3 Общая методика расчета параметров литниковых систем

1) Расчет литниковой системы состоит в определении площади сечения узкого места, которым чаще всего является суммарная площадь сечения питателей.

Площади сечения остальных элементов системы определяются по установленным из практики соотношениям для конкретных случаев.

Длина элементов литниковой системы принимается произвольно в зависимости от конструктивных особенностей отливки и формы с учетом положений, указанных в пункте 1.

2) Исходной формулой для расчета площади сечения узкого места литниковой системы в большинстве случаев является формула:

, (3.1)

или формулы на основе ее.

3) Оптимальная продолжительность заливки ( τ ) обычно определяется по одной из формул:

, (3.2)

, (3.3)

4. Средний металлостатический напор ( Н_р) в литниковой системе для случаев, указанных на рис. 1, определяется по формулам:

а) Для всех типов подвода

, (3.4)

Формула при подводе металла сверху ( Р = 0);

Н_р = Н₀,

При подводе металла сифоном ( Р = С ):

б) Для сифонного подвода

, (3.5)

Примечание: формула (3.4) строго справедлива для отливок с постоянным сечением по высоте, но дает результат, обычно удовлетворяющий все случаи практики.

5) Надежность рассчитанной литниковой системы определяется исходя из положения: «Оптимальная литниковая система должна обеспечить линейную скорость подъема металла в форме, отвечающую условию:

» (3.6)

6) Сведения по значениям величин, входящих в формулы (3.1) – (3.6) подводятся далее для конкретных случаев.

4 Определение оптимальной продолжительности заливки

1) Отливки из серого чугуна и стали с массой до 15 т. Расчет с достаточной надежностью проводится по формуле (3.2). Коэффициент продолжительности заливки S₁, устанавливается:

а) для чугунных отливок равным 1,7–2,9 (при пониженных температурах заливки и жидкотекучести S₁ принимается по нижнему пределу);

б) для стальных отливок пользуются табл. 4.1.

2) Отливки из стали с массой более 15 т. Расчет производится по формуле (3.3).

Коэффициент S₁, устанавливается по табл. 4.2 в зависимости от относительной плотности отливки K_v и технологической группы отливок (табл. 4.3).

Относительная плотность отливки равна:

, (4.1)

3) Отливки из стали массой 240–755 кг, заливаемые через вертикально–щелевую литниковую систему с обратным стояком.

Расчет проводится по формуле (3.2).

Коэффициент S₁ устанавливается по табл. 4.4.

4) Отливки из алюминиевых и магниевых сплавов. Расчет производится по формуле (3.2).

Входящая в формулу (3.2) величина δ для данных условий представляет собой средневзвешенную толщину стенки отливки и прибыли, определяемую по выражению .

Коэффициент S₁ устанавливается по табл. 4.5 и 4.6.

5) Отливки из медных сплавов. Расчет производится по формуле (3.2). Коэффициент S₁ рекомендуется:

а) для литниковых систем, не замкнутых в питателях, при количестве отливок в форме до 4 шт. S₁ = 2,0 ч 2,1 и при большем количестве – S₁ =2,2 ч 2,9 (последнее значение при количестве более 20);

б) для литниковых систем, замкнутых в питателях, при любом количестве отливок в форме S₁ = 2,0 ч 2,1 при заливке бронзы и S₁ = 1,3 ч 1,9 при заливке латуни (нижний предел для заливки в кокиль).

6) Указания по определению оптимальной продолжительности заливки для специальных видов литья приводятся далее конкретно для каждого вида.

Коэффициент S1 при значениях (δ),мм	более 60	– 0,90 1,00 1,05	– 1,00 1,10 1,15	– 1,10 1,20 1,25
	60	– 0,95 1,05 1,10	– 1,05 1,15 1,20	– 1,15 1,25 1,35
	40	0,9 1,00 1,08 1,20	1,00 1,10 1,20 1,35	1,10 1,20 1,30 1,45
	25	1,00 1,10 1,20 1,30	1,10 1,20 1,35 1,45	1,20 1,30 1,45 1,60
	15	1,10 1,15 1,30 1,45	1,20 1,30 1,45 1,60	1,35 1,40 1,60 1,75
Масса, кг		до 500 501 – 1000 1001 – 5000 5000 – 15000	до 500 501 – 1000 1001 – 5000 5000 – 15000	до 500 501 – 1000 1001 – 5000 5000 – 15000
Характеристика отливок		Отливки с развитыми плоскими поверхностями с большим объемом механической обработки, изготавливаемые с применением песчано–глинистых облицовочных смесей	Те же отливки, изготавливаемые с применением особо термостойких формовочных смесей (хромит с жидким стеклом при тепловой сушке), а также отливки с вертикальными развитыми плоскостями, но изготавливаемые на песчано–глинистых смесях	Отливки преимущественно с вертикальным расположением развитых плоских стенок, изготавливаемые с применением особо термостойких формовочных смесей

