Расчет элементов литниковой системы

Литниковую воронку выполняют в виде усеченного конуса, перевернутого основанием вверх. При этом нижним сечением литниковая воронка сочленяется с верхним сечением стояка, поэтому их размеры одинаковы: d_В,Н = d_СТ,В. В стальном литье используют воронки средней конусности, с соотношением верхнего диаметра к нижнему d_В,В /d_В,Н = 2,5¸3,7, причем с увеличением размера стояка это соотношение уменьшается. Так, максимальное значение используют при диаметре стояка d_СТ,В =35 мм, а минимальное – при d_СТ,В = 80 мм. Высоту воронки обычно выполняют равной верхнему диаметру h_В = d_В,В.

Стояк выполняют цилиндрическим с небольшим формовочным уклоном в сторону извлечения модели стояка. Диаметр нижнего сечения стояка d_СТ,Н определяют по рассчитанной площади его сечения:

d_СТ,Н = , (2.5.30)

где n_СТ – число стояков, обычно n = 1, но при производстве крупного литья при разливке одновременно из двух стопорных ковшей число стояков может достигать четырех.

В стальном литье ввиду быстрого охлаждения расплава в каналах литниковой системы диаметр стояка выполняют размером не менее 20 мм. Если расчетный диаметр меньше этого значения, то полученный результат округляют до указанного минимально допустимого размера. Диаметр верхнего сечения стояка определяют в зависимости от диаметра нижнего сечения и высоты стояка h_СТ:

d_СТ,В = d_СТ,Н + 0,01× h_СТ. (2.5.31)

Литниковый ход может иметь несколько ветвей. Полощадь каждой из них равна:

F_ЛХ = , (2.5.31)

где n_ЛХ – число ветвей литникового хода, которое становится известным после размещения отливки или отливок в форме в соответствии с общими правилами конструирования литниковой системы (см. выше).

Профиль сечения литникового хода зависит от его функционального назначения. Если литниковый ход выполняет только функции распределения расплава по питателям, то в сечении он представляет собой равнобедренную трапецию, высота которой равна средней линии:

b_ЛХ = 0,8 ×a_ЛХ; h_ЛХ = (a_ЛХ + b_ЛХ)/2. (2.5.32)

Если же литниковый ход, наряду с распределительной, выполняет также функцию шлакоулавливания, то сечение литникового хода выполняют в виде равнобедренной трапеции, высота которой в 1,5 раза больше средней линии:

b_ЛХ = 0,8 × a_ЛХ; h_ЛХ = 1,5 (a_ЛХ + b_ЛХ)/2. (2.5.33)

Длину литникового хода определяют конструктивно, исходя из необходимости распределения жидкого металла по питателям наиболее коротким путем.

Зумпф выполняют в виде полусферы радиусом:

R_ЗУМ = (0,50 ¸ 0,75) × a_ЛХ . (2.5.34)

Питатель в поперечном сечении имеет площадь:

F_ПИТ = , (2.5.35)

где n _ПИТ – количество питателей, которое определяется толщиной отливки и габаритными размерами (массой) отливки.

При установлении количества питаталей можно руководствоваться следующими рекомендациями Б. Б. Гуляева:

Преобладающая толщина отливок, мм: < 15 15-50 >50

Количество питателей, шт:

при массе отливок - до 10 кг 1-2 (1) -

10-100 кг 2-5 1-2 1

100-1000 кг 2-8 2-6 1-2

свыше 1000 кг - 3-10 2-6

Сечение питателей в стальном литье по возможности стремятся выполнить квадратным в связи с необходимостью минимизации тепловых потерь при течении по нему расплава. Однако, практически из-за большого формовочного уклона на боковых стенках (для лучшего уплотнения смеси против эрозионного разрушения) это сечение трансформируется в трапецию:

b_ПИТ = 0,8 × a_ПИТ; h_ПИТ = (a_ПИТ + b_ПИТ)/2. (2.5.36)

При этом высота питателя должна быть меньше толщины отливки в месте подвода жидкого металла: h_ПИТ £ 0,8 ×. Если по расчету высота питателя получается больше указанного предела, то квадратное сечение у места стыка с отливкой трансформируют на сплющенную трапецию, принимая

h_ПИТ = 0,8 × . (2.5.37)

Тогда ширину такого питателя определяют по площади его сечения: F_ПИТ/h_ПИТ = (a_ПИТ+ b_ПИТ) /2 = (a_ПИТ+0,8 × a_ПИТ) /2 = 0,9 ×a_ПИТ, откуда

a_ПИТ = F_ПИТ/(h_ПИТ ×0,9). (2.5.38)

Для крупных отливок питатели, как и прочие элементы литниковой системы, выполняют с использованием готовых огнеупорных изделий, в том числе с сечением в виде овальной щели шириной 20-30 мм.

Длина питателей определяется расстоянием от отливки до литникового хода, которое необходимо соблюдать для устранения теплового воздействия металла в литниковой системе на условия формирования отливок. Я. И. Шкленник предлагает определять длину питателя в зависимости от высоты литникового хода:

L _ПИТ = (0,5 ¸ 0,8) × h _ЛХ. (2.5.39)

Выпор устанавливают на верхней точке отливки в форме при отсутствии на ней прибыли, а также над закрытыми прибылями. Его выполняют с круглым или прямоугольным сечением в зависимости от геометрии места стыка на отливке. Диаметр или толщина выпора в основании должны составлять:

d_ВЫП,Н = (0,25 ¸ 0,50) × . (2.5.40)

Диаметр или толщина выпора в верхнем сечении равны:

d_ВЫП,В = d_ВЫП,Н + 0,05 × h_ВЫП, (2.5.41)

где h_ВЫП – высота выпора, численно равная высоте слоя формовочной смеси над местом стыка отливки с выпором.

Дата добавления: 2014-01-07