Milling-master.ru

В помощь хозяину
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проектирование литейных форм

Литье в песчаные формы

Литье в песок (литье в песчано-глинистые формы) — один из самых распространенных методов получения литых заготовок во многих отраслях промышленности – станкостроение, автомобильная отрасль и многое другое. Этот способ широко применяют при единичном, серийном и массовом производстве.

Технология литья в песчаные формы

Технология литья в формы из песка не отличается сложностью. Такой метод литья применяют для изготовления отливок и деталей из серого чугуна, низкоуглеродистые стальные сплавы. Иногда, литье в песчаные формы используют для обработки цветных металлов – алюминия, меди и пр.

Выбирая такое литье в песок технолог, должен понимать, что качество готовых деталей будет довольно низким. Это связано в первую очередь с тем, использование такой технологии не может гарантировать того, что в жидкий сплав не попадут посторонние включения. При литье в песчаные формы весьма бурно происходить газообразование, особенно этот процесс, проявляет себя при литье во влажные формы. Допустимо использовать такую форму литья для получения деталей со сложной геометрией. Но ряд ограничений на получение таких заготовок накладывает то, что изъятие готовой отливки сопряжено с определенными сложностями.

Литье в песок позволяет получать заготовки до сотен тонн весом. Таким образом, производят станины для металлорежущего оборудования, корпусные детали и пр.
Между тем точность получаемых заготовок ниже 14 квалитета, кроме того, на поверхности отлитых деталей можно встретить раковины, посторонние включения. Именно поэтому те поверхности, которые будут контактировать с другими деталями, всегда подвергают механической обработке.

Литейная продукция

Литье в песок или землю применяют для производства множества деталей. Для удобства потребителей их можно систематизировать в несколько групп.
Группа А – к этой группе относят отливки простой формы – кольца, колеса, маховики и пр.
Группа Б – к этой группе относят элементы арматуры, подшипниковые корпуса, сложные поверхности с тупым или острым углом.
Группа В – она включает в себя заготовки для зубчатых колес, станины, кожуха и пр.
Группа Г – это отливки для производства станочных станин, сложные корпусные детали.
Группа Д – это отливки, которые получают методом формования по модели.

Таким образом, можно сделать вывод, что в формы из песка можно выполнять отливку и канализационных люков, и детали со сложной геометрической формы, например, кожуха ступеней компрессоров и пр.
При проектировании формы из песка, конструктор должен учитывать то, что в том направлении куда будет извлекаться готовая отливка не должна иметь никаких препятствий в виде выступающих стержней и пр.

Литейные модели

Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.
Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

  • облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
  • диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

Общая классификация песчаных формовочных смесей

Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.
Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

Изготовление литейной песчаной формы

Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.
В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

  • установка модели в опоку;
  • уплотнение песчаной смеси;
  • изъятие модели из опоки.

Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

  • размера будущей отливки;
  • количества полостей;
  • типа оснастки.

Если изготавливаемая форма требует дополнительного нагрева или запекания, то затраты времени на ее производство резко вырастут. Для облегчения изъятия готовой отливки на рабочие поверхности наносят различные смазки, например, солидол.

Сборка песчаной литейной формы

После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

Процесс изготовления формы

На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

Типы песчаных форм

Многообразие песчаных форм для литья позволило их разделить на несколько групп, предназначенных для получения отливок с разными характеристиками.

Песчаные литейные формы

Всего можно назвать 7 групп литейной технологической оснастки или модельных комплектов.

  1. Модельный набор, произведенный из металла, в состав, которого входят дополнительные приспособления для выполнения машинной формовки.
  2. Набор, выполненный из металла, в его состав включены дополнительные приспособления, которые предназначены для выполнения машинной и ручной формовки.
  3. Модельный набор, используемый для выполнения машинной и ручной формовки. Сами модели произведены из металла, а некоторые части, например, стержни для формирования полостей выполнены их древесины разных пород.
  4. Набор для производства ручной и машинной формовки. Модели и стержни, подвергаемые сильному износу, выполняют из металла.
  5. Набор для формовки отливок из твердых пород древесины.
  6. Набор для формирования отливок, выполненный из мягких пород древесины.
  7. Наборы для выполнения ручной формовки отливок.
Читать еще:  Марки литейных алюминиевых сплавов

Сырая песчаная форма

Для производства литьевой оснастки используют смеси, состоящие из песка, воды, глины и какого-либо связующего материала. Типовой рецепт выглядит примерно так:

Сырая песчаная форма

Оснастку такого типа относят к весьма экономичным и широко используемым.

