Расчет литниковой системы отливки

Литниковая система система каналов и устройств подвода жидкого металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании. Литниковую систему размещают по разъему литейной формы и вне разъема. Правильная конструкция литниковой системы должна обеспечивать:

• непрерывную подачу расплава в форму по кратчайшему пути;

• спокойное и плавное ее заполнение;

• улавливание шлака и других неметаллических включений;

• создание правильного затвердевание отливки;

• минимальный расход металла на литниковую систему;

• не вызывать местных разрушений формы вследствие большой скорости и неправильного направления потока металла.

Литниковая система (рис. 4) включает в себя следующие элементы:

1 − литниковая чаша элемент литниковой системы для приема жидкого металла и его направления в стояк или непосредственно в литейную форму;

2 − стояк вертикальный канал, соединяющий литниковую чашу со шлакоуловителем;

3 − шлакоуловитель горизонтальный трапецеидальный канал, соединяющий стояк с питателями и задерживающий шлак и неметаллические включения из потока заливаемого металла;

4 − питатель горизонтальный канал, соединяющий шлакоуловитель с полостью формы;

5 − прибыль элемент литниковой системы для питания отливки жидким металлом в период затвердевания и усадки;

6 выпор вертикальный канал, расположенный на самой верхней части полости формы, служащий для вывода газов из формы и для наблюдения за ходом заливки формы (позиция 7 рис.4).

5

Рис. 4 Схема литниковой системы

Площадь сечений питателей (Fп) определяется в зависимости от способа заливки металла в форму. При заливке из поворотных ковшей Fп определяется по формуле

, (3)

где Fп − суммарная площадь питателей, м² ;

m − масса отливки с литниками (масса литников составляет от 40 60 % от масса отливки), кг;

μ − общий коэффициент расхода в литниковой системе (определяется по таблице 11,12 );

τ − оптимальная продолжительность заливки, с;

ρ − плотность металла, кг/м³;

g − ускорение силы тяжести, м/с²;

Нср − средний расчетный напор, м.

Продолжительность заливки форм для серого чугуна определяется по формуле

, (4)

где m масса отливки с литниками, кг;

S − коэффициент, учитывающий толщину стенки отливки, определяется по таблице 13.

Продолжительность заливки для стального литья определяется по формуле

, (5)

где m − масса отливки с литниками, кг;

Размеры трапецеидальных питателей:

− средняя толщина стенки отливки, м;

S₁ − коэффициент, учитывающий способ подвода металла и его жидкотекучесть, определяется по таблице 14.

Средний гидростатический напор определяется по формуле

, (6)

где Н_ст −высота стояка, м;

− расстояние от плоскости разъема формы до наиболее высокой точки отливки, м;

− общая высота отливки по расположению в форме, м (рис. 5).

Рис. 5 Схема расчета литниковой системы

Таблица 11

Значение коэффициента μ для чугунных отливок

Вид формы	Сопротивление формы
	большое	среднее	малое
Сырая Сухая	0,35 0,41	0,42 0,43	0,50 0,60

Таблица 12

Значение коэффициента μ для стальных отливок

Вид формы	Сопротивление формы
	большое	среднее	малое
Сырая Сухая	0,25 0,30	0,32 0,38	0,42 0,50

Таблица 13

Значения коэффициента S

Толщина стенок, мм	2,5−3,5	3,5−3	8−15 и более
Коэффициент S	1,6	1,85	2,2

Таблица 14

Значения коэффициента S₁

Температура металла и жидкотекучесть	Подвод металла
	Снизу сифоном или в толстостенную часть отливки	На половине высоты или ступенчатый	Сверху или равномерный подвод в тонкостенные части
	Коэффициент S1
Нормальная Повышенная	1,3 1,4−1,5	1,4 1,4−1,6	1,5−1,6 1,6−1,8

Площади поперечных сечений шлакоуловителя F_ш и стояка F_ст определяют из соотношения для чугунного литья:

, (6)

для стального литья:

. (7)

В зависимости от площади поперечного сечения определяют размеры шлакоуловителя (таб. 15) и питателя (таб. 16). Длину питателя берут в пределах 10 − 50 мм.

Таблица 15