книги из ГПНТБ / Разумов, В. Н. Технология литейного производства учеб. пособие

к обгару поверхности формы и засорению отливки пе­ сочными включениями.

Следует обращать внимание на то, чтобы питатели со шлакоуловителями и другими частями литниковой системы, а также сама отливка не создавали жесткой

Рис. 16. Подвод питателей к полости формы и наиболее распространенные сечения каналов питателей

замкнутой системы, в которой при охлаждении могут возникнуть большие внутренние напряжения, приводя­ щие к образованию на отливке трещин или к коробле­

нию отливки.

Нельзя забывать и того , что питатели должны легко отделяться от отливки при первичной обработке по­ следней.

Наиболее типичные контуры сечения каналов пита­ телей и способы их подвода к полости формы показаны на рис. 16.

40

Комбинируя в различных сочетаниях рассмотренные элементы, можно получить самые разнообразные литни­ ковые системы. Но предварительно необходимо рассчи­ тать площади поперечного сечения литниковых каналов. Расчет начинается с определения площади сечения ли­ митирующего участка системы f.

Для определения /, так же как и для определения Тзал или qm, можно использовать эмпирические уравне­ ния, таблицы или графики. Среди эмпирических уравне­ ний заслуживают внимания уравнения В. М. Андреева, пригодное для расчета литниковых систем чугунных от­ ливок, и С. В. Руссияна — для чугунных и стальных от­ ливок большой массы. Уравнение В. М . Андреева имеет вид

ется по графику, приведенному на рис. 17, в зависимо­

41

зующий свойства сплава, принимается для чугуна рав­ ным 1, для углеродистой стали — 0,85, для слаболегиро­ ванной стали— 1 и легированной стали — 1,15.

Эмпирические уравнения, таблицы и графики не учитывают конкретных особенностей данной отливки, поэтому рекомендуется для более точной оценки пользо­ ваться расчетным уравнением Озанна, являющимся пе­ реработанным уравнением Бернулли.

Известно, что для стационарного режима течения можно записать

для литниковой системы — z2 — 0, zl = H v и

М1

qv = frг =

P i "^зал

Произведя подстановку и соответствующие преобра­ зования, получаем

Коэффициент расхода литниковой системы ц предпо­ читают не рассчитывать, а определять на основании экс­ периментов, в которых автоматически учитываются по­ правки на все допущения, сделанные при выводе урав­ нения Озанна. Опыты показали, что ц изменяется в пре­ делах от 0,25 до 0,8.

Расчетный напор Н р в уравнении Озанна определя­

42

ется по приближенному уравнению, полученному из ба­ ланса совершенной работы

V н 0 Ѵ н 0 + Ѵ н с- р

Расчет с помощью уравнения Озанна, базирующийся

43

точные результаты. Б. В. Рабинович предложил исполь­ зовать метод гидромоделирования унифицированных элементов литниковых систем для получения более точ­ ных данных о их пропускной способности. Полученные им сведения приведены в таблицах, пользуясь которы­ ми можно для заданного удельного расхода цѵ или цт подобрать нужные сечения литниковых каналов и опре­ делить f лимитирующего канала.

В процессе гидромоделирования исключалось влия­ ние противодавления столба жидкости в полости формы. Поэтому при использовании таблиц Б. В. Рабиновича сначала необходимо найти начальный удельный расход 9нач и по его значениям определить / лимитирующего канала.

Чтобы найти (/нач, воспользуемся уравнением В. А. Бе­ ленького для форм с постоянным по высоте сечением S

Начальный расход можно найти из уравнения

^нач = ^ / 2ЯЯ0.

Таким образом, получаем

44

системы. После этого можно перейти к конструированию всей литниковой системы.

При заливке сверху черездождевые литниковые системы в качестве лимитирующего звена принимают каналы питателей. Толщину питателей или их диаметр

Рис. 19. Примеры конструкций дождевых литниковых систем

берут равными 0,8 б0тлЭто соотношение между толщи­ ной питателей и толщиной отливки рекомендуется вы­ держивать и во всех остальных случаях конструирова­

ния литниковых систем.

Самая простая дождевая литниковая система состо­ ит из воронки и щелевого дождевого питателя, как по­ казано на рис. 19. Более сложные литниковые системы состоят из чаши — русла и большого числа дождевых питателей; диаметр каждого питателя берется в зависи­ мости от толщины стенки отливки от 3 до 10 мм, но не более. Число питателей находится из соотношения

45

В наиболее сложных дождевых литниковых систе­ мах, особо часто применяемых при вертикальном разъ­ еме литейной формы, расплав из заливочной воронки поступает в стояк, затем в шлакоуловитель и от него в дождевые питатели цилиндрического, полуцилиндрического или ленточного сечения. Размеры каналов такой литниковой системы по рекомендации А. А. Сварика выбирают из соотношений:

—для разомкнутого шлакоуловителя

£/пит:^шл^ст= 1:1,5:1,65;

—для кольцевого шлакоуловителя

Е/пит ^шл :/=■ «= 1:0,75:1,5.

