5.6.Проектирование и расчет литниковой системы

Для обеспечения качественного заполнения формы сплавом литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

1. обеспечивать заполнение формы за оптимальное время;

2. создавать возможность надежного улавливания шлака, неметаллических и газовых включений; способствовать плавному поступлению сплава в полость формы без разбрызгивания и размывания поверхности формы и стержней;

3. создавать тепловые условия, благоприятствующие направленному затвердеванию отливки и снижению развивающихся в ней литейных напряжений.

Исходя из этих критериев выбираем литниковую систему, состоящую из литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя и питателя.

5.6.1.Оптимальная продолжительность заливки формы

Опыт показывает, что для каждой отливки существует оптимальная продолжительность заливки формы – τ_зал, соответствующая неравенству:

τ_min ≤ τ_зал ≤ τ_max ,

где: τ_min – минимально допустимая продолжительность заливки формы,

τ_max – максимально допустимая продолжительность заполнения формы,

При выборе оптимальной продолжительности нужно учитывать уровень и место подвода сплава.

Расчет оптимальной продолжительности заливки формы рассчитывается по формуле Г. М. Дубицкого:

,

где: S₁ – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места подвода сплава, материала формы.

S₁ для чугунных отливок чаще принимают равным 2.

δ – преобладающая толщина стенки отливки.

Преобладающая толщина стенки δ равна толщине стенки, наиболее протяженной.

Принимаем δ=40 мм.

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

,

где N-число отливок в форме, шт;

G_ж - масса заливаемого в форму сплава, кг.

,

где G_отл- черновая масса отливки, кг; G_приб и G_л.с.- масса прибылей и литниковой системы, кг.

Масса литниковой системы принимаем в пределах 4÷10% от массы жидкого сплава, заливаемого в форму.

G_ж = N ∙ G_отл + G_приб + G_л.с.,

где G_приб – масса прибыли,кг,

G_приб =V_пр ∙ ,

где =7100 кг/м³- плотность жидкого сплава, при Т = 1280^о С,

G_{приб 1} =0,00235 ∙ 7100 = 16,7 кг,

G_{приб 2} =0,00314 ∙ 7100 = 22,3 кг,

Принимаю Gотл = 78 кг, учитывая технологические напуски, припуски на механическую обработку и массу жидкого металла, расходуемого на отверстия, которые литьем получить нельзя.

,

G_ж = кг.

Тогда мы можем посчитать продолжительность заливки формы:

∙=34,3сек.

Отливка получается качественной в некотором интервале времени заливки: при отклонении τ_зал от рассчитанного в большую или меньшую сторону на 20 %. По данным Г. М. Дубицкого, время заливки должно удовлетворять неравенству:

τ_опт / 1,2 ≤ τ_зал ≤ 1,2 · τ_опт ,

28,56 ≤ 34,3 ≤ 41,16.

5.6.2.Расчет пощади поперечного сечения узкого места литниковой системы

Расход сплава, протекающего через литниковую систем, определяется площадью поперечного сечения узкого места литниковой системы и величиной действующего напора Нр.

Узким местом литниковой системы называется ее элемент, имеющий наименьшую площадь поперечного сечения и определяющий расход сплава в системе.

При литье из поворотных ковшей площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы рассчитывается по формуле:

,

где: Gж – масса жидкого металла, кг;

ρж – плотность сплава при температуре заливки, кг/см3;

μ – коэффициент расхода металла;

Значение коэффициента расхода литниковой системы μ для чугунных отливок в сырую форму принимаем 0,42.

τ_зал – продолжительность заливки формы, сек;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Нр – расчетный статический напор.

Так как наша литниковая система является замкнутой во всех элементах, то Нр расчетный статический напор определяется по формуле Дитера:

,

где: Но – начальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхней кромки верхней опоки, 235 мм;

р – расстояние от горизонтальной оси питателей до верха отливки, p=65 мм;

с – высота полости формы, с=130 мм.

Н_р = 235 - = 218,7

Затем рассчитаем площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы:

_уз = =5,66 см² .