Предъявляемые к ним

ЛЕКЦИЯ 27.

ТЕМА: ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И ТРЕБОВАНИЯ,

План лекции

1. Назначение и виды литниковых систем.

2. Элементы литниковых систем и требования, предъявляемые к ним.

3. Способы подвода металла в форму.

Назначение литниковой системы, ее элементы.

Литниковой системой называется совокупность каналов, назначением которых является подвод металла в форму и задержание шлака и неметалли- ческих включений, попавших в металл.

На рис. 181 приведена схема построения литниковой системы. Элемен- ты литниковой системы следующие: литниковая воронка 1, стояк 2, литнико- вый ход (шлакоуловитель) 3 и питатель 4. Литниковая воронка является рас- ширением верхней части стояка в форме, она предназначается для приема ме- талла из ковша и направления его в стояк. В большинстве случаев литниковая воронка выполняется отдельно и ставится на поверхность формы над стоя- ком.

Стояк – вертикальный канал в форме, соединяющий литниковую во- ронку со шлакоуловителем. С целью удобства его выполнения, а также обес- печения плавности заливки формы металлом делается он с некоторой конус- ностью книзу. Это обеспечивает получение замкнутой литниковой системы, так как увеличивается его площадь кверху. Большой его уклон излишен, по- скольку увеличивает расход металла. При заливке формы через носок ковша средний уклон стояка принимается равным 18', что дает

D d tg

2 h

0,005,

где D – диаметр вверху; d – диаметр внизу; h – высота стояка.

Рис. 181. Нормальная литниковая система

На 100 мм высота будет D d

1 мм.

На рис. 182, а, приведена схема конического стояка. Рекомендуемые уклоны стояков для замкнутых систем принимаются в соответствии с данны-

ми, приведенными в табл. 74 [3].

Рис. 182. Сечение и размеры элементов литниковых систем:

а – стояк; б – сечение шлакоуловителя; в – сечение питателя

Уклоны (конусность) стояков для замкнутых литниковых систем

Таблица 74

Высота стояка h, мм	Разность диаметров D - d, мм	Высота стоя- ка h, мм	Разность диаметров D - d, мм	Высота стоя- ка h, мм	Разность диаметров D - d, мм

При заливке формы из стопорного ковша, т.е. при незамкнутой литни-

ковой системе стояк должен быть цилиндрическим или с небольшим уклоном для лучшего выема его модели. Размеры его принимаются по табл. 75. Под стояком ниже литникового хода выполняется углубление так, как это показа- но на рис. 182, а. Углубление (зумпф) делается для предохранения формы от разрушения ее струей металла.

На крупных отливках стояк и вся литниковая система чаще всего вы-

полняются из огнеупорных трубок.

Шлакоуловитель (литниковый ход) является промежуточным каналом

литниковой системы, назначением которого является распределение металла, поступающего из стояка по питателям, а также задержание попавшего с ме- таллом шлака и других неметаллических включений. При разливке металла из ковшей, имеющих стопорное устройство, форма может выполняться без литниковых ходов, при заливке металла в форму из ковшей через носок они необходимы для улавливания шлака.

Уклон стояков для случая подвода на нескольких уровнях

Таблица 75

Высота стояка h, мм	Разность диаметров D - d, мм	Высота стояка h, мм	Разность диаметров D - d, мм

На рис. 182, б приводятся наиболее распространенные сечения шлако-

уловителя. Чаще всего используется трапециевидное сечение. Потери тепла в этом случае минимальны. Верхние углы закругляются. Полукруглое сечение хуже задерживает шлак и теряет больше тепла. Круглые сечения хорошо от- деляют шлаковые включения. Для лучшего отделения шлака от металла ме- сто подвода его из стояка к шлакоуловителю должно быть выше места подво- да металла из шлакоуловителя в питатель. Шлакоуловитель должен перекры- вать питатель для создания тупика, в котором собираются шлаковые включе- ния.

Питатель (литник) является литниковым каналом, с помощью которо- го металл подводится непосредственно в полость формы. Рациональность литниковой системы определяется: обеспечением плавного заполнения фор- мы металлом; совершенным отделением шлака от металла в процессе его за- ливки; подводом металла в форму без ударов о стержень или стенки формы; простотой конструкции при минимальном расходе металла.