Подсушенная песчаная форма

Производство такой оснастки похоже на производство сырой формы, но в рецептуру вводят дополнительные материалы, предназначенные для связывания компонентов смеси.

Подсушенная песчаная форма

Рабочие поверхности оснастки просушивают прогреванием. Такой подход к изготовлению форм приводит к росту точности размеров заготовок и их качества. Производство таких форм требует больших затрат времени и в результате их стоимость растет, а выпуск деталей нижается.

Сухая песчаная форма

В оснастке такого типа используют добавки органического типа. Их задача связывание компонентов смеси в единое целое. Окончательную обработку производят в печи. К явным достоинствам этих изделий можно отнести точность выполненной отливки. Но надо понимать, что эти формы обладают высокой стоимостью изготовления и низкой производительностью выполнения отливок.

Химически твердеющая песчаная форма

В формовочный состав химически твердеющей оснастки вводят смолы. Они обеспечивают формирование модели на открытом воздухе без использования термической обработки.

Химически твердеющая песчаная форма

В основе смеси лежит кварцевый песок. Кроме, песка в состав смеси входит жидкое стекло и едкий натр. Добавление этого химиката оказывает влияние на технологические свойства литейной формы. В частности, будет продлен срок ее эксплуатации. После затвердевания, ее прочность будет выше, чем у смесей другого типа.

Характеристики литейного песка

Выполняя литье в песчаную оснастку надо понимать, что качество отливки напрямую зависит от состава и свойств литейного песка. Практикой литейного дела определены пять ключевых параметров, которые определяют качество литейного песка.

Физические характеристики песка

  • прочность;
  • газопроницаемость;
  • стабильность при воздействии температуры;
  • способность к просадке;
  • возможность многократного использования.

Прочность

Прочностью называют способность смеси сохранять заданные параметры во время выполнения литейной операции и транспортировки опоки внутри производственного помещения.

Газопроницаемость

Газопроницаемость – это способность песка пропускать через себя газы, образовывающиеся при затвердевании расплава. Если смесь обладает высокой проницаемостью, будет снижена пористость отливки. Если проницаемость низкая, то качество поверхности будет значительно лучше. Газопроницаемость напрямую зависит состава и фракции песчаной смеси.

Термическая стабильность

Возможность оснастки при воздействии температуры сохранять заданную форму, оказывать сопротивление растрескиванию и появлению иных дефектов, проявляющихся при действии большой температуры расплавленного металла, называют термической стабильностью.

Способность к просадке

Способность формовочной смеси плотно сжиматься в процессе затвердевания отлитой детали. Если бы песок не обладал таким свойством, то отлитая заготовка не имела бы возможности изменять размеры внутри формы. А это в результате привело бы к растрескиванию заготовки и проявлению других дефектов, возникающих при разливе расплавленного металла.

Повторное применение

Это обозначает возможность использования формовочной смеси для производства оснастки, предназначенных для формирований новой партии отливок.

Проектирование литейных форм

Практика производства фасонного литья показывает, что качество, трудоемкость изготовления и себестоимость литья во многом определяется на стадии разработки литейной технологии: от анализа отливки, проектирования модельной оснастки до получения готовой отливки.

Целью данной работы является анализ и оценка технологических возможностей наиболее перспективных способов, обеспечивающих высокое качество отливок на стадии проектирования литейной технологии.

Проектирование и изготовление литейной оснастки связано с развитием компьютерной техники и разработкой совершенных программ, предназначенных для ускорения выработки технологических и конструкторских решений, уменьшения субъективных ошибок. Системы автоматизированного проектирования (САПР) оснастки непосредственно выходят на программное оборудование, позволяющее без участия человека изготовить элементы оснастки со сложными криволинейными поверхностями с высокой точностью. Таким образом, внедрение многофункциональных обрабатывающих центров с программным управлением позволяет решать проблемы точности литейной оснастки. Другим направлением при изготовлении литейной оснастки для мелких и средних партий изделий является развитие технологии быстрого изготовления – «Rapid Prototyping» (RP) (быстрое прототипирование), объединяющей класс технологий, служащих для автоматизированного изготовления физических моделей по САD-данным.

