книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

тонкостенных мелких

F„ : Лил: Аст = 1 :1,06: 1,11;

средних н мелких

F ■F ■F — 1 • | I ■1 1'у

1П * 1 ШЛ ■ 1 СТ 1 • 1 » 1 • 1 , 1

средних и крупных

А„:АШЛ:Е СТ= 1 : 1,5: 2;

крупных

Fn :Fma:F„ = \ : 1,2: 1,4.

Расчет литниковой системы по номограмме К. А. Соболева. На основании обобщения большого практического опыта по конст­ руированию и расчету литниковых систем для чугунных отливок К. А. Соболев разработал номограмму, которая значительно упро­ щает расчет литниковой системы.

По номограмме К. А. Соболева (рис. 94) рассчитывают площади сечения питателей для средних машиностроительных отливок. Номограмма К. А. Соболева позволяет определить суммарную пло­ щадь сечения питателей Fn в зависимости от массы отливки G, толщины стенки б и расчетного напора Яр.

Допустим, что. необходимо рассчитать литниковую систему для чугунной отливки массой 900 кг с преобладающей толщиной стенки 15 мм. Расчетная высота стояка равна 60 см, форма отливки имеет среднее сопротивление. По номограмме в правой части находим точку, соответствующую 900 кг, затем из нее проводим вертикаль­ ную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей толщине стенки 15 мм. Из найденной точки проводим линию, парал­ лельно оси абсцисс, до пересечения с наклонной линией, соответст­ вующей расчетной величине напора 60 см, и из точки пересечения этих линий опускаем вертикаль на ось абсцисс. Пересечение этой вертикали с осью абсцисс указывает на то, что для формы со средним сопротивлением суммарная площадь сечения питателей F„ состав­ ляет 19,5 см2. По данной номограмме определяется суммарная пло­ щадь питателей для сырых форм. Если же формы заливают металлом по-сухому, то вводят поправочный коэффициент 0,8—0,85.

Конструкция и расчет дроссельных литниковых систем. Литни­ ковые системы с последовательным уменьшением площадей попе­ речного сечения элементов от стояка к питателям иногда приводят к браку отливок по шлаковым раковинам и засорам вследствие размыва формы струей, вытекающей из питателей с большой ско­ ростью.

Для регулирования скорости поступления металла в форму и лучшего задержания шлака применяют дроссельные литниковые системы (рис. 95). Дроссели — это узкие щелевидные каналы, ко­ торые располагаются между стояком и питателями. Дроссель опре­ деляет массовый расход металла, протекающего через литниковую

140

F^-одщая площадь сечения питателей, см2

Рис. 94. Номограмма К. А. Соболева для расчета сечения питателей

систему, а питатель — линейную скорость металла, поступающего в форму, которую выбирают минимальной, но достаточной, чтобы шлакоуловитель был заполненным. Сечение шлакоуловителя берут таким, чтобы скорость металла в нем была меньше критической, при которой происходит замешивание шлака в металл.

При движении металла через дроссели турбулентное перемеши­ вание в потоке уменьшается, а вследствие резкой потери скорости

за дросселем всплывает шлак. Увеличение сечения питателя позво­ ляет уменьшить скорость поступления металла в форму и количество засоров в отливках.

Дроссельные литниковые системы рассчитывают по методу Б. В. Рабиновича. Для расчета размеров литниковой системы необ­ ходимо следующее:

1.В соответствии с положением отливки при заливке определить место подвода металла, составить схему литниковой системы и вы­ числить напор по формуле (7).

2.По графику (рис. 96) найти массовую скорость заливки, зная массу отливки с литниками и прибылями, а также выбрав режим

142

заливки (быстро, нормально, медленно). Медленная заливка реко­ мендуется для отливок: толстостенных из серого чугуна, с верти­ кальными массивными стенками и для отливок с большими стерж-

tfacca металла В форме

Рис. 96. К определению массовой скорости заливки

нями и малыми знаками, заливаемых перегретым чугуном. Быст­ рая заливка рекомендуется для отливок с тонкими стенками и сложной конфигурацией при сифонном подводе металла, а также для отливок с развитыми горизонтальными поверхностями. В осталь­ ных случаях рекомендуется нормальная заливка.

