Назначение и основные элементы литниковой системы. Назначение литниковой системы и ее элементов. Хорошая литниковая система

0

Совокупность каналов, подводящих металл в форму, называется литниковой системой; основными элементами литниковой системы являются литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель, питатели и специальные элементы сопротивления, вводимые в литниковую систему для регулирования скорости заливки (фильтровальные сетки, зигзаги, колена).

Для получения доброкачественных отливок необходимо правильное устройство литниковой системы: можно иметь хорошие литейные и формовочные материалы и хорошую литейную форму, но получить отливку плохого качества, если литниковая система будет устроена неправильно.

Правильно устроенная литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

1) все очертания обслуживаемой ею формы должны быть заполнены металлом;

2) приемный резервуар литника не должен разрушаться под действием струи вливаемого металла;

3) струя поступающего металла не должна разрушать форму и заносить в форму частицы формовочного материала и шлаков.

На фиг. 216 показана схема литниковой системы. Жидкий металл заливают в литниковую чашу 1, откуда по вертикальному каналу 2 металл опускается до уровня формы. Для улавливания шлаков служит горизонтальный канал 3. По каналам-питателям 4 жидкий металл подводится к форме. При правильном устройстве литниковой системы площадь сечения стояка 2 должна быть больше площади сечения шлакоуловителя 3 и площадь сечения шлакоуловителя 3 больше суммарного сечения питателей 4, так как только при этом условии обеспечивается заполнение металлом шлакоуловителя и, следовательно, возможность всплывания в верхнюю часть его частиц шлака. Соотношение площадей сечения стояка, шлакоуловителя и питателей принимают равным 1,5: 1,2:1.

Металл можно подводить к верхней или нижней части формы; заполнение формы сверху может повлечь повреждение ее, но дает возможность пользоваться более холодным металлом, содержащим меньше газов. При подводе металла снизу форма сохраняется, но возникает опасность незаполнения верхних частей формы вследствие охлаждения верхних слоев поднимающегося металла.

Можно применять комбинированный способ подвода металла; в этом случае металл подводится снизу, а на разных уровнях от него к форме подходят боковые каналы. При таком устройстве опасность разрушения формы уменьшается: форма будет заполняться каждым боковым каналом только до уровня вышележащего канала; таким образом комбинируются положительные стороны заполнения формы сверху и снизу.

Высота стояка должна соответствовать температуре заливки: чем меньше перегрет металл, тем меньше жидкотекучесть его, тем большее гидравлическое давление нужно для заполнения всех очертаний формы, следовательно, тем выше должен быть стояк.

Для увеличения скорости заливки и для предотвращения размывания металлом материала формы иногда делают несколько стояков.

На фиг. 217 представлено несколько примеров правильного и неправильного расположения элементов литниковой системы. На всех эскизах под стояком 1 расположен горизонтальный канал 2 с отходящими от него питающими форму каналами 3. Разводящий канал 2 является и шлакоуловителем, так как могущие проникнуть через стояк шлаки задерживаются в верхней части его. Питатель не должен при правильном расположении каналов начинаться непосредственно под стояком, так как при этом шлак, проникающий через стояк, будет захвачен струей металла и попадет в изделие.

Надписи на эскизах указывают, в чем для каждого примера заключаются отклонения расположения каналов от правильного.

Прибыли и выпоры. Прибылями называют придатки к отливке, которые делают для питания формы металлом по мере сжатия остывающего металла внутри формы и для удаления без повреждения изделия верхней части отливки, в которой собираются газы и засор.

Таким образом, при наличии правильно расположенной прибыли достаточного размера внутри нее образуются усадочные раковины, здесь же собираются пузыри газа и шлак; после отливки прибыль отпиливается и вместе с ней удаляются раковины, пузыри, шлак и сор.

Чтобы прибыль оправдала свое назначение, необходимо придавать ей такие размеры, при которых она будет затвердевать последней.

На фиг. 218, а изображена прибыль, поставленная над фланцем парового цилиндра; прибыль расположена правильно - усадочные раковины образовались внутри прибыли вследствие того, что последняя имеет достаточный объем и высоту; на эскизах б и в показано неправильное образование прибыли - раковины расположились частично во фланце и испортили, отливку. Опыт показывает, что для избежания усадочных раковин в отливке нужно, чтобы высота прибыли была не меньше трехкратной толщины стенки отливки. На эскизах г и д показана прибыль при отливке гидравлического цилиндра; на эскизе г прибыль расположена на дне цилиндра, на эскизе д она находится с противоположной стороны и имеет кольцеобразную форму; в обоих случаях прибыль достигает своей цели, так как ее размеры достаточно велики.

Если форма имеет большой объем при малой поверхности, то пористость формовочного материала и отверстия в нем, прорезаемые шпилькой, не могут обеспечить своевременное удаление воздуха из формы; в этих случаях для отвода воздуха устраиваются в самых высших точках формы широкие каналы, называемые выпорами. Давая выход воздуху, выпоры служат также для ослабления гидравлического удара металла, заполняющего форму.