Одним из важных этапов проектирования технологического процесса, оказывающих влияние на качество и себестоимость литья, является правильный выбор способа изготовления литейных форм и стержней. Совершенствование процессов изготовления песчаных форм связано с развитием техники их уплотнения [2].

В настоящее время в литейных цехах все более широкое применение при изготовлении песчано-глинистых форм находит применение воздушно-импульсное уплотнение. Для получения лучшего результата уплотнения в формовочных автоматах сочетаются воздушный импульс с вакуумным всасыванием через модельную плиту. Для крупных форм применяют дополнительное уплотнение форм многоплунжерными головками. Для сложных моделей большой высоты применяют гибкий многовариантный процесс с увеличенным количеством импульсов. Величина давления и продолжительность импульса позволяет достигать оптимальную твердость формы по всему объему независимо от модели. Линии оснащены средствами автоматической смены модельной оснастки, электронной системами управления и обеспечения индивидуального технологического режима, оптимизации процесса для каждой из формуемой модели. Предусмотрены средства диагностики технологических процессов и оборудования, а модульное построение линий обеспечивает их оптимальную компоновку.

К наиболее стабильным процессам, обеспечивающим высокое качество отливок, в настоящее время можно отнести использование вакуумно-пленочной формовки. Отсутствие связующего в формовочном материале, вакуумирование формы во время заливки и охлаждения сплава практически исключает газовые дефекты в отливках, улучшает условия заполнения рабочей полости формы. Значительное увеличение срока службы модельного комплекта, резкое снижение износа моделей в условиях отсутствия прямого контакта формовочного песка с поверхностью модели при низких нагрузках во время уплотнения и протяжки дает возможность получать стабильно точные отливки уменьшенной массы за счет сокращения припусков на механическую обработку и формовочных уклонов.

Параллельно развиваются альтернативные процессы – это литье по выжигаемым моделям, и увеличивается доля литья получаемого в стержневые безопочные формы. В условиях мелкосерийного производства проблемы получения качественных отливок решают внедрением более совершенных методов формообразования и упрочнения, применением неорганических, нетоксичных и термостойких органических связующих и инертных к воздействию сплава наполнителей для формовочных смесей. Для решения вопросов повышения механических и термомеханических свойств, а также эрозионной стойкости формы и снижение пригара при изготовлении крупного литья внедряют металлофосфатные холоднотвердеющие смеси [1, 2].

Развитие технологии изготовления стержней связано с внедрением способов холодного отвердевания непосредственно в оснастке. Эти процессы пришли на смену способам горячего отверждения стержней – Croning, Hot Box, Termoschok и других, недостатком которых являлся низкий уровень точности сложных стержней из-за коробления их после извлечения из ящиков. Технология холодного отвердевания стержня в оснастке позволила получать высококачественные стержни любой сложности и размеров с идеально чистой поверхностью. Высокая размерная точность стержней позволила получать литые заготовки, например, блоки цилиндров двигателей с отклонениями от чертежных размеров не превышающими 0,3 мм, что дало новый импульс в развитии автомобилестроения. Наиболее конкурентно способными считаются процессы получения стержней с отверждением их газообразными катализаторами в течение 2-8 с. Стержни после отделки могут быть сразу поданы на сборочный конвейер. В качестве газов-отвердителей обычно применяют диметитиламин, триэтиламин, метилформиат или сернистый газ. В зависимости от применяемого отвердителя процессы получили название «Амин-процесс», «Альфа-сет», «Бета-сет»-процессы и другие. Короткий цикл отверждения позволил повысить уровень автоматизации процессов производства стержней и резко сократить время от изготовления до простановки в литейную форму. Полная автоматизация решает и вопросы безопасности труда.

