Определение площадей сечений элементов

Литниковых систем

 

Рассчитать литниковую систему, это значит определить сечение всех ее элементов, установить соотношения между ними. Расчет делается приблизительно, т. к. явления, имеющие место в форме при заливке, сложны и многообразны.

Существующие методы расчета литниковых систем основаны на законах гидравлики с использованием данных полученных опытным путем.

Наиболее важной частью расчета литниковой системы является определение времени заполнения формы, т. к. оно в наибольшей степени влияет на качество отливок.

Время заполнения формы в запертых литниковых системах в основном определяется площадью суммарного сечения питателей (литников), как наиболее узким элементом в литниковой системе.

В работе [3] для расчета суммарного сечения питателей предложена формула Озонна-Диттера:

 

, (2.1)

 

где G 1 - масса заливаемого в форму металла, кг; m – коэффициент расхода (общее гидравлическое сопротивление формы движущемуся расплаву); t – оптимальное время заполнения формы, с; r - объемная масса жидкого металла, г/см³; g - ускорение свободного падения (980 см/с²); Н_Р - расчетный напор, см.

Значения коэффициента m, зависящего от вида сплава и способа формовки, сопротивления формы и способа литья, приведены в работах ряда авторов [1-6].

Значения коэффициента m для запертых литниковых систем, в которых F_ст.:F_шл.:F_пит. = (1,6 – 1,4):(1,3 –1,2):1 [3], составляет:

 

а) для чугунных отливок:

Заливка	Сопротивление формы
большое	среднее	малое
Всырую	0,35	0,42	0,50
Всухую	0,41	0,48	0,60

 

б) для стальных отливок:

Заливка	Сопротивление формы
большое	среднее	малое
Всырую	0,25	0,32	0,42
Всухую	0,30	0,38	0,50

 

Физически обоснованную величину t целесообразно вычислять по формуле

(2.2)

 

где С – высота отливки при заливке, см.; V – средняя скорость поднятия уровня металла в форме, см/с.

С учетом выражения (2.2) уравнение (2.1) принимает вид:

 

(2,3)

 

Критерий оптимальности расчета литниковых систем – оптимальная (средняя) скорость поднятия уровня металла в форме (V, см/с) для чугуна и стали приведены в работе [3], для медных и алюминиевых сплавов представлена в работах [3,4] и для магниевых сплавов – в работе [5].

По данным [3] минимально допустимые значения средней скорости поднятия уровня металла в форме составляют:

Толщина стенки отливки d, mm	V, см/с
Чугунные отливки
d > 40,0, а также для всех плоских отливок, отливаемые в горизонтальном положении	1,0 - 0,8
d=10 - 40	2,0 -1,0
d=4 - 10	3,0 - 2,0
d=1,5 - 4	10,0 - 3,0
Стальные отливки
d > 40	0,8 - 1,0
d=10 - 40	2,0 - 1,0
d=7 - 10	2,0

 

Для алюминиевых и магниевых сплавов А.А. Лебедев предлагает определять начальную скорость подъема уровня сплава в форме V_нач по эмпирической формуле [5]:

, (2.4)

где d – толщина стенки отливки, см. В выражении (2.4) коэффициент 3 выбирается для небольших отливок, имеющих малую высоту; 4.2 – для средних и крупных отливок, большой высоты.

На рис. 2.5 приведена схема для определения расчетного напора.

 

Рис. 2.5. Схема для определения Н_р при различном подводе металла к отливке

 

Подставив значения Н_р, V и С в формулу (2.3), можно рассчитать SF_пит.. Площадь остальных элементов системы определяется из соотношений типа:

а) для тяжелых сплавов:

– для мелких и средних отливок: F_пит.: F_шл.:F_cт. = 1:2:4;

– для крупных отливок: F_пит.: F_шл. – F_cт. =1,0: l,3:1,6 (1,5);

б) для легких сплавов: F_пит.: F_шл.: F_cт. =3:2:1.