Алгоритм поиска точностных характеристик и соответствующих им допусков 11 страница

От правильного подвода металла в полость формы при ее заливке во многом зависит качество получаемой отливки. Правильное устройство и расположение литниковой системы в форме гарантируют:

-отсутствие на поверхности отливки шлаковых и песчаных включений;

-равномерное охлаждение частей отливки, а, следовательно, и получение отливки без усадочных раковин, трещин и внутренних напряжений;

-сохранение поверхности формы от размыва металлом в момент заливки.

Тонкие части отливки остывают быстрее, чем толстые. Это может привести к образованию в ней усадочных раковин и трещин. Это может устранить, подводя металл к тонким местам отливки. Горячий металл, протекая по тонким сечениям полости формы, прогревает ее стенки, выравнивает скорость охлаждения толстых и тонких частей отливки.

При подводе металла к толстым стенкам отливки неравномерность охлаждения частей отливки увеличивается. При этом возможно коробление отливки и образование в ней усадочной раковины и трещин. Немалое значение для получения качественной отливки имеет расположение в форме питателей литниковой системы, определяющих направление струи металла, поступающего в полость формы. Следует избегать такого расположения питателей, при котором струя металла размывает стенку формы или стержень. В литейных формах для пустотелых отливок цилиндрической формы питатели лучше располагать по касательной к стенке формы. Такое расположение питателей обеспечивает спокойное заполнение форм металлом.

Качество отливки часто зависит не только от расположения питателей в форме, но и от их числа и размеров. Лучше заливать через большее число тонких питателей, чем через небольшое число питателей с большим сечением. Деление больших питателей на ряд мелких имеет преимущества, обеспечивающие получение качественных отливок, так как металл, поступающий в полость формы через несколько небольших питателей, равномерно и быстро заполняет ее, выравнивает температуру металла в различных частях формы, способствует лучшему заполнению ее рельефа; сила удара струи металла о небольшие выступы сложной поверхности формы в этом случае значительно меньше, чем при наличии питателей с большим сечением, поэтому металл меньше размывает стенки формы.

Лекция 24. 4.15.2.Расчёты литниковых систем

Литниково-питающие системы для литья чугунов.

Расчёт простой литниково-питающей системы.

Для чугунов узким местом является питатель.

F_ст: Σ F_л.х.: Σ F_пит = 1,2: 1,1: 1,0,

где F_ст – площадь стояка, м² ;

F_л.х. – площадь литникового хода, м² ;

F_пит – площадь питателя, м² .

1) По формуле Соболева определяется время заливки:

τ = ,

где G – масса отливки с ЛПС, кг;

δ – толщина отливки, мм.

Для отливок общей массой в форме до 1 кг вес ЛПС принимается 20 % этой массы; для отливок общей массой в форме от 1 кг до 10 кг – 15 % этой массы; для отливок общей массой в форме от 10 кг до 100 кг – 5…10 % этой массы.

2) Рассчитывается площадь питателей:

,

гдеμ – коэффициент расхода:

μ = 0,6 – 0,7 – при подводе металла сверху;

μ = 0,4 – 0,5 – при подводе металла сбоку (боковая система);

μ = 0,35 – 0,4 – при сифонном подводе металла;

g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с²;

ρ _ж – плотность расплава, кг/м³;

Н_р – расчетный напор, м;

Н_р = Н – h /2,

где h – высота отливки в верхней полуформе, м;

Н – высота опоки, м.

3) По соотношению определяются площади литникового хода и стояка:

,

.

Для трапециидального хода размеры его сечения находятся из формулы:

,

где а – высота и нижнее основание литникового хода, м (верхнее основание литникового хода равно 0,8· а).

Если литниковый ход разветвленный, то делится на количество разветвлений.

Для стояка круглого сечения его размеры определяется по формулам:

F_ст = π d ²/4,

где d – диаметр нижнего сечения стояка, м;

d_ст.в. = d +0,015· Н,

где d_ст.в. – диаметр стояка верхнего.

Размеры воронки выбираем по диаметру верхнего сечения стояка (рис. 4.53).

Рисунок 4.53 – Размеры литниковой воронки

Размеры прямоугольных питателей определяются по формулам:

,

где h_пит – высота питателя, м,

В = Σ F_пит / h_пит ,

n = B/в,

где В – суммарная ширина всех питателей, м;

n – количество питателей;

в – ширина одного питателя, в ≥ 15 мм.