Читать еще:  Литейная форма 5 букв

Основой стабилизации свойств формовочных смесей является стабильно высокие качества исходных материалов и уровня подготовки отработанной возвратной смеси, достижение постоянства состава, тонкая дозировка компонентов, эффективное смешивание и контроль параметров готового состава. Подготовка возвратной смеси высокого уровня качества требует комплектной системы машин, контроля на каждом этапе, и управления. Одной из наиболее важных операций в процессе подготовки горелой смеси является ее охлаждение, так как от температуры оборотной смеси, поступающей в смесеприготовительное оборудование, во многом зависит качество и свойства формовочной смеси, а следовательно формы (стержня). Приготовленная смесь, имеющая высокую температуру, в процессе транспортирования к формовочным автоматам теряет часть воды за счет испарения, что негативно сказывается на стабильности физико-механических свойств смеси. Другой важной операцией является предварительное увлажнение возвратной смеси до 1-2 %, что способствует сохранению в смеси активных оболочек глины и повышению пластичных свойств готовой формовочной смеси. Процесс приготовления смеси должен включать в себя точное дозирование компонентов, эффективное и интенсивное перемешивание, непрерывный контроль и корректировку состава.

Одним из направлений развития плавильного оборудования является внедрение индукционного нагрева с тенденцией перехода на тиристорные преобразователи частоты с созданием компактных, легко управляемых схем преобразования, в которых отсутствует водяное охлаждение, что повышает общую надежность систем питания. Разливка сплава должна производиться при оптимальной температуре в прогретые ковши с соблюдением возможных условий, предотвращающих дополнительное окисление. Заливочные установки оснащаются системами модифицирования стопорными устройствами выдачи порции металла, системами управления дозированием, лазерным контролем заливки. Для устранения известных недостатков электродуговых печей переменного тока намечается тенденция замены их на электродуговые печи постоянного тока, обеспечивающие более высокую однородность химического состава и температуры жидкой ванны, лучшие условия труда в литейном цехе.

Формирование качества отливки начинается с момента начала заливки расплава в форму. Общепринятым является положение, что при литье с песчано-глинистые формы в отливках образуются наибольшее количество различных дефектов. При этом источником засоров, газовых раковин, неметаллических включений, является, в основном, сама литейная форма, но образование дефектов происходит в большей части в литниковой системе. На формирование качественных отливок также велико влияние непосредственно самого металла. Свойства жидкого металла, скорость потока, гидравлический напор в значительной степени влияют на форму (на приповерхностные слои каналов литниковой системы и полости формы). Степень воздействия расплава тем выше, чем выше температура и продолжительность заливки. Приближенно можно выделить три группы факторов, влияющих на разрушение формы: факторы, связанные со свойствами металла, со свойствами формы и уровнем технологии изготовления самой отливки. Свойства формы определяются качеством смеси, качеством уплотнения, эрозионной стойкостью, термической стойкостью, деформативной способностью. Повышенная пористость поверхности формы при недостаточном уплотнении снижает эрозионную стойкость, а местное переуплотнение способствует возникновению в отливках дефектов расширения смеси. Из факторов, определяющих уровень разработанной технологии формы (отливки) важными являются: оптимальная конструкция литниково-питающей системы (определяется конфигурацией отливки, требованиям к ней, временем заливки, конфигурацией и сечением ее элементов); рациональный подвод расплава к полости формы и плавность ее заполнения; эффективность шлакоулавливания и питания отливки в процессе затвердевания. Дальнейшее формирование качества отливки зависит от правильно выбранной концепции технологии, от совокупности мер, направленных на выравнивание скоростей затвердевания стенок отливок, на организацию направленного затвердевания и питания массивных частей горячими порциями расплава. Правильно сконструированная литниково-питающая система, применение методов эффективного рафинирования и суспензионная заливка позволяют избежать получения дефектных отливок.

Важнейшей в достижении высоких качественных показателей при производстве отливок является стадия проектирования технологии изготовления формы [2,3]. При проектировании должны быть учтены вопросы эрозионной стойкости формы, современные способы преодоления негативных последствий разрушения поверхности песчаной формы в период заливки и охлаждения сплава. Эрозионные процессы приводят к образованию дефектов в отливках (засоры, пригар, ужимины, недолив, спай, искажение геометрии поверхности). Наличие неметаллических включений и засоров в теле отливки в критических сечениях резко снижает механические свойства. Исследования показали, что крупные включения и местные скопления засоров резко изменяют теплофизические условия формирования данного узла отливки. Скопления частиц формовочного песка, противопригарного покрытия, конглометратов формовочных смесей от обвала формы и стержней снижают интенсивность теплоотвода от затвердевающего теплового узла отливки. При анализе дефектных зон отливки замечено, что часть критической зоны с включениями затвердевает в последнюю очередь с образованием усадочных раковин, горячих трещин. Все это приводит к резкому снижению эксплуатационных свойств изделия, что недопустимо.

