Литниковые системы, прибыли и заливка форм

Литейные системы служат для дл заполнения форм металлом, а прибыли – для питания отливок в процессе кристаллизации. Боковые прибыли часто связаны с литниковой системой, элементы которой в этом случае могут быть разделены на подводящие и питающие. До расчета литниковой системы определяют положение отливки отливки при заливке и места подвода металла, размещение моделей на на плите или в окне, выбирают конструкцию литниковой системы.

Исходными данными для проектирования элементов литниковой системы являются: масса отливки, суммарная масса (включая прибыли); характерная толщина стенки отливки; высота отливки и высота напора, время заливки, скорость заливки и т.п. Расчет элементов, как правило, ведется по колиграммам.

Важным моментом является выбор места подвода металла. Подвод металла в тонкое место отливки имеет целью выровнять скорость охлаждения тонкой и более массивной частей отливки, что способствует уменьшению напряжений, а при отсутствии прибылей – усадочных раковин. При необходимости у массивной части отливки устанавливают холодильник.

Подвод металла в массивную часть отливки или прибыль позволяет создать последовательное (направленное) затвердевание, при котором уменьшаются условия питания.

При этом следует стремиться располагать питатели так, чтобы струя не ударяла в стенку формы или стержня (металл растекался по ходу), горизонтальные поверхности быстро покрывались металлом, уровень его в форме в процессе заливки не имел продолжительных остановок, части стержней, в которых расположены вентиляционные каналы, не перегревались потоком подводимого металла.

Литниковую систему можно классифицировать по нескольким принципам. Она может быть запертой (заполненной металлом по всему сечению подводящих каналов) и открытой (незаполненной). Запертая система лучше удерживает шлак. В зависимости от положения малого («узкого») сечения, литниковые системы разделяются на сужающиеся (малое сечение является выходным) и расширяющееся (малое сечение расположено внутри системы).

В первой системе легче достигается положительное давление и заполнение всех элементов; недостатком е является относительно высокая скорость струи из питателей (эффект «брандспойта»).

По гидравлическому принципу различают системы с относительно малым сопротивлением и «тормозящие». Торможение скорости потока осуществляется зигзагообразным стояком, щелевидным стояком и дросселями (сетки, щели, местное сужение канала).

Торможение по длине канала применяется, например, когда надо в начальный момент заливки заполнить с малой скоростью еще пустой стояк («спустить металл на тормозах») и последующие элементы, что важно при заливе легкоокисляющихся сплавов.

В зависимости от способа заполнения формы металлом литниковую систему можно разделить на боковые, сифонные, верхние и дождевые, ярусные и комбинированные.

Боковые литниковые системы.

1 – воронка или чаша;

2 – стояк;

3 – шлакоуловитель;

4 – питатель;

5 – сетка;

6 – вертикальный одноходовой дроссель;

7 – боковая проточная прибыль;

8 – шейка;

9 – кокиль (холодильник);

10 – верхняя сливная отбиваемая прибыль;

11 – стержни прибылей;

12 – боковая сливная прибыль.

Для простых неответственных отливок можно ограничиваться «1-4». Остальные компоненты системы применяются в соответствии с ростом требований к отливке.

Сифонные литниковые системы.

1 – воронка или чаша;

2 – стояк;

3 – шлакоуловитель;

4 – сетка;

5 – питатель;

6 – стержень.

Применяется когда требуется особо спокойное заполнение формы, для ответственных корпусных деталей (отливок), при вертикальной плоскости разъема (отливка коленвалов).

Верхние и дождевые литниковые системы.

1 – воронка или чаша;

2 – стояк;

3 – шлакоуловитель;

4 – питатель;

5 – сетка;

6 – горизонтальный дроссель;

7 – отбиваемая (отрезаемая) прибыль.

«а» - простая конструкция для отливки шкивов по центру и щелевой стояк для тонкостенной посуды – котлы, сковороды.

«б» - для заливки и питания отливок с массивным узлом в месте подвода металла; по окончании заливки сетка всплывает, образуя прибыль.

«в» - для средних и тяжелых отливок втулок и цилиндров.

Ярусные и комбинированные литниковые системы.

1 – воронка или чаша;

2 – стояк;

3 – обратный (распределительный) стояк;

4 – прибыль;

5 – питатель;

6 – шлакоуловитель.

Применяется для последовательного заполнения снизу вверх – а); для одновременного заполнения – б) (ярусная заполненная система).

в) Ярусная система со свободным уровнем «снизу вверх»;

г) Комбинированная система для высоких тонкостенных отливок, заливаемых вначале снизу, а затем сверху.

Назначение сифонной системы – (2-5) залить форму металлом до некоторого уровня до начала работы дождевой литниковой системы и этим предохранить форму от разрушения.

*****

Прибыли применяют при отливке заготовок из белого, ковкого, высокопрочного, высолегированного чугуна, из стали, алюминия, бронзы – чаще всего, и при отливках с толстыми стенками из серых чугунов.

Чем больше прочность и жесткость формы, тем меньше объем усадочных раковин в отливках из СЧ и ВЧ.