~ifi

-1А

-1,2 ^

- » .4

Л0Л ^

го бо wo т w o гго н,м м

Рис. 97. График для определения номера дросселя

3.По массовой скорости заливки и расчетному напору опреде­ ляют по графику (рис. 97) номер дросселя. В соответствии с номером дросселя и выбранной конструкцией его по табл. 22 находят размеры дросселя.

4.По известной массовой скорости заливки определяют площадь сечения и размеры шлакоуловителя, а также суммарную площадь

143

питателей. Для этого на оси ординат номограммы (рис. 98) находят расход металла, протекающего через рассчитываемую ветвь шлако­ уловителя (если от стояка отходят две ветви шлакоуловителя, то берется половинный расход, обеспечиваемый выбранным дросселем), и проводят горизонталь до пересечения с кривой /. От точки пере­ сечения опускают вертикаль через ось абсцисс до пересечения с кри­ вой II.

От новой точки пересечения проводится горизонталь налево до оси ординат, на которой отложены размеры основания шлако­ уловителя р мм. Остальные его размеры обозначены на графике (h — p,h = 0,75р). Площадь сечения шлакоуловителя F см2 находят на оси абсцисс.

Таблица 22

Размеры односторонних одноходовых дросселей, мм

Аналогично по графику (рис. 98) находят суммарную площадь питателей. Для этого по оси ординат находят расход металла, про­ текающего через ветвь шлакоуловителя, и, проведя горизонталь до пересечения с кривой 1, опускают вертикаль до пересечения с осью абсцисс, где отложены значения площади поперечного сечения пита­ телей.

Число питателей и их расположение назначают в зависимости от конструкции отливки.

5. Зная расход, по табл. 23 находят диаметр чаши-воронк и ее высоту.

144

Расчет литниковой системы по удельной скорости заливки (метод Ново-Краматорского машиностроительного завода им. Ле­ нина). Этим методом определяют размеры литниковой системы для крупных отливок из чугуна. Суммарную площадь питателей вычисляют по формуле

Удельную скорость заливки Ку находят по графику в зависимости от массы отливки и K v Затем найденные значения т и Ку подстав­ ляют в формулу (8) и вычисляют Fn.

Для определения площадей сечения элементов литниковой сис­ темы рекомендуется следующее соотношение:

145

Другие методы расчета литниковых систем основываются на опре­ делении оптимальной продолжительности заливки или весовой ско­ рости заливки, чаще на производственных данных с учетом местных условий, поэтому они не являются универсальными.

Г Л А В А V I

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стержни применяют в основном для выполнения в отливках отверстий и полостей, а также наружных поверхностей отливок сложной конфигурации.

При заливке формы стержни обычно бывают со всех сторон окру­ жены жидким металлом. Поэтому они должны обладать высокой газопроницаемостью, прочностью, податливостью, выбйваемостью, что обеспечивается выбором соответствующей стержневой смеси

иконструкцией стержня.

Взависимости от конфигурации и условий работы стержни делят на пять классов. Наиболее сложными являются стержни 1-го класса (см. гл. III, § 6).

Стержни получают в ящиках вручную или на машинах с помощью

тех же приемов, что и при формовке. Отделение литейного цеха, в котором изготовляют стержни, называют стержневым.

§ 2. КОНСТРУКЦИЯ СТЕРЖНЕЙ

Получение в отливке полостей и отверстий точных размеров, соответствующих чертежу отливки, зависит от точности геометри­ ческих размеров стержней и их точной установки в форме. Для этой цели стержни должны иметь достаточное число знаков определенных размеров, обеспечивающих устойчивое положение стержня в форме.

Знаки стержней. Размеры знака стержня находят исходя из наименьшей поверхности, при которой давление на участок формы, сопряженный со знаком стержня, не превышает 50—75% прочности формовочной смеси на сжатие 0СЖ. Величина поверхности знака в нижней полуформе зависит (рис. 100) от массы стержня Q:

®сж

После заливки металла в форму стержень можно рассматривать как тело, погруженное в жидкость; тогда сила действия стержня на верхнюю полуформу

V y - Q ,

где V — объем стержня без знаков; у — плотность металла; Q — масса стержня со знаками.

146

Поверхность каждого знака в верхней полуформе (рис. 100, а) определяют по формуле

Сила от всплывания стержня в случае, приведенном на рис. 100, б,

P = % ( D i - D l ) H y - Q .