Для предотвращения последствий эрозии формы разработаны и успешно применяют различные способы рафинирования сплавов и системы удержания различных включений в литниковой системе. Использование различного типа фильтрующих элементов показало их эффективность при изготовлении мелкого и среднего литья. Когда масса заливаемого металла превышает 200 кг, для защиты литниковой системы дополнительно применяют керамический припас, а фильтрующие элементы при заливке крупных отливок применяют из углеродистой или цирконовой керамики.

Существенное влияние на качество литья оказывает расположение отливки в форме. Преимущественным является вертикальное расположение отливки и основных массивных стенок. При таком расположении возможно более экономично организовать заливку и питание, добиться более высокого уровня чистоты и плотности структуры металла отливки. Кроме того, повышается производительность формовки и появляется возможность снижения трудоемкости обрубных операций.

В настоящее время при выборе конструкции литниковой системы часто используют систему прямоточной заливки, в том числе через фильтр-прибыль [4]. Такая система позволяет решать вопросы рафинирования сплава в процессе заливки и питания отливки во время затвердевания.

Имеется опыт организации заливки ответственных массивных отливок из черных сплавов через керамические фильтры, с повышенным сопротивлением тепловому удару, расположенные в поверхности разъема или других частях формы. Например, фильтры располагают в специальных керамических карманах с расчетными впускным и выпускным отверстиями с учетом типоразмеров стандартных литниковых элементов (трубок). При проектировании производят расчет площади сечения отверстий (пропускную способность) фильтра с определенным запасом, во избежании преждевременного закупоривания. Исходят из технологически необходимого времени заполнения формы с учетом факторов, которые снижают его пропускную способность. При этом необходимо учесть площади, занимаемые шлаковой камерой перед фильтром, металлоприемника, карманов и других элементов. Если свободная площадь на поверхности разъема ограничена, то фильтры устанавливают в других объемах формы, используя холоднотвердеющие смеси и набор стандартных керамических элементов, фиксируя их в местах питания отливки в процессе формовки. Оптимальная литниковая система должна иметь минимальную протяженность, обеспечивать максимально быстрое заполнение металла и участков системы до фильтров, а после фильтров исключить возможность турбулентности расплава и инжекцию воздуха. В работе [6] представлены рекомендации к нескольким примерам организации заливки массивных отливок.

Читать еще:  Литейные алюминиевые сплавы применение

Внедрение подобных сложных литниковых систем требует дополнительных материальных затрат и значительного увеличения трудоемкости изготовления формы, но позволяет получить технико-экономический эффект за счет исключения различных дефектов и повышения технологического выхода годного литья. Качество обработанных деталей, безупречность поверхности отливок, отсутствие внутренних дефектов после неразрушающих методов контроля подтверждает эффективность представленных технологий рафинирования сплава и современных методов организации заливки.

Для повышения качества отливок необходимо разрабатывать эффективные меры по предупреждению литейных дефектов, которые подробно рассмотрены в работе авторов данной статьи [5].

Таким образом, обеспечение устойчивого состояния литейного производства и стабилизации технологического процесса, направленной на повышение качества литья, является комплексной задачей. Решение этой задачи возможно за счет плановой систематической работы, начиная с этапа проектирования и включать в себя следующие мероприятия:

– использование системы автоматизированного проектирования оснастки (САПР) и компьютерного моделирования литейных процессов;

– повышение размерной точности модельной оснастки;

– стабилизацию свойств формовочной смеси;

– совершенствование процессов изготовления форм и стержней;

– выбор современных способов плавки и заливки металла;

– совершенствование технологии литейной формы;

– автоматизацию отдельных операций и всего технологического процесса;

– четкую организацию контроля и диагностики;

– высокую квалификацию работников литейного цеха.

Проектирование формы для изготовления отливки в песчано-глинистой смеси

Общие сведения

На чертеже литейной формы в собранном виде под заливку должны быть представлены расположение опок, линии разъема, конфигурация отпечатка, положение стержней и литниковой системы, газоотводные каналы и др. (см. рис. 7, разд. 1.1) [4J.

Литниковую систему следует принимать с горизонтальным подводом заливаемого металла в плоскости разъема литейной формы.

При расчете размеров элементов литниковой системы, прежде всего, выбирают размеры питателя — его сечение и длину (табл. 1).