В зависимости от соотношения площадей сечения стояка, шлакоулови- теля и питателей литниковые системы могут быть незамкнутые (незапираю- щиеся) и замкнутые (запирающиеся).

Под незамкнутой литниковой системой подразумевается такая, при ко- торой во время заполнения формы металлом стояк и шлакоуловитель не за- полняются полностью металлом.

В этом случае в первые секунды заливки литниковая система не запол- няется металлом (не запирается), благодаря тому что общее сечение питате- лей (F пит) в ней больше сечения шлакоуловителя (F шл) и стояка (F ст), т.е. в этом случае имеется соотношение

F пит > F шл > F ст.

При замкнутой системе она с первых же секунд заполняется металлом, так как в ней общее сечение питателей меньше сечения шлакоуловителя и стояка. В этой литниковой системе справедливо соотношение

F пит < F шл < F ст.

Питатели в этой системе пропускают меньше металла, чем подается его в стояк и шлакоуловитель. Благодаря этому стояк и шлакоуловитель всегда бывают заполнены металлом, что обеспечивает некоторую выдержку его и отстой шлаковых включений, и удаление газов. При такой системе подачи металла брака по газовым и шлаковым включениям значительно меньше, чем это имеет мести при незапираемых литниковых системах, где нет возможно- сти металлу отстояться перед входом в форму.

На рис. 182, в, приводятся распространенные сечения питателей. Наи- более распространенным сечением является трапециевидное, которое обеспе- чивает легкость удаления его от отливки, легкость задержания шлаковых включений и меньшую склонность к образованию усадочной рыхлости у мес- та подвода металла. С уменьшением высоты питателя эти свойства его увели- чиваются. Поэтому в некоторых специальных случаях применяются питатели, у которых высота h меньше даже 0,1 основания а, т.е. h < 0,1 а. Большим не- достатком этого типа сечения является быстрота охлаждения металла. При сечениях, у которых стороны равны, появляются обратные свойства, а именно уменьшаются потери тепла, но увеличивается опасность засорения формы шлаковыми включениями, образования усадочной рыхлости и усложняется удаление его от отливки.

Удлиненный тип питателя применяется при подводе металла к тонким вертикальным стенкам отливки. Питатели сегментного и полукруглого сече- ния действуют аналогично трапециевидным. Сегментные сечения одинаковы с действием трапециевидных, и действие их улучшается с уменьшением их высоты. Полукруглые сечения одинаковы по действию с равносторонним ти- пом трапециевидных сечений; применяются они в одинаковых условиях. Треугольные сечения быстро теряют тепло, хорошо отделяются от отливки; они применяются редко.

Сечение питателя делается по всей длине одинаковым, но с целью луч- шего отделения от тела отливки сечение его в месте стыка со шлакоуловите- лем увеличивается на 5-10 %, а у тела отливки оставляется расчетное. В мес- тах соприкосновения питателя с телом отливки для предотвращения размыва формы делается галтель.

При расположении отливки в двух полуформах шлакоуловители распо- лагаются над плоскостью разъема формы, а питатель ниже. Если отливка рас- полагается только в верхней полуформе, то подвод металла можно осуществ-

лять так, как это показано на рис. 183. Подводить металл под отливку

(рис. 183, в) не рекомендуется из-за удорожания зачистки места подвода.

Кроме вышеуказанных частей к литниковой системе относятся выпоры и прибыли.

Рис. 183. Подвод металла в форму:

а – ступенчатый питатель; 1 – стояк; 2 – шлакоуловитель; 3 – ступенчатый питатель; 4 – отливка; б – плоский питатель в верхней опоке;

в – нерекомендуемый способ подвода питателя снизу под отливку

Выпор – вертикальный канал (стояк), расширяющийся кверху. Он слу- жит для выхода вытесняемого из формы воздуха и газа, для слива загрязнен- ного и остывшего в процессе заливки металла и для наблюдения за ходом за- полнения формы. Обычно выпоры устанавливают на наиболее возвышаю- щихся частях плоскости формы. Применение выпоров увеличивает расход металла. На мелких отливках выпоры, как правило, не используются.

Прибыль – дополнительная часть отливки, которая применяется для сплавов с повышенной усадкой. Она служит для питания отливки металлом в

процессе затвердевания. Устанавливаются прибыли на массивных местах от- ливок, затвердевающих в последнюю очередь. В прибыли располагается уса- дочная раковина. Здесь же обычно имеет место скопление примесей (ликви- рующих) и неметаллических включений.