4) Расстояние от стояка до первого питателя рассчитывается по формуле:

,

где – скорость всплытия шлаковой частицы в спокойном расплаве по нормали к потоку, м/с:

,

где d_шл – диаметр шлаковой частицы, d_шл = 0,002 м;

с – коэффициент сопротивления, с = 1;

ρ _шл – плотность шлаковой частицы; ρ _шл = 1600 кг/ м³;

– скорость расплава в литниковом ходе, м / с:

.

Расчёт дроссельной литниково-питающей системы

По формуле рассчитываем начальный массовый расход

,

где τ – время заливки, с;

G – металлоемкость литейной формы, кг;

k – коэффициент, определяемый по формуле:

где Н_ов – высота отливки в верхней полуформе;

Н_о – высота отливки.

По рис. 4.54, 4.55 и 4.56 определяем щелевую дроссельную систему и по графику определяем номер дросселя. Если точка пересечения попадает в область между кривыми, то нужно выбирать верхнюю кривую. По табл. 4.7, 4.8 и 4.9 определяем размеры дросселей.

Б

В

А–А

	Б–Б
		а
			б		в

Рисунок 4.54 – Щелевые односторонние одноходовые дроссели

для односторонних (а) и двухсторонних (б) плит

и график для определения номера дросселя (в)

		а
			в
	б

Рисунок 4.55 – Щелевые двусторонние одноходовые дроссели (а, б)

и график для определения номера дросселя (в)

		б
	а
		в

Рисунок 4.56 – Щелевые крестообразные одноходовые дроссели (а, б)

и график для определения номера дросселя (в)

Таблица 4.7

Размеры дросселей (рис. 4.54)

Номер дросселя	Fдр, мм^2	a	b	c	i	k
мм
		4,5 – 4,7	3,6 – 3,8	24,6 – 24,8
		5,5 – 5,7	4,5 – 4,7	30,0 – 30,2
		7,0 – 7,2	6,2 – 6,4	22,8 – 23,0
		7,0 – 7,2	6,0 – 6,2	30,8 – 31,0
Б 5		9,0 – 9,2	8,0 – 8,2	29,4 – 29,6

Таблица 4.8

Размеры дросселей (рис. 4.55)

Номер дросселя	Fдр, мм^2	a	b	c	с 1	i	k
мм
		4,5 – 4,7	4,1 – 4,3	11,6 – 11,8	11,6
		4,5 – 4,7	3,6 – 3,8	24,6 – 24,8	18,0
		5,5 – 5,7	4,5 – 4,7	30,0 – 30,2	18,0
		7,0 – 7,7	6,0 – 6,2	30,8 – 31,0	18,0
		9,0 – 9,2	8,0 – 8,2	29,4 – 29,6	18,0

Таблица 4.9

Размеры дросселей (рис. 4.56)

Номер дросселя	Fдр, мм^2	a	b	c	D	i	k	R
мм
		4,5 – 4,7	4,1 – 4,3	11,6 – 11,8
		4,7 – 4,7	3,9 – 4,1	18,0 – 18,2
		4,5 – 4,7	4,0 – 4,2	24,6 – 24,8
		5,5 – 5,7	4,6 – 4,8	24,6 – 24,8
		5,5 – 5,7	4,5 – 4,7	30,0 – 30,2
		7,0 – 7,2	6,1 – 6,3	26,0 – 26,2				17,5
		7,0 – 7,2	6,0 – 6,2	30,8 – 31,0				17,5
		9,0 – 9,2	8,0 – 8,2	29,4 – 29,6

Далее расчет остальных элементов литниково-питающей системы выполняется по соотношению аналогично предыдущему, но уже без расчета растояния до первого питателя.

Лекция 25.

Расчёт литниково-питающей системы для заливки стали из стопорного ковша.

1) Определяем металлоемкость литейной формы G (масса отливок + масса ЛС + масса прибылей).

2) Определяем технологическую группу сложности отливки по табл. 4.10.

Таблица 4.10

Основные признаки технологических групп отливок

Характеристика отливок	Технологическая группа
По-сырому	По-сухому^1
Отливки типа плит, горизонтально расположенных в форме при заливке; отливки особо ответственного назначения, подвергаемые контролю ультразвуком, просвечиванием гамма- или рентгеновским излучением, гидроиспытаниям при высоком давлении; отливки, имеющие развитые горизонтальные поверхности и отливки, верхние поверхности которых (по заливке) подвергаются механической обработке.	I	I
Отливки зубчатых колес, отливки, имеющие развитые тонкостенные части.	I	II
Отливки, имеющие развитые механически обрабатываемые поверхности, расположенные преимущественно внизу (по заливке).	II	III

3) По табл. 4.11 в зависимости от сложности отливки выбираем необходимую линейную скорость заполнения.

Продолжение таблицы 4.10

Характеристика отливок	Технологическая группа
По-сырому	По-сухому^1
Отливки, имеющие преимущественно вертикальное расположение основных поверхностей, в том числе механически обрабатываемых.	II	IV
^1 Включая изготовление литейных форм из самотвердеющих смесей, не подвергаемых тепловой сушке.

Таблица 4.11

Ориентировочные значения ω _ф

δ0, мм	ω ф, мм/с (не менее), для технологической группы отливок
I	II	III	IV
До 10
10,1 – 40
40,1-70
Св. 70

Примечание. При изготовлении отливок из высоколегированных сталей значение ω _ф принимается с поправочным коэффициентом, равным 2 для 30Х24Н12СЛ; 1,4 – для 20Х13Л; 1,8 – для 10Х18Н9Л; 1,25 – для 110Г13Л.

4) Определяем время заливки, позволяющее получить отливку без брака:

, с.

5) Весовая скорость заливки:

, кг/с.

6) По табл. 4.11 по выбираем стопорный ковш (+ диаметр стопорного стакана d_ст).

7) По диаметру стопорного стакана d_ст выбираем диаметр стояка по табл. 4.13.

8) Выбираем соотношение элементов ЛПС (табл. 4.14).

Далее расчитываются по выбранному соотношению размеры элементов ЛПС.

Расчёт литниково-питающей системы для заливки стали из чайникового ковша.

, см²,

где G – металлоемкость формы, кг;

τ – время заливки, с, определяется по формуле: , где s определяется по табл. 4.15;

К_суж – коэффициент сужения литникового канала, К = 1,1…1,15;

Н_р – расчетный металлостатический напор,

Н_р = Н – h /2,

где Н – металлостатический напор, см;

h – высота отливки от места подвода расплава, см.

Таблица 4.12

Данные для выбора диаметра отверстия стопорного стакана d_ст,

и предельных гидростатических напоров Н

в ковшах различной вместимости (μ _к = 0,89, ρ = 7100 кг/м³)