Если форма имеет большие размеры, то ставится несколько выпоров.

При значительных размерах сечения выпоры отчасти исполняют роль прибылей, т. е. заполняют металлом пустоты, образующиеся в отливке вследствие усадки металла; это обстоятельство нужно иметь в виду при определении места установки выпора.

Сушка форм. Формы, изготовляемые из жирного формовочного материала или глины, должны быть высушены перед заливкой. Заливка непросушенных форм при слабой газопроницаемости жирного формовочного материала в сыром виде может вызвать движение газов и паров через металл и дать при остывании отливку с газовыми пузырями. Кроме того, сырая форма, вызывая быстрое охлаждение поверхности отливки, закаливает ее, что иногда совершенно нежелательно.

Для того чтобы ускорить просыхание форм, применяют различные приемы сушки и различные сушильные устройства. Так, при сушке форм, которые нельзя перенести в сушильную печь вследствие громоздкости или вследствие способа изготовления их, около форм на железных листах, а также внутри сжигаются дрова, кокс или иногда древесный уголь. Если необходимо сушить формы на месте изготовления, устраивают центральный очаг, нагревающий воздух, который по трубам подается в различные пункты литейной, откуда при помощи подвижных рукавов подводится к формам.

Сушильные устройства, применяемые в литейном деле, могут быть подразделены на сушильные печи периодического действия и на сушильные печи непрерывного действия.

Периодически действующие сушильные печи можно подразделить на камерные и на бескамерные.

Для форм, которые можно переносить, устраиваются сушильные камеры (фиг. 219). Тяжелые формы вкатывают в камеру на тележках и оставляют или на тележках же, или на полу камеры; легкие укладывают на полках, устроенных по стенам камеры.

В некоторых случаях, чтобы не повредить сложные формы при переноске, их изготовляют в самой сушильной камере.

Иногда топочную камеру отделяют от сушильной, и продукты горения, проходя через каналы в полу сушильной камеры, равномерно нагревают ее.

Имеют также применение сушильные печи переносного типа, которые подвешивают к крану и устанавливают над формой, подлежащей просушке (фиг. 220).

Продукты горения, выходящие из просушиваемых форм, сильно загрязняют воздух литейной. Для устранения этого в последнее время стали применять электрические нагревательные приборы, представляющие собой спирали сопротивления, помещаемые внутри просушиваемой формы.

Для сушки стержней часто применяют непрерывно действующие печи с подвижным подом; сырые стержни укладывают на подвижной под и просушенные снимают с него на противоположном конце печи.

При нормальном устройстве сушильных печей нагрев просушиваемой формы должен быть по возможности равномерным.

Надлежащая температура сушки (от 200 до 400°) определяется в зависимости от рода формовочных материалов, из которых сделана просушиваемая форма, и от назначения формы и устанавливается экспериментальным путем.

Нагрузка опок. Наполняющий форму металл оказывает на нее по всем направлениям гидростатическое давление, причем давление, направленное книзу, компенсируется опорой, на которой поставлена форма, боковое давление уничтожается сопротивлением стенок опок, а направленное кверху стремится поднять верхнюю опоку.

Величина давления Р, оказываемого металлом снизу на верхнюю опоку, может быть подсчитана по формуле

где f-горизонтальные проекции поверхностей, ограничивающих форму со стороны верхней опоки, в дм 2 ;

h - расстояния этих поверхностей от поверхности жидкого металла, залитого в форму, в дм; у - удельный вес металла.

К исчисленной по этой формуле величине нужно прибавлять 50%, так как не исключается возможность гидравлического удара металла в верхнюю часть формы.

Если вес формы, находящейся в верхней опоке, вместе с опокой оказывается меньше 1,5 Р, то опока соответственно нагружается тяжелыми предметами, например, чушками чугуна; в противном случае жидкий металл поднимет верхнюю половину формы и отливка окажется испорченной.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Положение оболочковых форм перед заливкой может быть горизонтальным и вертикальным. Вертикально заливаемые формы имеют ряд преимуществ перед горизонтальными, так как в них литниковые чаши легко выполнить заодно с формой, стояк можно получить с нормальным конусом, питание легко подвести к нижней точке отливки, для заливки вертикальных форм требуется меньше заливочной площади. В то же время вертикальный метод заливки оболочковых форм имеет и недостатки, заключающиеся в том, что оболочковая форма при этом методе заливки испытывает большое металлостатическое давление, вызывающее появление пригара на отливках из-за проникновения металла в стенки формы и деформацию, искажающую размеры отливок.

В настоящее время наибольшее применение находит горизонтальный метод заливки оболочковых форм.

Учитывая, что отливки, получаемые при литье в оболочковые формы, имеют малые припуски на механическую обработку, большое внимание следует уделять улавливанию шлаков и
других неметаллических включений. Это достигается примене-нием шлакоотделяющих устройств в заливочном ковше (ковши с сифонной трубкой, ковши со стопорными устройствами), литниковых систем с шлакоуловителями и гидравлическими запорами или специальных дроссельных систем (рис. 135). Для этих же целей используют сифонную литниковую систему, применяемую обычно при заливке стопочных форм (рис. 136).

