Файл: Разумов, В. Н. Технология литейного производства учеб. пособие.pdf

коуловителя зависит от количества и расстояния между питателями .

При устройстве шлакоуловителей с внезапным рас­ ширением канала в 2 раза ушл<і также снижается при­ мерно в 2 раза. Следовательно, можно сократить рас­ стояние S до первого питателя, что необходимо для луч­ шего размещения моделей и литниковой системы на подмодельной плите и лучшего использования объема литейной формы.

Шлакоуловители с дроссельной приставкой предло­ жены Б. В. Рабиновичем. Между стояком и таким шла­ коуловителем располагается специальный узкий щеле­ видный канал — дроссель, который обеспечивает лами­ нарный характер движения струй на пути от стояка к шлакоуловителю и ввод расплава в шлакоуловитель снизу вверх. Это позволяет быстро вынести шлаковые частицы в верхние слои шлакоуловителя, сбросить ско­ рость движения расплава после дросселя и тем самым значительно улучшить работу шлакоуловителя. Вот по­ чему дроссельные литниковые системы получили широ­ кое распространение.

Конструкции дросселей отработаны методом гидро­ моделирования, и соответствующие данные о них сведе­ ны в справочные таблицы. Размеры и конструкция шла­ коуловителей с дросселями выбираются в соответствии с приведенными выше данными, причем скорость движе­ ния расплава в них можно брать на верхнем пределе, а расстояние до первого питателя значительно сокращать.

При заливке сплавов, склонных к образованию окисных плен и пены, применяют шлакоуловители с фильтро­ вальными сетками или с керамическими фильтрами. Фильтровальные сетки выполняют в виде песчаных стержней с отверстиями диаметром от 3 до 6 мм, метал­ лическими пластинами с пробитыми в них отверстиями диаметром 2—3 мм, ткаными сетками из стальной про­ волоки или стекловолокна с отверстиями до 2 мм. Общую площадь отверстий берут равной 75—85% от площади канала, в который вставлена сетка. Исключение состав­ ляют песчаные стержни с отверстиями. Их размеры по­ добраны методом гидромоделирования и сведены в спра­ вочные таблицы. Фильтровальные сетки устанавливают в верхнем или нижнем срезе стояка, в шлакоуловителе или на переходе от стояка к шлакоуловителю.

36

В последнее время предложены керамические фильтры. Они выполняются из керамических пористых гранул, способных адсорбировать окисные плены и шлаковые частицы. В результате протекающий расплав очищается с одновременным «заилением» самого фильтра. Поэтому при выборе керамических гранул необходимо знать спо­ собность их к адсорбированию шлаковых частиц и ха­ рактер заиления при разных режимах течения расплава.

|t|

Рис. 14. Прямые шлакоуловители современных кон­ струкций

Таких данных пока не накоплено, поэтому приходится керамические фильтры подбирать опытным путем для каждого сплава отдельно.

Рекомендуемые конструкции описанных шлакоулови­ телей показаны на рис. 14.

Центробежные шлакоуловители образуются кониче­ ской или цилиндрической полостью, к которой расплав подводится промежуточным литниковым ходом по ка­ сательной. В результате металл в этой полости начинает вращаться с образованием вихревой воронки. Свободная поверхность такой воронки, как известно, определяется

37

где z — ордината заданной точки на свободной поверх.- ности воронки;

©— скорость вращения расплава;

п— число оборотов расплава;

г — удаление заданной точки от оси вращения.

На свободной поверхности воронки пьезометрический напор равен нулю. Поэтому к этой поверхности оттесня­ ются все частицы с удельным весом меньшим, чем у рас­ плава, т. е. все шлаковые и неметаллические частицы. Очищенный расплав из центробежного шлакоуловителя отводится сбоку в направлении обратном вращению ме­ талла или через дно шлакоуловителя вниз. Унифициро­ ванные конструкции центробежных шлакоуловителей, предварительно проверенные гидромоделированием, приведены в справочных данных. Для неунифицирован­ ных центробежных шлакоуловителей выбирать размер надо так, чтобы образующаяся в них воронка не опуска­ лась до выходного канала и чтобы объем воронки был достаточен для размещения всего шлака.

В том случае, когда сплав при заливке образует пе­ ну, т. е. когда окислы и шлаки, смешиваясь с газами, превращаются в пузырчатую массу, обычных шлакоуло­ вителей применять уже нельзя, т. к. их объем оказывает­ ся недостаточным. В этом случае наиболее целесооб­ разно применять шлаковыпоры. Последние по своей конструкции подобны центробежным шлакоуловителям, но имеют полость более высокую, обычно выходящую на поверхность литейной формы. При такой конструкции шлакоуловителя образующаяся пена может вытекать из формы наружу, если объем шлаковыпора недостато­ чен. Подвод расплава к шлаковыпору можно делать по касательной или строго по вертикали снизу, чтобы бы­ стрее вынести пену наверх.

