкой на шкале "0" и значением высоты отливки на шкале "h₀", продолжение этой прямой до шкалы "V " укажет искомое значение скорости подъема уровня металла.

Номограмма (рис. 14.10) для определения диаметра регулирующего отверстия, построена по формуле (14.22). Искомое значение диаметра отверстия указывается на шкале С номограммы при соединении прямой линии отложенных на шкалах А и В значений массы блока отливок и оптимальной продолжительности заливки формы.

Для расчета литниковых систем 4 типа, выполняющих функцию подвода металла в форму, можно воспользоваться методикой, предложенной Н.Н. Лященко, которая состоит в следующем:

– определяется массовая скорость заливки по эмпирической формуле:

, (14.23)

Рис. 14.8 – Номограмма для определения оптимальной продолжительности заливки металла

Рис. 14.9 – Номограмма для определения скорости подъема уровня металла в форме

Рис. 14.10 – Номограмма для определения диаметра регулирующего стаканчика

где W – массовая скорость заливки, кг/с;

k – коэффициент, равный при подводе металла сверху 0,05, при подводе металла сбоку – 0,06, при подводе металла снизу – 0,08;

– наибольшая протяженность тонкой стенки отливки, мм;

 – толщина тонкой стенки отливки, мм

Площадь суженного сечения или требуемый напор, находятся из известного уравнения:

,

, (14.24)

где F_у – площадь суженного сечения, см²;

– гидравлический напор в суженном сечении, см;

– коэффициент расхода, принимаемый по Н.Н. Лещенко,

равным 0,8–0,9, если энергией, падающей из ковша струи, можно пренебречь и 1,4–1,5, если энергию падающей струи необходимо учесть;

 – плотность жидкого металла, г/см³;

g – ускорение силы тяжести, см/с².

Следует отметить, что хотя формула (14.24) отражает гидравлическую картину заполнения формы, по приведенным выше рекомендациям, правильно рассчитывать узкое сечение литниковой системы не всегда удается. Для расчета необходимо знать действительные значения коэффициента расхода для различных типов литниковых систем. Рекомендуемые же значения велики и к тому же одинаковы для схем с различными гидравлическими сопротивлениями.

Например, ориентировочный расчет по справочным данным и известной формуле:

, (14.25)

где – сумма потерь, характеризующих местное сопротивление на пути металла, с учетом лишь потерь на 2 повороте на 90°, без учета потерь на расширения, сужения и трение в литниковой системе и отливке, дает для системы 4 типа (рис. 18):

 = 0,45.

Следовательно, для рассматриваемого случая сечение суженного отверстия будет примерно в 2 раза меньше необходимого.