Сечение питателей для чугунных отливок массой до 100 кг

Толщина стенок отливки, мм

Примечание, и — число питателей по месту.

По найденному значению площади сечения одного питателя F,h мм 2 , и количеству питателей И определяют геометрические параметры сечения питателя и суммарную площадь питателей

В учебных целях принимаем сечение питателя в виде квадрата со стороной которая может быть найдена но формуле

Далее находят площадь шлакоуловителя

где к — коэффициент, определяемый но табл. 2 П.

Соотношения площадей сечения питателей и шлакоуловителя

Для мелких и средних отливок из серого чугуна

Для крупных отливок из серого чугуна

Для мелких стальных и цветных отливок

Для средних и крупных стальных и цветных отливок

Шлакоуловитель предназначен для задерживания неметаллических включений. Согласно [2] принимаем его сечение в видетрапеции (рис. 11),

где т — нижнее основание трапеции:

Рис. 11. Сечение шлакоуловителя

Зная ш, можно определить р и h.

Далее определяем площадь нижнего сечения стояка Fcm„. для сужающихся литниковых систем:

Диаметр нижнего сечения стояка dcm u , мм

Площадь верхнего сечения стояка Fcm e определяется как

где II — напор в литниковой системе (высота зеркала металла в чаше над питателями, мм, равная высоте верхней опоки);

Нч — высота зеркала металла в чаше над верхним сечением стояка (т.е. фактический уровень при заливке), мм (табл. 3).

Определяем диаметр верхнего сечения стояка

Далее определяем геометрические параметры литниковой чаши (табл. 3 и рис. 12) и расстояния между моделью, элементами литниковой системы и краями опок (табл. 4). После чего следует рассчитать необходимые размеры опок и скорректировать их по табл. 16, выбирая стандартные размеры опок ближайшей большей величины.

Основные размеры литниковых чаш

Размеры литниковой чаши при одном стояке, мм

Проектирование литниковых систем литейных форм

При изготовлении разовых литейных форм получают соответствующие отпечатки в формовочной смеси не только от модели отливки, по и от разборных моделей литниковой системы и выпаров (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Модель литниковой системы и выпаров при подведении металла в форму сбоку

Основными элементами модели литниковой системы являются чаша 1, стояк 2, шлакоуловитель 3 и питатели 4. На верхних уровнях модели отливки обычно предусматриваются модели выпаров 6 с возможными чашами 5, заформовываемые, как и модель отливки, в опоки. После выемки этих моделей через освободившиеся каналы в формы поступает металл и при его заливке и охлаждении из них выходят парогазовые компоненты.

Жидкий металл из разливочного ковша попадает в литниковую чашу, которая служит для уменьшения ударного воздействия струи и частичного отделения шлака, а затем последовательно заполняет литниковый стояк, канавки шлакоуловителей и питатели.

Питатель представляет собой канал (или систему каналов), примыкающий к полости формы и служащий для непосредственного ее заполнения. Пары, воздух и другие газы, образующиеся при заливке формы жидким металлом, удаляются через выпары.

Различают два типа литниковых систем — со свободным падением жидкого металла и с поступлением металла по ломаной линии. Выбор типа литниковой системы зависит от веса, конфигурации отливки, а также от ее назначения, материала.

Расчет литниковых систем для стали и чугуна построен на принципе торможения (запирания), когда Fnm (площадь поперечного сечения питателей)

F1IHT: FulJl: FCT =1 : 1,5 : 2 — для крупного чугунного литья;

Fnm: Fmn : FCT =1 : 1,06 : 1,11 — для мелкого тонкостенного чугунного литья;

Для чугунного литья

где Gcc средний секундный расход жидкого металла при его заливке в форму, кг/с; Н — расчетный напор металла (расстояние от места подвода металла до уровня чаши, рис. 3.16).

Средний секундный расход жидкого металла

где G — металлоемкость формы, кг (масса металла, заливаемого в форму); т — время заливки, с.

Время заливки

где 5 — преобладающая толщина стенки отливки, мм; G = Сотл/0,7, G/тл — масса отливки, кг; 0,7 — коэффициент выхода годного металла, равный отношению массы отливки к массе металла, заливаемого в форму.

С целью упрощения расчетов размеры и количество питателей выбираются из табл. 3.1 в зависимости от веса отливки и ее тонкостенное™.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector