Файл: Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов.pdf

частей движущимся металлом. Благодаря этому отливка получается плотной, без газовых раковин и шлаковых включений, кроме того, уменьшаются пористость и усадочные раковины в отливках.

Комбинированные литниковые системы (рис. 90) применяют для высоких тонкостенных отливок. В начале заливки форма за­ полняется металлом через сифонную литниковую систему, а затем через дождевую. Благодаря такому заполнению форма не разрушается и в ней не образуются корольки. По

мере заполнения формы уровень металла в распределительных стояках поднимается, и с определенного момента начинают работать верхние питатели.

Ярусные литниковые системы (рис. 91) применяют при стопочной формовке мелких отливок.

Способ подвода металла в форму, конструкция и размеры эле­ ментов литниковой системы, а также выпоров и прибылей зависят не только от конфигурации и размеров отливки, но и от свойств сплава, из которого изготовляется отливка. Особенности литниковопитающих систем для отливок из ковкого чугуна, стали и цветных сплавов рассмотрены в соответствующих разделах.

§ 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОТЛИВОК ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА

При разработке технологии изготовления отливки технологлитейщик должен выбрать способ подвода жидкого металла в форму и определить размеры элементов литниковой системы. Последнее

13 6

приобретает важное значение не только потому, что литниковая система оказывает непосредственное влияние на качество отливки, но и потому, что расход металла на литниковые системы в зависи­ мости от массы отливки можетсоставлять значительную величину

(рис. 92).

Коэффициентом выхода годного металла считают отношение массы годных отливок к массе жидкого металла, израсходованного

вок и т. д.

Определение размеров поперечного сечения элементов литнико­ вой системы имеет большое технико-экономическое значение, так как правильно назначенные размеры литниковой системы позволяют не только снизить расход металла на литники, выпоры и т. д., но и снизить брак отливок.

Задача определения точных размеров литниковой системы в каж­ дом конкретном случае является трудновыполнимой вследствие сложности явлений, происходящих при заполнении формы жидким металлом. Поэтому на практике используют упрощенные методы, основанные на следующих допущениях. Жидкий металл рассматри­ вается как идеальная жидкость с постоянной вязкостью; тепловое взаимодействие металла и формы (охлаждение металла и нагрев формы) при ее заполнении не учитывается; движение жидкого ме­ талла рассматривается как движение тяжелой жидкости по закры­ тым и открытым каналам формы.

Расчет литниковой системы по способу Озанна-Диттерта. Прежде всего находят суммарное сечение питателей, а затем размеры осталь­ ных элементов литниковой системы (стояка и шлакоуловителя).

137

Суммарное сечение питателей находят по формуле

где G — масса отливки, г; у — плотность металла, для расплавлен­ ного чугуна у = 7 г/см3; о —скорость истечения металла, см/с; р — коэффициент сопротивления; т — продолжительность заливки, с; g — ускорение свободного па­ дения, см/с2; Яр — расчетный

статический напор, см.

в)

металла при заливке

Неизвестными в формуле (6) являются Яр, р, т. Расчетный ста­ тический напор зависит от размера отливки и определяется из сле­ дующего соотношения:

при заливке сверху Р = 0 (рис. 93, б)

ЯР = Я.

При подводе металла по плоскости разъема формы (рис. 93, в)

при Р = у

н г = н ~ Т -

Время заливки формы тонкостенных, сложных по конфигурации отливок со стенками толщиной 2,5—15 мм и массой до 450 кг опре-

138

деляют по формуле

x = sVG,

где G — масса отливки с литниками, кг; s — коэффициент, учиты­ вающий толщину стенок отливки; при толщине стенок 2,5—3,5 мм, 3,5—8,0 мм, 8—15 мм коэффициент s соответственно равен 1,68;

Значительно труднее определить коэффициент р, который харак­ теризует общее гидравлическое сопротивление формы движущемуся металлу и зависит от сопротивления в литниковой системе рх и со­ противления в форме р2:

р = papa-

Исследованиями было установлено, что для чугунных отливок среднее значение р = 0,75 н- 0,85, т. е. потери в литниковой системе на трение в каналах, повороты, завихрение, сужение струи и др. составляют приблизительно 20%. Коэффициент р2 формы зависит прежде всего от конфигурации отливки, количества выделяющихся газов из формы, газопроницаемости и влажности смеси, завихрений и ударов металла в форме. Величину р невозможно подсчитать, поэтому ее принимают для расчетов на основании практических дан­ ных. Например, для тонкостенных чугунных отливок (стенки тол­ щиной до 10 мм) с большим сопротивлением формы р = 0,34.

Подставляя значение р в формулу (6), а также значение т, у, получим

п0,34s VG- 0,31 / Я р ■

Обозначим о з| 34s через х, тогда формула примет следующий

вид:

РxVG '

пК я р •

При толщине стенок отливки 2,5—3,5 мм; 3,5—8,0 мм; 8—15 мм х соответственно равняется 5,8; 4,9; 4,3.

Из формулы видно, что при одной и той же массе отливки, но с уменьшением толщины стенки суммарная площадь питателей увеличивается и наоборот.

По найденной площади питателей Fn находят площадь шлако­ уловителя Fmjt и стояка Кст для отливок:

139

тонкостенных мелких

F„ : Лил: Аст = 1 :1,06: 1,11;

средних н мелких

F ■F ■F — 1 • | I ■1 1'у

1П * 1 ШЛ ■ 1 СТ 1 • 1 » 1 • 1 , 1

средних и крупных

А„:АШЛ:Е СТ= 1 : 1,5: 2;

крупных

Fn :Fma:F„ = \ : 1,2: 1,4.

Расчет литниковой системы по номограмме К. А. Соболева. На основании обобщения большого практического опыта по конст­ руированию и расчету литниковых систем для чугунных отливок К. А. Соболев разработал номограмму, которая значительно упро­ щает расчет литниковой системы.

По номограмме К. А. Соболева (рис. 94) рассчитывают площади сечения питателей для средних машиностроительных отливок. Номограмма К. А. Соболева позволяет определить суммарную пло­ щадь сечения питателей Fn в зависимости от массы отливки G, толщины стенки б и расчетного напора Яр.

Допустим, что. необходимо рассчитать литниковую систему для чугунной отливки массой 900 кг с преобладающей толщиной стенки 15 мм. Расчетная высота стояка равна 60 см, форма отливки имеет среднее сопротивление. По номограмме в правой части находим точку, соответствующую 900 кг, затем из нее проводим вертикаль­ ную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей толщине стенки 15 мм. Из найденной точки проводим линию, парал­ лельно оси абсцисс, до пересечения с наклонной линией, соответст­ вующей расчетной величине напора 60 см, и из точки пересечения этих линий опускаем вертикаль на ось абсцисс. Пересечение этой вертикали с осью абсцисс указывает на то, что для формы со средним сопротивлением суммарная площадь сечения питателей F„ состав­ ляет 19,5 см2. По данной номограмме определяется суммарная пло­ щадь питателей для сырых форм. Если же формы заливают металлом по-сухому, то вводят поправочный коэффициент 0,8—0,85.

Конструкция и расчет дроссельных литниковых систем. Литни­ ковые системы с последовательным уменьшением площадей попе­ речного сечения элементов от стояка к питателям иногда приводят к браку отливок по шлаковым раковинам и засорам вследствие размыва формы струей, вытекающей из питателей с большой ско­ ростью.

Для регулирования скорости поступления металла в форму и лучшего задержания шлака применяют дроссельные литниковые системы (рис. 95). Дроссели — это узкие щелевидные каналы, ко­ торые располагаются между стояком и питателями. Дроссель опре­ деляет массовый расход металла, протекающего через литниковую

140