Типы литниковых систем
По характеру движения материала литниковые системы делятся на два типа: заполненные и незаполненные.
В заполненной системе площадь поперечных сечений элементов литниковой системы уменьшается по ходу движения металла - от стояка к питателям. В незаполненных системах отношение площадей обратное.
В зависимости от способа подвода металла в форму различают следующие типы систем.
Литниковые системы с подводом расплава по плоскости разъема наиболее просты и широко применяются для мелких невысоких отливок. Струи металла из питателей падают на дно формы; при этом может произойти размыв формы, что особенно опасно для высоких отливок.
При сифонной литниковой системе (рис. 6.29, А) металл поступает в форму снизу. В этом случае обеспечивается наиболее спокойное заполнение формы жидким металлом.
Н
едостатком
системы является то, что верхние части
отливки оказываются более холодными,
в результате чего в нижних частях
отливки, а иногда и по всей высоте снизу
вверх появляется рыхлота усадочного
происхождения.
Комбинированная литниковая система (рис. 6.29, Б) считается наилучшей для высоких отливок, особенно для крупных и массивных. При такой литниковой системе, при определённом соотношении сечений каналов, заполнение формы начинается через нижний питатель, как при сифонной заливке, а закан- Рис.6.29. Сифонный (А) и комбини- чивается через верхний питатель. Форма заполняется
рованный (Б) способы подвода спокойно, и вместе с тем затвердевание отливки про-
металла к отливке: исходит направленно - снизу вверх. Недостатком этого
1 - питатель; 2 - стояк; варианта является сложность выполнения системы под-
3 - отливаемая деталь вода металла. Формовка литниковой системы упроща-
ется при использовании пенополистироловых моделей питателей 1, которые не извлекаются из формы - они газифицируются во время заливки формы жидким металлом.
Для алюминиевых отливок обычно применяют литниковую систему со щелевыми питателями. Щель соединяет стояк с отливкой по всей высоте. Такие системы должны быть незаполненными. При этих условиях заливка начинается через нижние питатели и идёт с малой скоростью. Когда уровень металла в форме достигает определённой высоты, опасность размыва формы исчезнет, металл начинает поступать в форму через верхние питатели.
«Дождевая» литниковая система применяется преимущественно для отливок цилиндрической формы. Питатели представляют собой отверстия, расположенные по окружности, через которые металл заполняет форму тонкими струйками равномерно по всему периметру отливки.
Многие литейные сплавы при кристаллизации имеют повышенную усадку, вследствие чего в утолщённых местах отливок образуются усадочные раковины, рыхлоты, которые снижают механические свойства отливок и могут привести к окончательному браку. С целью устранения отрицательного влияния усадки металла при охлаждении часто на отливках устанавливают прибыли - массивные полости, в которых металл застывает в последнюю очередь и куда «вытягивают» усадочную раковину.
Прибыли могут быть прямые (верхние) и отводные (боковые). Верхние прямые прибыли устанавливают непосредственно на питаемый узел. Они могут быть открытые и закрытые (рис. 6.30). Открытая прибыль одновременно является выпором. Боковые прибыли применяют для питания узлов, находящихся сбоку или в нижней части формы. Боковые прибыли применяют редко.
При разработке конструкции и расчёте прибыли руководствуются следующими соображениями: 1) прибыль должна иметь такой объём, чтобы затвердевать после отливки, а также чтобы компенсировать усадку металла в питаемом узле детали; 2) высота прибыли должна быть такой, чтобы усадочная раковина полностью располагалась в прибыли.
Рис. 6.30. Положение прибыли в форме:
а - открытая прибыль; б - закрытая; 1 - деталь; 2 - прибыль; 3 - стержень;
4 - усадочная раковина
С целью сохранения возможно более длительное время высокой температуры металла в прибыли применяют специальные теплоизолирующие и экзотермические смеси, которыми облицовывают форму вокруг прибыли. В качестве экзотермической смеси используют порошкообразный алюминий и оксид железа Fe2О3.
Для усиления питающего действия прибыли в некоторых случаях (особенно часто - в случае боковой прибыли) в прибыли создают избыточное давление газа. При сборке формы в её полость, выполняющую роль прибыли, устанавливают патрончик с зарядом газотворного вещества (мел, смешанный с коксом или углём). Под действием высокой температуры мел разлагается с выделением углекислого газа, который создаёт в прибыли избыточное давление, способствующее проникновению жидкого металла из прибыли в отливку. Выделение газа должно начаться после образования достаточно плотной затвердевшей корки вокруг прибыли. Создать давление на металл внутри прибыли можно также сжатым воздухом, который вводится в прибыль через стальную трубку с керамической втулкой внутри.
Холодильники. Для некоторых узлов отливки, расположенных в форме внизу или сбоку и неудобных для установки прибылей, применяют холодильники. Их изготавливают из серого чугуна в виде плоских или специальных фасонных плиток. Холодильник обладает большими по сравнению с песчаной формой теплопроводностью и теплоёмкостью, поэтому отводит от отливки большое количество тепла, благодаря чему скорость затвердевания массивного узла, на котором стоит холодильник, увеличивается, а вероятность появления усадочных дефектов уменьшается.
Для очень массивных стальных и чугунных отливок применяют внутренние холодильники (из низкоуглеродистой стали), которые устанавливают в форме при сборке. Внутренние холодильники должны хорошо свариваться с металлом отливки и поэтому должны быть чистыми, без ржавчины и следов масла.