Различают прибыли: по месту расположения – верхние и боковые; по конструкции – открытые и закрытые; по способу заливки – проточные, сливные и независимого действия; в зависимости от сил, перемещающих металл из прибыли в отливку, - гравитационные, атмосферные и газовые; в зависимости от тепловых условий в форме – обычные, утепленные и подогреваемые; по способу отделения от отливки – отрезаемые и отбиваемые.

При конструировании прибылей надо руководствоваться следующими правилами:

1. Прибыли следует присоединять к тепловому узлу отливки.

2. Если в отливке несколько тепловых узлов – на каждый по прибыли.

3. Прибыль должна застывать позже отливки и содержать достаточное количество расплава для питания отливки.

4. Для экономии металла прибыль должна иметь минимально возможную поверхность охлаждения.

5. Следует стремиться из одной прибыли питать по возможности большее число отливок.

6. Конструкция прибыли должна обеспечивать удобство формовки.

7. Усадочная раковина в прибыли не должна достигать шейки.

8. Шейка как и прибыль должна застывать позже отливки.

9. Чем короче шейка, тем меньше ее сечение.

10. Лучше шейка круглая, но когда она соединена с плоской стенкой, ее толщина берется 0,6-0,8 от толщины стенки.

11. Для обеспечения отбивания прибыли шейку выполняют с фаской (у верхних прибылей получают разделительной пластиной).

12. Для эффективного действия прибыли необходимо обеспечить принцип направленного затвердевания, и, следовательно, самый горячий металл должен быть в прибыли; для этого прибыли необходимо утеплять и обогревать, металл подводить прямо в прибыль, а отливку охлаждают по мере отдаления от прибыли; при медленной заливке в отливке получаются большие температурные градиенты, и поэтому, если металл невозможно подвести к прибыли, формы надо заливать как можно быстрее.

13. Для передачи на жидкий металл атмосферного давления в верхней части прибыли необходимо предусмотреть песчаный болванчик, замедляющий образование корки вверху и обеспечивающий в прибыли открытую усадочную раковину; в открытых прибылях для этого пробивают образующуюся вверху корку.

14. По окончании заливки большие открытые прибыли следует засыпать древесным углем; в процессе затвердевания отливок в прибыли целенаправленно заливать горячий металл.

15. В целях уменьшения прибылей, в особенности при крупном литье, следует использовать экзотермические смеси в виде вставок в прибыли или электроэнергию.

*****

Важнейшими параметрами технологии заливки являются температура расплава металла и скорость заливки. Температура зависит от состава сплава, средней толщины стенки отливки и наибольшего пути прохождения металла по горизонтали от питателей до противоположного края отливки. Местные приливы и утолщения при определении средней толщины стенки не учитываются. Например для СЧ:

Sстенки, мм	До 4	5-10	11-20	21-40
tзаливки ºС	1450-1400	1400-1340	1380-1320	1360-1300

Для обеспечения t_{заливки} ºС в ковши набирают металл, имеющий более высокую температуру с учетом ее понижения при набирании ковша, при транспортировании и выдержке.

Скорость заливки металла зависит от пропускной способности и типа литниковых систем заливаемых форм. При отливке чугуна (и стали) для мелкого и среднего литья скорость заливки 0,5 – 6 кг/с, для крупного литья она достигает 10 – 30 кг/с, а в отдельных случаях – 100кг/с.

Обычно используются средние значения скорости заливки. Выбор скорости заливки можно обосновать путем анализа преимуществ, недостатков и применения медленной и быстрой заливки.

Медленный залив.

Преимущества: меньше динамические воздействия на форму, меньше раздутие и зазор при заливке в сырую форму. Лучше удаление воздуха и газов из формы, особенно из больших стержней с малыми знаками. Меньшая масса литниковой системы. Уменьшение усадочных раковин (постоянное питание за счет поступающего жидкого металла).

Недостатки. Более длительное воздействие металла на поверхность формы, вызывающее обгар, обвал, засор, ужимины. Уменьшение температуры и жидкотекучести металла в процессе заливки, приводящее иногда к спаям подкорковым газовым раковинам. Снижение производительности труда при заливке.

Область применения. При заливке толстостенных отливок для получения плотных отливок без усадочных раковин при отсутствии прибылей. При заливке в сырую форму отливок с высокими вертикальными массивными частями в нижней опоке для уменьшения раздутия.

Быстрая заливка.

Преимущества. Малые потери температуры и жидкотекущести металла, меньший брак по подкорковым пузырям и газовым раковинам. Малое тепловое воздействие на поверхность формы, меньший брак по обгару и ужиминам. Уменьшение внутренних термических напряжений в отливках при подводе металла в массивные части.

Недостатки. Значительное динамическое воздействие на форму. Повышенная опасность размыва формы и стержней.

Раздутие форм, увеличение массы отливки, смещение стержней, механический пригар. Большая масса литниковой системы.

Область применения. Для отливки с тонкими стенками и сложными очертаниями, фланцами и ребрами веху формы и для отливок с большими плоскими поверхностями независимо от толщины стенок. При сифонном подводе металла. Для крупных корпусных отливок.

Дата добавления: 2014-01-07