К оэффициент S1 при следующих значениях δ, кг/дм3	более 5,0	1,60 1,70 2,00	1,50 1,60	1,40 1,50	Примечание: при G > 50 т отливки относятся только к I и II технологическим группам (табл. 4.2)
Коэффициент S1 при следующих значениях (Ко), кг/дм3	4,1 – 5,0	1,50 1,60 1,70	1,40 1,50	1,30 1,40
	3,1 – 4,0	1,40 1,50 1,60	1,30 1,45	1,20 1,30
	2,1 – 3,0	1,30 1,45 1,50	1,20 1,35	1,10 1,20
	1,1 – 2,0	1,20 1,35 1,45	1,10 1,25	1,00 1,10
	до 1,0	1,10 1,25 1,35	1,00 1,15	0,90 1,00
№№ технологических групп отливок		I II III	I II	I II
G, т		Свыше 15,0 до 50,0	Свыше 50,0 до 100,0	Свыше 100,0

№ тех–нологической группы	I II III		II III III	Примечание: к категории особо ответственных относятся отливки, к которым техническими условиями заказа предъявляются повышенные требования, как например, по усталостным свойствам, по плотности.
Термостойкость формы	Средняя Особо высокая (напр., шамотные, хромо–маг–незитные смеси на хромистом железе и др.) Ответственная. Средняя		Средняя Особо высокая (напр. смеси на хромо–магне–зите, на хромистом же–лезе и др.) Средняя
Степень ответственности отливок	Особо ответственные Особо ответственные		Особо ответственные Ответственные
Характеристика отливок и условий их изготовления	1. Отливки с развитыми плоскими поверхностями, горизонтально расположенными при заливке формы. С преимущественным расположением сверху по заливке механически обрабатываемых поверхностей, когда возможно поражение перечисленных поверхностей ужиминами и песочными раковинами	2. Отливки, имеющие развитые тонкостенные части, при заливке которых возможно образование спаев или недоливов.	3. Отливки, имеющие преимущественно вертикальное (по заливке) расположение развитых поверхностей, когда в то же время механически обрабатываемые поверхности расположены преимущественно вертикально или снизу по заливке

Таблица 4.4 – Значения коэффициента S₁ для вертикально–щелевых систем

Расход жидкого металла в кг на деталь	Коэффициент S1 в зависимости от толщины стенки δ, мм
	40 – 80	80 – 120	120 – 160
240 – 300	0,9
300 – 1000	1,0
1000 – 3000		1,0 – 1,2
3000 – 5000			1,2 – 1,3
5000 – 7500			1,3 – 1,4

П одвод металла при массе жидкого металла на одну отливку, ППППППППППППППкг	Вертикально–щелевыми системами	30 – 70	4,00	3,00	Примечание: приведенные значения коэффициента S1 являются средними, поэтому для каждой отливки с учетом условий ее изготовления можно S1 принимать в пределах S1 = S1ср ± 0,45
		15 – 30	3,60	2,80
		< 15	3,35	2,70
	Обычными литниковыми системами	> 10	2,62	2,40
		5 – 10	2,50	2,30
		2 – 5	2,40	2,10
		2	2,20	1,70
При изготовлении отливок			В подогретых кокилях	В песчаных формах

П одвод металла при массе жидкого металла на одну отливку, кг	Вертикально–щелевыми системами	65	–	4–5	Примечание: приведенные значения являются средними. Для отливок, изготовляемых в подогреваемых кокилях с обычными литниковыми системами, значения принимаются в пределах S1 = S1ср ± 0,35; в остальных случаях значения принимаются в пределах S1 = S1ср ± 0,50
		45–65	4,40	3,30
		30–45	4,00	3,00
		30	3,70	3,00
	Обычными литниковыми системами	20	2,90	2,80
		10–20	2,90	2,70
		5–10	2,80	2,70
		2 – 5	2,60	2,50
		1 – 2	2,30	2,30
При изготовлении отливок			В подогретых кокилях	В песчаных формах