Вертикально-щелевая литниковая система для алюминиевых и магниевых сплавов

Вертикально-щелевая литниковая система (рис. 4.57) наряду со спокойным вводом расплава в форму обеспечивает хорошую заполняемость форм тонкостенных отливок, задерживает неметаллические включения при отшлаковывании в вертикальном колодце, создаёт благоприятные условия для последовательной, направленной снизу вверх кристаллизации отливок, обеспечивая подачу горячего металла в верхние слои отливки и прибыль. Таким образом, этот тип литниковой системы обеспечивает лучший тепловой режим и лучшую заполняемость тонкостенных отливок.

8 7 6

Рисунок 4.57 - Вертикально-щелевая литниково-питающая система:

1 – прибыль; 2 – чаша; 3 – стояк; 4 – питатель; 5 – шлакоулавитель;

6 – колодец; 7 – щель; 8 – отливка

К недостаткам вертикально-щелевой литниковой системы относятся: возможность вспенивания сплава в начальный момент заполнения формы и опасность возникновения местных перегревов формы в области, прилегающей к вертикальным щелям, приводящих к образованию дефектов усадочного характера, а также сложность её выполнения в форме и удаления при обрубке.

Приведённую толщину стенки отливки , м рассчитываем по формуле:

где – минимальная толщина стенки отливки, м.

Предельно допустимую скорость заполнения , м/с находим по формуле:

где – критерий шлакообразования,

– коэффициент кинематической вязкости расплава, м²/с, ;

– толщина плены, м,

– поверхностное натяжение, Н/м,

– плотность жидкого сплава, кг/м³.

Определяем расход металла, м³/с по формуле:

где – длина растекания сплава, м.

Определяем угол растекания металла , ⁰ по формуле:

,

где δ _Щ – толщина щелевого питателя, м; определяемая по формуле:

,

где δ₀ – толщина стенки отливки, м.

Скорость поперечного растекания , м/с определяем по формуле:

,

где S – коэффициент Шези, S = 1.

Находим высоту потока расплава , м, растекающегося по поверхности застойной зоны:

.

Определяем отношение площади поперечного сечения растекающегося расплава к его периметру:

.

Находим значение коэффициента теплоотдачи , Вт/(м²∙К) в форму и в застойную зону по значению критерия Нуссельта:

,

где λ – теплопроводность расплава, Вт/(м∙К);

Nu – критерий Нуссельта, определяется по формуле:

где Pe – критерий Пекле, определяется по формуле:

где а – коэффициент температуропроводности, м²/с.

Рассчитываем максимальную длину растекания расплава :

,

где Т_ЗАЛ – температура заливки, К;

Т_ФН – начальная температура формы, К; Т_ФН = 293 К;

Т ₀ – температура нулевой жидкотекучести, К;

с_ж – теплоемкость расплава, Дж/(кг∙К);

b_M, b_Ф – соответственно теплоаккумулирующая способность металла и формы, Вт∙с^1/2/(м²∙К);

,

где Т_L – температура ликвидус, К;

Т_С – температура солидус, К;

m – количество твёрдой фазы, m = 0,3.

Сравниваем максимальную длину растекания с длиной отливки. Должно выполняться условие:

L_P ≥ 1,2 L,

где L – длина растекания сплава, м.

Рассчитаем площадь стояка , м²:

,

где μ – коэффициент расхода литниковой системы, = 0,6;

g – ускорение свободного падения, м/с², g = 9,81 м/с²;

Н_ст – напор металла, м.

Найдем радиус стояка R_ст, м из выражения:

,

Определяем диаметр колодца d_к, м литниковой системы по выражению:

,

где δ _Щ – диаметр щели, м; определяемый по формуле (7.54).

Боковая и сифонная литниковые системы.

При выборе литниковой системы рассчитывают площадь се­чения стояка, а площади других элементов системы находят из приведенных ниже соотношений применительно к типу литниковой системы. Для цветного литья обычно исполь­зуют формулу:

,

где G_отл, G_ЛС и G_пр – вес отливок, литниковой системы и прибылей соответственно, кг;

– время заливки, с;

– коэффициент расхода литниковой системы, μ = 0,4…0,5;

– плотность сплава, кг/м³;

– расчетный напор, м.

Время заливки , входящее в формулу, определяют из выражения:

,

где δ – преобладающая толщина стенки отливки, мм;

S – коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки; S = 1,7…2; S = 1,7 – отливок массой до 3 кг; S = 2 – для отливок массой до15 кг; отливки непротяженные и не тонкостенные.

Рассчитывается расстояние до первого питателя.

Остальные элементы ЛПС расчитываются исходя из соотношений F_ст: Σ F_лх: Σ F_пит = 1: 2: 3 – для сифонного подвода металла; F_ст: Σ F_лх: Σ F_пит = 1: 2: 1,1 – для бокового подвода металла.

Лекция 27. Прибыли, их классификация и конструктивное исполнение.

Известно около десятка признаков, по которым прибыли можно объединять в условные группы. В числе таких признаков, характеризующих отдельные группы прибылей, следующие:

• расположение прибылей — верхнее и боковое;

• технология изготовления — открытые и закрытые прибыли;

• характер заполнения прибыли — проточное (проливное) и сливное (отводное);

• протяженность — сплошные, локальные прибыли;

• силы, действующие на металл в прибыли, — гравитацион­ные (действуют только при заливке в вакууме), гравитационное атмосферные, газового давления и высокого давления;

условия охлаждения — обычные (полость для прибыли выполнена из того же материала, что и литейная форма), теплоизолированные (полость выполнена из менее теплопроводного материала, чем форма), экзотермические (материал полости выделя­ет теплоту при его нагреве металлом) прибыли;

• способ отделения — отбиваемые, отрезаемые и легко отделяемые прибыли;

• число питаемых узлов — индивидуальные и групповые при­были;

• конфигурация прибылей — цилиндрические, шаровые, полушаровые, кольцевые, кольцевые в форме перевернутого стакана с плоским и сферическим дном, прямоугольные, квадратные и сложной формы в соответствии с конфигурацией теплового узла.

Дата добавления: 2014-01-14