Н, мм	Вместимость ковша, т	, кг/с, при dст, мм	Максимальный напор в ковше при β т =1,5
	1^*	10,7	14,5	18,9	24,0	29,6	35,8	42,7	58,1
	4^*	11,6	15,7	20,6	26,0	32,1	38,7	46,3	62,7
	6 – 16^*	12,2	16,7	21,8	27,6	34,2	41,3	49,3	67,1
	20 – 30^*	13,0	17,6	23,2	29,4	36,2	43,7	52,1	71,0
	40 – 90^*	13,8	18,7	24,4	30,8	38,2	46,0	55,0	75,0
	–	14,6	19,6	25,9	32,7	40,5	49,0	58,5	79,1
	–	15,1	20,5	26,7	33,8	41,8	50,7	60,2	82,0
	–	15,7	21,3	27,8	35,3	43,6	52,7	62,6	85,3
	1^**	16,4	22,3	29,1	36,8	45,3	55,0	65,5	89,5
	–	16,8	22,8	30,0	37,8	46,8	56,5	67,2	91,7
	–	17,5	23,5	30,9	39,1	48,3	58,3	69,6	94,8
	–	17,9	24,3	32,0	40,3	49,7	60,2	71,7	97,8
	–	18,4	25,1	32,8	41,5	51,2	62,0	73,7	100,3
	–	18,9	25,8	33,7	42,6	52,8	63,8	75,7	103,2
	–	19,5	26,4	34,5	43,7	54,0	65,2	77,8	106,0
	–	20,2	27,3	36,0	45,3	55,7	67,3	80,5	109,2
	–	20,5	27,7	36,2	45,9	56,7	68,7	81,9	111,1
	–	20,9	28,3	37,1	46,9	57,9	70,2	83,4	113,5
	4^**	21,5	29,2	38,2	48,5	60,0	72,1	86,5	117,5
	6^**	21,8	29,6	38,6	48,9	60,4	73,1	87,0	118,3
	10^**	22,3	30,5	39,8	50,2	61,7	74,8	89,4	121,7
	–	23,1	31,5	40,9	51,8	63,8	77,4	92,0	125,1
	–	23,5	32,4	42,3	53,6	66,2	80,0	95,5	129,7
	16^**	24,7	33,4	43,7	55,3	68,3	82,6	98,5	134,0
	20^**	25,1	34,2	44,7	56,6	69,8	84,5	100,5	137,0
	–	25,4	34,4	45,2	57,0	70,5	58,2	101,3	138,0
	–	26,2	34,5	46,3	58,7	72,5	87,7	104,3	141,0
	30 – 35**	26,8	36,4	47,7	60,3	74,4	90,0	107,0	145,7
	40**	–	–	48,8	61,4	75,5	92,4	110,0	149,6
	–	–	–	50,0	63,2	78,2	94,5	112,0	153,0
	–	–	–	50,5	64,1	78,6	95,6	115,1	154,3
	50**	–	–	–	66,4	81,8	98,5	117,7	160,6
	–	–	–	–	–	85,4	103,3	123,0	167,3
	90**	–	–	–	–	93,5	113,0	126,8	183,2
^*Вместимость ковша, которой соответствует металлостатический напор в момент заливки последней формы ^** То же в момент заливки первой формы

Таблица 4.13

Нормальный ряд диаметров стопорного стакана и стояка

Диаметр стопорного стакана, мм
Диаметр стояка, мм								90 – 100

Таблица 4.14

Отношение F_n: F_л.х: F_c для различных отливок

Отливки	Fn: Fл.х: Fc	Fу.с
Мелкие^1	1,0: (1,05 – 1,2): (1,1 –1,2)	Fn
Средние	(1,1 – 1,5): 1,0: (1,05 – 1,2)	Fл.х
Крупные^2	(1,0 – 2,0): (1,0 – 2,0): 1,0	Fc
^1 В выходной части Fn = 1,11,5 Fу.с, в узком месте Fn = Fу.с
^2 Fn > Fу.с или Fл.х > Fу.с

Таблица 4.15

Коэффициент s для стальных отливок

Техно-логичес-кая группа отливок	G, кг	Коэффициент s при толщине стенки отливки, мм
до 15	св. 15 до 30	св. 30 до 50	св. 50 до 100	св. 100
I	до 500 501–1000 1001–5000 5001–15000	1,00 1,05 1,15 1,25	0,90 1,00 1,05 1,10	0,80 0,90 0,95 1,00	0,75 0,80 0,85 0,90	- 0,75 0,80 0,85
II	до 500 501–1000 1001–5000 5001–15000	1,10 1,20 1,30 1,40	1,00 1,10 1,20 1,30	0,90 1,00 1,05 1,15	0,85 0,90 1,00 1,05	- 0,90 0,95 1,00
III	до 500 501–1000 1001–5000 5001–15000	1,25 1,30 1,45 1,55	1,10 1,20 1,30 1,40	1,00 1,10 1,15 1,25	0,95 1,05 1,10 1,15	- 1,00 1,05 1,10
IV	до 500 501–1000 1001–5000 5001–15000	1,35 1,40 1,60 1,75	1,20 1,30 1,45 1,60	1,10 1,20 1,30 1,45	1,05 1,15 1,25 1,35	- 1,10 1,20 1,25
Примечание: значение коэффициента s должно быть кратным следующим числам: при заливке легированных сталей 110Г13Л – 0,8; 20Х13Л – 0,6; 10Х18Н9ТЛ – 0,55; 30Х24Н12СЛ – 0,5; при заливке сталей с суммарным содержанием Сr, Mo и W от 1,8 до 2,5 % – 0,8…0,9; при заливке сталей с содержанием Al от 2 до 5 % – 0,6…0,4.

Определив размер узкого места литниковой системы, остальные параметры определяем по табл. 4.14.

Дата добавления: 2014-01-14