Конструктивное оформление литниковых систем по­ следних двух типов показано на рис. 19.

При заливке с помощью сифонной литниковой систе­ мы лимитирующее звено — стояк или дроссель между стояком и шлакоуловителем. Наиболее простая сифон­ ная литниковая система выполняется из чаши или во­ ронки, стояка и питателя. Питатель делается с расши­ рением в сторону полости формы, что облегчает извле­ чение модели питателя в полость формы после извлечения модели отливки и создает условия для более плавного входа расплава в полость формы. Только при заливке прокатных валков питатели делают сужающи­ мися в сторону формы, чтобы усилить вращение распла­ ва во время заливки. Более развитые сифонные литни­ ковые системы составляют из чаши, стояка, дросселя, шлакоуловителя прямого или центробежного, и питате­ ля. В некоторых случаях от чаши отводят короткий сто­ як к дросселю и шлакоуловителю, от шлакоуловителя опускают два и более стояков — опусков и уже от по­ следних отводят питатели. Соотношение каналов таких литниковых систем рекомендуется принимать следу­ ющим:

F -f -F ■ F = 1 3-1-1

Примерные конструкции сифонных литниковых систем показаны на рис. 20.

При заливке сифоном высоких форм приходится под­ водить питатели к полости формы через каждые 300— 500 мм высоты. Расстояние между дополнительными

46

питателями по высоте следует рассчитывать на отсутст­ вие спаев при соблюдении плавного заполнения полости формы. Все дополнительные питатели в таких системах начинают работать только с того момента, когда рас­ плав поднимется в полости формы до уровня установки питателя. Чтобы не было случайного преждевременного заплескивания расплава из стояка в полость формы, все дополнительные питатели устанавливают с наклоном вверх в сторону полости формы, и площадь сечения пи-

Рис. 20. Примеры конструкций сифонных литниковых систем

тателей берется такой, какая принимается для основ­ ного нижнего питателя при отсутствии дополнительных, а лимитирующее звено литниковой системы обязательно располагается между стояком с питателями и чашей.

Если к полости формы на разных уровнях надо под­ водить большое число питателей, то от стояков — опусков отводят на заданных уровнях шлакоуловители и от последних — нужные питатели. Соотношение площа­ дей сечений литниковых каналов для сифонной заливки с дополнительным подводом расплава на разных уров­ нях выбирают как для всех дроссельных литниковых систем следующим:

или

47

Примерные конструкции литниковых систем с под­ водом металла на разных уровнях приведены на рис. 21.

При заливке форм через боковую литниковую си­ стему, когда питатели расположены по разъему формы, наиболее часто применяется дроссельная система, со­ стоящая из чаши или воронки, стояка, дросселя, шлако­

ных элементов таких литниковых систем приведено

Рис. 21. Примеры конструкций литниковых систем с под­ водом расплава на разных уровнях

выше. Дроссельные литниковые системы являются неза­ полненными за дросселем, что позволяет снижать ско­ рость истечения расплава в полость формы и уменьшать инерционное влияние струй в зоне подвода питателей, а также облегчает работу шлакоуловителя. Дроссель­ ные литниковые системы стали применяться сравни­ тельно недавно, поэтому сохранились и простые запол­ ненные литниковые системы, составленные из чаши или воронки, стояка, шлакоуловителя и питателей. Для та­ ких литниковых систем с боковым подводом питателей рекомендуется принимать

Е/пит^шл^ст = 1:1,2:1,4.

Для легких цветных сплавов часто рекомендуются вертикально-щелевые литниковые системы, составлец-

48

ные из чаши или воронки, наклонного или зигзагообраз­ ного стояка, вертикального коллектора и вертикального щелевого питателя. Размеры таких литниковых систем определяются на основании эмпирических рекоменда­ ций. В частности, для магниевых сплавов рекомендует­

— периметр отливки в сантиметрах;

Рис. 22. Примеры боковой и вертикально-щелевой литнико­ вых систем

— толщину одной щели, равной 6Щ— (1,4— 1,5) öi, где бі — толщина отливки;

—высоту щели в соответствии с высотой отливки;

—ширину щели (расстояние от отливки до коллек­ тора) не менее 25 и не более 60 мм;

—соотношение площадей сечения щелей, коллекто­

ров и стояков, равным 2 F CT.'2FKon:2F4 = 1:2:4;

— число коллекторов, равным числу щелей. РІримерные конструкции боковых и вертикально­

щелевых литниковых систем показаны на рис. 22. Рассмотренные примеры литниковых систем, конеч­

но, не исчерпывают всех возможных вариантов комби­ нирования и конструирования. РІри заливке достаточно крупных деталей часто прибегают к устройству двух и