Расчет элементов литниковой системы

Литниковой системой называется система каналов, по которым металл заполняет форму.

Основными элементами литниковой системы являются (рис. 9): 1 – литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 - выпор.

У отливок значительной массы к литниковой системе может относится также и прибыль – дополнительная полость, устраиваемая над массивными частями отливки для их питания. Прибыль позволяет избежать усадочных раковин.

Расчет литниковой системы сводится к определению площади наименьшего сечения литниковой системы (стояка или питателя) с последующим определением (по соотношениям) площадей сечения остальных элементов литниковой системы.

Рис. 9. Элементы литниковой системы (на примере фланца чугунного): 1 - литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 – выпор; 6 - отливка

Площадь наименьшего сечения F_нс находят по формуле:

где Q – масса металла, прошедшего через минимальное сечение; τ – продолжительность заливки, с; ρ – плотность металла (см. табл. П1, приложение 2), кг/м³; μ – коэффициент расхода литниковой системы, учитывающий потери на трение, для тонкостенного сложного литья μ = 0,35; H_р – расчетный напор, м; g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с².

Для расчета массы металла Q, необходимо вычислить объем полости литейной формы V_п, который, в первом приближении, можно принять равным объему модели отливки V_о. Рассчитать объем модели можно с помощью табл. П2 справочного приложения 2. Массу металла Q определяют по формуле:

Продолжительность заливки формы τ определяют по формуле:

Рис. 10. Схема расчета литниковой системы: H0 – первоначальный максимальный напор, м; Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м; С – высота отливки, м

где δ – преобладающая толщина стенок отливки, мм; S – коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки: для чугуна S =1,8; для стали – S =1,5; для медных сплавов – S =2,0; для алюминиевых сплавов - S =2,5.

Напор (рис.10) H_p зависит от способа заливки литниковой системы, положения отливки в форме и других факторов. В наших случаях при подводе метал­ла по разъему H_p рассчитывают по формуле:

где H₀ – первоначальный максимальный напор (см. рис. 10), м; Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м; С – высота отливки (по положению при заливке), м;

 

По площади наименьшего сечения F_нс рассчитывают площади сечения остальных элементов литниковой системы по соотношениям:

1) для чугунных отливок

F_пит.: F_шл.: F_ст. = 1,0: 1,1: 1,2;

2) для отливок из медных сплавов

F_пит.: F_шл.: F_ст. = 4,0: 2,0: 1,0;

3) для отливок из алюминиевых сплавов

F_пит.: F_шл.: F_ст. = 5,0: 2,5: 1,0.

4) для остальных отливок

F_пит.: F_шл.: F_ст. = 1,0: 1,2: 1,4;

 

 

Составление эскиза формы

 

По разработанным чертежам отливок, (рис. 3 и 4) вычерчивают эскизы вертикальных разрезов форм (рис. 11 и 12).

Рис. 11 – Эскиз разреза песчаной формы для отливки стальной втулки: 1, 2 – нижняя и верхняя опоки, соответственно; 3 – выпор; 4 – литниковая чаша; 5 – стояк; 6 – полость формы; 7 – наколы; 8 – шлакоуловитель; 9 – питатель; 10 - стержень

Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом, формируется отливка. В процессе проектирования решается ряд вопросов: установление количества отливок в форме, определение размеров формы, выбор опок, расчет литниково-питающей системы оливок, выбор формовочной и стержневой смеси, оборудования для изготовления литейной формы. Основные элементы литейной формы показаны на рис. 11и 12.

Рис. 12. Эскиз разреза песчаной формы для отливки чугунного фланца: 1, 2 – нижняя и верхняя опоки, соответственно; 3 – литниковая чаша; 4 – стояк; 5 – шлакоуловитель; 6 – выпор; 7 – питатель; 8 – стержень; 9 - полость формы; 10 - наколы

Литейная опока – это приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, транспортировании ее и заливке жидким металлом. Внутренние размеры опоки в свету складываются из размеров моделей отливок, литниковой системы и расстояния между моделями и стенками опоки.

Высота опок определяется высотой полумоделей и допускаемым расстоянием от них до верхней и нижней плоскостей формы. В одной опоке можно получить одновременно несколько отливок, в зависимости от их массы и размеров. Длина, ширина и высота опок зависят также от толщины стенок песчано-глинистой формы между границами опок и моделью или элементами литниковой системы. Основные размеры толщины стенок песчано-глинистой формы в зависимости от веса отливки приведены в табл. 8.

Таблица 8

Минимальные толщины стенок песчаной формы

Масса отливки, кг	Между верхом (низом) модели и верхом (низом) опоки, мм	Между моделью или стояком и стенками опоки, мм	Между моделями и шлакоуловителем, мм
До 5 5 – 10 10 – 25 25 – 50

 

Полученные размеры опок округляют до ближайших размеров в большую сторону. Длина опоки может иметь размеры: 350, 400, 450, 500, (550), 600, (650), 700, (750), 800, 900, 1000 мм; ширина: 250, 300, 350, 400, 450, 500, (550), 600, (650), 700, (750), 800 мм; высота: 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 мм.

Литниковая система – это система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковую систему выполняют в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией, которую выполняют красным цветом.