Зная число знаков в верхней части стержня и допустимое напря­ жение иа сжатие сгС1Кверхней опорной части формы, можно опре­ делить минимальную поверхность сопряжений верхних знаков. Если при расчете числа знаков их поверхность оказывается недоста-

а)

Рис. 100. К расчету размеров знаков стержня:

точной и увеличить ее невозможно, то в форме устанавливают жере­ бейки (см. рис. 129), которые удерживают стержень в заданном положении.

Для предупреждения смещения стержней в горизонтальном и вер­ тикальном направлениях делают специальные фиксаторы (см. рис. 6).

Каркасы стержней. Для увеличения прочности стержней в них заформовывают специальную упрочняющую арматуру-каркас,^ко­ торый изготовляют из стальной проволоки или чугунных литых рамок. Арматура для стержней должна отвечать следующим требо­ ваниям: 1) обеспечивать достаточную прочность и жесткость стерж­ ня; 2) не пружинить и не отставать от стержневой смеси, поэтому проволока должна быть мягкой и отожженной; 3) не препятствовать усадке отливки; 4) не мешать устройству в стержнях вентиляцион­ ных каналов; 5) легко удаляться из отливки при выбивке стержня.

При изготовлении тонких стержней в ящики закладывают арма­ туру из проволоки диаметром 1—12 мм.

Для мелких и средних стержней используют главным образом вязаные каркасы из проволоки диаметром 6—10 мм, а для связыва­ ния отдельных частей каркаса применяют более тонкую проволоку. В крупных стержнях из песчано-глинистых смесей устанавливают

147

литые каркасы (рамки) из чугуна и стали с залитой в них проволокой диаметром 6—10 мм.

В каркасах (рис. 101) для крупных и средних стержней делают подъемы, за которые стержни подвешивают на кране при транспор­ тировке и установке их в форму. Проволочные каркасы укладывают вдоль стержня, они должны быть короче стержня со знаками не более чем на 2—3 мм с каждой стороны. Каркас для создания большей прочности должен заходить в знаки. Если стержень имеет два знака,

расположенные один против другого, то каркас должен их соединять. Проволоку, составляющую остов каркаса, называют основой, а про­ волоку, которая повторяет очертания стержня и укрепляет отдель­ ные его части, называют контурной.

Располагать каркас слишком близко к поверхности стержня или на его поверхности нельзя, так как это приводит к привариванию каркаса к отливке и образованию в ней газовых раковин и горячих трещин. Допускаемое расстояние от проволочного каркаса до поверх­ ности стержня 5—10 мм. Для литых каркасов это расстояние в стерж­ нях размерами до 500 X 500; (500 -ь 1000) X (500 -г- 1000) и более

1000 х 1000 мм составляет соответственно 20—30; 25—30 и 30— 35 мм.

148

Если в стержень ставят один каркас, то его следует располагать в центре стержня, а несколько каркасов устанавливают равномерно по сечению. В стержни, имеющие изогнутую ось, лучше укладывать несколько тонких каркасов вместо одного толстого, чтобы облегчить удаление.их из отливки.

Применять каркасы в условиях массового производства отливок нежелательно, так как увеличивается трудоемкость изготовления стержней и выбивки их из отливок. Поэтому необходимая прочность стержней часто достигается за счет высокой прочности стержневых смесей.

трактора:

1 — стержневые пробки; Я — вентиляционные вертикальные ка­ налы; 3, 5 , 6 , 7 — стержни; 4 , 8 — вентиляционные наклонные и горизонтальные каналы

Устройство вентиляционных каналов в стержнях. При заливке ' формы металлом ее стенки и стержни быстро нагреваются и выделяют большое количество газов. Особенно сильно прогреваются в момент . заливки стержни, поэтому стержни должны иметь газоотводные вен­ тиляционные каналы (рис. 102). Их выполняют в стержнях различ­ ными способами: накалыванием стержней душником; заформовыванием в стержнях стальных прутков с последующим их извлечением, труб стальных или чугунных (часто служат каркасами), восковых фитилей (воск при сушке стержня выплавляется, шнуры вынимают), капроновых сетчатых трубок, соломенных жгутов при изготовлении труб и цилиндров, которые выгорают при заливке металла; укладкой кокса или коксовой гари внутрь крупного стержня при его изготов­ лении.

149