При наличии открытых прибылей выпоры могут не применяться. В не-

которых случаях металл может заливаться в форму через прибыль.

Способы подвода металла в форму. В соответствии с классификацией методов подвода металла к отливкам он может быть подведен к форме сле- дующим образом: по разъему формы; сверху; снизу или сифоном; этажно.

Схема каждого из указанных методов подвода металла приводится на рис. 184. Подвод металла по разъему формы является самым распространен- ным способом для отливок, ось симметрии которых совпадает с плоскостью разъема литейной формы. При формовке на машинах этот метод подвода ме- талла является единственно возможным. Схема распределения температур при разных методах подвода металла приводится на рис. 185. Подвод металла в разъем формы характеризуется концентрацией высоких температур у пита- теля, что и приводит к неравномерному охлаждению отливки и пригару смеси в месте соединения питателя с отливкой (рис. 185, а).

С точки зрения равномерности распределения температур подвод ме-

талла сверху является наиболее целесообразным. На рис. 185, б приводится

схема распределения температур при этом методе подвода металла. Данный метод подвода металла прост, но может быть применен лишь на малых дета- лях, так как у больших форм возможен их размыв.

Рис. 184. Схема подвода металла в форму:

а – сверху – свободное падение; б – сбоку на ½ высоты отливки

с частично свободным падением; в – снизу – сифоном (рожковые питатели); г – комбинированный подвод (такой способ питания применяется при крупных отливках)

Рис. 185. Схема распределения температуры при различном методе подвода металла:

а – питание по разъему; б – питание сверху;

в – питание сифоном; г – этажное питание

Спокойное заполнение формы металлом обеспечивается при при-

менении заливки формы снизу или сифоном. Для больших и сложных форм

рекомендуется рассредоточивать систему питания металлом, для чего от шлакоуловителя делается серия питателей.

Распределение температур при сифонном методе (рис. 185, в), в случае подвода в одно место, неблагоприятное, так как там создается перегрев фор- мы и пригар смеси к литниковой системе.

Для больших и сложных деталей применяется этажная заливка, при ко-

торой металл в форму подается ярусами. В этом случае заполнение формы происходит последовательно (снизу вверх).

В зависимости от высоты отливки и от ее сложности число ярусов мо- жет колебаться более двух. Для обеспечения последовательности действия каждого яруса питателей нужно обеспечить условия, при которых сумма се- чений каждого горизонтального ряда питателей была бы не меньше сечения общего питающего стояка. Распределение температур в этом случае более благоприятно. На рис. 185, г приводится схема распределения температур при этом методе подвода металла.

При выборе мест подвода металла следует руководствоваться следую-

щими соображениями:

- при изготовлении отливок из сплавов с малой усадкой (серые чугуны с пластинчатым графитом) металл, как правило, подводят к самым тонким час- тям, что обеспечивает более равномерное остывание тонких и толстых сте- нок, уменьшение внутренних напряжений, коробления;

- к отливкам из сплавов с более высокой усадкой (стали, высокопроч- ные чугуны, алюминиевые бронзы), а также к отливкам, имеющим массивные узлы, расплав подводят в подприбыльные части или непосредственно в при- были, чтобы находящийся в прибыли металл длительное время оставался в жидком состоянии и питал отливку;

- для крупногабаритных отливок с тонкими стенками применяют рас- средоточенные системы питателей, которые расположены по периферии от- ливки (для сплавов с низкой жидкотекучестью и высокой теплопроводно- стью);

- если в отливках имеются обрабатываемые и необрабатываемые по-

верхности, то питание следует подводить к необрабатываемым поверхностям;

- после определения размеров литниковой системы ее конструируют, обращая особое внимание на то, чтобы один канал плавно с закруглениями переходил в другой, так как острые переходы уменьшают коэффициент рас- хода литниковых систем, а в песчаных формах представляют источник брака по засорам;

- во всех случаях необходимо избегать опасности размыва стенки фор-

мы металлом на выходе из питателя.