Конструкции центробежных шлакоуловителей и шлаковыпоров показаны на рис. 15.

При конструировании питателей, назначение кото­ ры х— подать расплав непосредственно в полость литей­ ной формы, рекомендуется придерживаться следующих правил.

Глубина канала питателя в зоне подсоединения к шлакоуловителю принимается равной 0,2 /гшл. При та­ ком соотношении устраняется подсос шлаковых частиц из шлакоуловителя. Длина питателя определяется рас­

38

положением отливок в литейной форме, но не рекомен­ дуется брать ее менее 5 В, где В — ширина канала пита­ теля. Число питателей выбирается таким, чтобы обеспе­ чить равномерное заполнение полости формы расплавом и облегчить борьбу с усадочными раковинами. Так, для тонкостенных отливок, в которых не предусматривается подпитка расплавом из прибыли, лучше всего число пи-

Рис. 15. Центробежный шлакоуловитель и шлаковыпор

тателей брать достаточно большим и распределять их равномерно по всему контуру отливки. При этом не бу­ дет местного перегрева формы и металл в отливке будет затвердевать более равномерно. Для отливок, в которых производится подпитка из прибыли, предпочитают ста­ вить только один питатель с подводом его в непосредст­ венной близости от прибыли или прямо в прибыль, что­ бы усилить действие последней за счет дополнительного разогрева формы протекающим расплавом. Расположе­ ние и направление питателей выбирают так, чтобы не создавать удара струи о стенку формы или стержня и не Допускать их размывания металлом. Кроме того, учиты­ вают недопустимость образования «газовых карманов», т. е. полостей форм, закрываемых поднимающимся сни­ зу расплавом и не имеющих поэтому каналов для выво­ да газов. Нельзя допускать, чтобы расплав накапливал­ ся сначала в некоторой части формы, а затем сливался в соседнюю часть через выступ формы. Газовые карманы всегда приводят к недоливу, слив расплава через выступ формы с остановкой движения расплава вверх приводит

39

к обгару поверхности формы и засорению отливки пе­ сочными включениями.

Следует обращать внимание на то, чтобы питатели со шлакоуловителями и другими частями литниковой системы, а также сама отливка не создавали жесткой

Рис. 16. Подвод питателей к полости формы и наиболее распространенные сечения каналов питателей

замкнутой системы, в которой при охлаждении могут возникнуть большие внутренние напряжения, приводя­ щие к образованию на отливке трещин или к коробле­

нию отливки.

Нельзя забывать и того , что питатели должны легко отделяться от отливки при первичной обработке по­ следней.

Наиболее типичные контуры сечения каналов пита­ телей и способы их подвода к полости формы показаны на рис. 16.

40

Комбинируя в различных сочетаниях рассмотренные элементы, можно получить самые разнообразные литни­ ковые системы. Но предварительно необходимо рассчи­ тать площади поперечного сечения литниковых каналов. Расчет начинается с определения площади сечения ли­ митирующего участка системы f.

Для определения /, так же как и для определения Тзал или qm, можно использовать эмпирические уравне­ ния, таблицы или графики. Среди эмпирических уравне­ ний заслуживают внимания уравнения В. М. Андреева, пригодное для расчета литниковых систем чугунных от­ ливок, и С. В. Руссияна — для чугунных и стальных от­ ливок большой массы. Уравнение В. М . Андреева имеет вид

ется по графику, приведенному на рис. 17, в зависимо­

41

зующий свойства сплава, принимается для чугуна рав­ ным 1, для углеродистой стали — 0,85, для слаболегиро­ ванной стали— 1 и легированной стали — 1,15.

Эмпирические уравнения, таблицы и графики не учитывают конкретных особенностей данной отливки, поэтому рекомендуется для более точной оценки пользо­ ваться расчетным уравнением Озанна, являющимся пе­ реработанным уравнением Бернулли.

Известно, что для стационарного режима течения можно записать

для литниковой системы — z2 — 0, zl = H v и

М1

qv = frг =

P i "^зал

Произведя подстановку и соответствующие преобра­ зования, получаем

Коэффициент расхода литниковой системы ц предпо­ читают не рассчитывать, а определять на основании экс­ периментов, в которых автоматически учитываются по­ правки на все допущения, сделанные при выводе урав­ нения Озанна. Опыты показали, что ц изменяется в пре­ делах от 0,25 до 0,8.

Расчетный напор Н р в уравнении Озанна определя­

42

ется по приближенному уравнению, полученному из ба­ ланса совершенной работы

V н 0 Ѵ н 0 + Ѵ н с- р

Расчет с помощью уравнения Озанна, базирующийся

43