Место подвода питателей для отливок из чугуна [13]. Для сокращения усадочных явлений в сером чугуне необходимо при разработке технологии заливки каждой детали стремиться к тому, чтобы температура металла по всем сечениям выравнивалась. Для этого существуют различные приемы, од-

ним из которых является подвод металла в тонкие места отливки. Этим лик- видируется разогрев массивных частей отливок и достигается выравнивание температурного режима отливки. При необходимости у массивной части от- ливки устанавливается холодильник. Питатели необходимо располагать та- ким образом и в том количестве, чтобы истекающий из них металл не мог ин- тенсивно разогреть стенку формы, горизонтальные поверхности формы быст- ро покрывались металлом, уровень его в форме при заливке изменялся рав- номерно (струя металла в процессе заливки формы не должна прерываться). Рекомендации при выборе места подвода металла в форму:

- подвод металла в тонкое место отливки способствует выравниванию скорости охлаждения тонкой и более массивной частей отливки, уменьшению напряжений и усадочных раковин;

- при расположении питателей желательно, чтобы струя не ударяла в стенку формы или стержня, горизонтальные поверхности формы быстро по- крывались металлом;

- уровень металла в форме в процессе заливки не должен иметь про-

должительных остановок;

- части стержней с вентиляционными каналами не должны перегревать-

ся потоком подводящего металла;

- для чугунных отливок целесообразна система запертого типа (способ- ствующая задерживанию шлака), сужающаяся (быстрое заполнение металлом с положительным давлением);

- для уменьшения скорости потока чугуна в каналах используются тор- мозящие литниковые системы. Их отличие – использование местного сопро- тивления – дросселя (например, в виде сетки, щели, внезапного сужения ка- нала и последующего расширения и т.д.).

Место подвода питателей для отливок из стали [13]. Для выбора чис-

ла и места подвода питателей к отливкам из стали (табл. 76) рекомендуется:

- рассредоточенный подвод металла большим количеством питателей снижает возможность местных разогревов, способствует уменьшению усадки, пористости, горячих и холодных трещин, пригара в районе подвода;

- чрезмерное уменьшение сечения питателей увеличивает торможение металла, может вызвать замедленное заполнение формы и сократить полез- ный эффект от рассредоточенного подвода;

- для обеспечения плотности и повышения механических свойств стальных отливок питатели необходимо подводить под прибыль или в мас- сивные части отливок, питаемые прибылью;

- подвод металла в вертикально расположенные элементы отливок обеспечивает более высокую плотность, чем в расположенные горизонтально;

- для обеспечения заполнения тонкостенных отливок целесообразно подводить металл сверху и располагать особо тонкие стенки вертикально;

- количество металла, проходящего через тонкую стенку, число поворо-

тов на пути металла и длина пути в тонкой стенке должны быть минималь-

ными;

- не допускать расположения литниковой системы в непосредственной близости от стержневого знака для ликвидации противодавления газа;

- избегать расположения питателей около холодильников и жеребеек;

- осуществлять одностороннее движение металла в форме;

- при изготовлении тонкостенных стальных отливок больших габарит- ных размеров, металл необходимо подавать к тонким стенкам с помощью большого числа питателей.

Выбор числа питателей для стальных отливок

Таблица 76

Вес отливки, кг	Преобладающая толщина стенок, мм
	15-50
Рекомендуемое число питателей
≤ 10		-	-
10-100	2-5	1-2
100-1000	2-8	2-6	1-2
	-	3-10	2-6

Для отливок с небольшими толщинами стенок можно пользоваться сле-

дующими данными (табл. 77).

Таблица 77

Толщина стенки отливки, мм	5-8	8-12	12-18
Наибольшее количество металла, протекающего через один пи- татель, кг

Контрольные вопросы.

1. Какие типы литниковых систем знаете?

2. Назовите элементы литниковой системы?

3. Перечислите требования, предъявляемые к литниково-питающим системам?

4. Что такое замкнутая литниковая система?

5. Какую функцию выполняет шлакоуловитель?

6. Каким требованиям должна отвечать конструкция питателя?

7. Что такое незамкнутая литниковая система?

8. Какие соотношения (F пит: F шл: F ст) справедливы для замкнутой и не-

замкнутой литниковой системы?

9. Для чего форма стояка выполняется с конусностью книзу?

10.Назовите способы подвода металла в форму и объясните достоинст-

ва и недостатки каждого?

ЛЕКЦИЯ 28.

Дата добавления: 2014-01-07