Рис. 135. Блок отливок деталей угломера, отлитых в оболочковую форму с применением дроссельной литниковой системы

Рис. 136. Блок отливок звеньев цепей, отлитых в стопочные формы с применением сифонной литниковой системы

Соотношения между элементами литниковых систем для оболочкового литья остаются почти теми же, что и для обычного литья и для тормозящих литниковых систем, и выражаются следующими уравнениями:
для чугунного и цветного литья

Приведенные соотношения относят к литниковым системам, у которых стояки используют с литниковой воронкой. При применении стояков с обратным конусом эти соотношения остаются в силе только между питателями и шлакоуловителями и не распространяются на стояк, размеры которого устанавливают по месту.

Наиболее эффективными для применения в оболочковом литье являются закрытые прибыли. Металл при горизонтальной заливке форм обычно заливают не в литниковую чашу, а непосредственно в центральный литник (стояк), который выполняется с обратным конусом.

При изготовлении оболочек на полуавтоматических и автоматических машинах применяют раздельный способ изготовления центральных стояков и литниковых чаш (рис. 137). Литниковые

А. Оппозиция логичных и нелогичных действий как исходноеотношение социальной системы. Теория действия Парето и теория действия Вебера

Абстрактные, корневые, листовые и полиморфные элементы

Аксиома 1. Для создания и осуществления системной деятельности объект этой деятельности необходимо представлять моделью общей системы.

Аксиома 3. Субъект системной деятельности необходимо представлять моделью общей системы.

Каждый из элементов литниковой системы имеет свое назначение, неправильное изготовление его может стать причиной брака отливки. Поэтому при серийном производстве отливок выгоднее применять заранее изготовленные модели литниковой системы, имеющие расчетную площадь и правильный профиль.

Литниковая чаша или воронка являются резервуарами, служащими для приема металла из раз­ливочного устройства и подачи его через стояк и другие элементы литниковой системы в рабочую полость формы.

В литниковой чаше струя расплава по­падает сначала в полость М, в результате чего снижает­ся напор металла, и создаются условия для частичного отделения шлаковых включений. Литниковая воронка обычно имеет форму усе­ченного конуса, расширяющегося вверх, что облегчает при заливке попадание в нее струи металла. При изго­товлении средних по массе и крупных отливок литниковые чаши часто выполняют в отдельных надставках. Чаша может иметь перегородку, обеспечивающую лучшее задержа­ние шлака; чаша, обеспечивает лучшее всплывание и задержание шлака приданием ра­сплаву центробежного вращения.

Особенностью мерной чаши является то, что объем ее соответствует металлоемкости литейной формы. Перед заливкой расплава в чашу выходное отверстие ее перекрывают пробкой, что позволяет накопить в чаше нужное для за­полнения формы количество расплава, выдержать его для всплывания шлака и, подняв пробку, обеспечить спокойную заливку формы.

Стояк представляет собой вертикальный (реже на­клонный) прямой или изогнутый канал, служащий для подачи расплава из литниковой чаши (или воронки) к другим элементам литниковой системы: металлоприемнику, литниковому ходу (коллектору), шлакоуловите­лям, питателям (рис. 1.8). Реже стояк подводится непо­средственно в рабочую полость формы.

Наиболее распространены стояки конической формы, сужающиеся книзу. Применяют стояки и цилиндричес­кой формы, а также с овальным и прямоугольным попе­речными сечениями. При литье цветных сплавов (алю­миниевых, магниевых), легко окисляющихся в расплав ленном состоянии, применяют расширяющиеся стояки в целях снижения скорос­ти движения расплава, уменьшения опасности переме­шивания его с воздухом змеевидные стояки.

Металлоприемник, называемый также зумп­фом, выполняется в конце стояка в виде полусферы и служит для смягчения удара падающей струи расплава, уменьшения разбрызгивания его, плавного изменения направления движения потока.

Литниковый ход, называемый также коллекто­ром, непосредственно примыкает к нижней части стояка или к металлоприемнику и выполняется обычно в виде горизонтально расположенного канала либо системы каналов, служащих для распределения металла в плоскос­ти разъема формы. Обычно через литниковый ход рас­плав подводится непосредственно к питателям, он часто выполняет роль шлакоуловителя.

Шлакоуловители служат для задержания шла­ка и других неметаллических включений в расплаве, например оксидных плен, частиц фор­мовочного материала и огнеупорной облицовки (футе­ровки) ковша. Частицы шлака, попадая с металлом в шлакоуловитель, расположенный выше питателей, всплывают и остаются в нем, не проникая в полость формы.

Улавливание шлака может происходить и в коллек­торе, если он быстро заполняется металлом и имеет до­статочную протяженность, чтобы частицы шлака успели всплыть в верхнюю часть его до попадания в питатель. Это наиболее вероятно при малых скоростях движения расплава в коллекторе, в случае литья тяжелых сплавов (чугуна, стали, латуней и бронз), когда значительно бо­лее легкие неметаллические включения быстро всплыва­ют. При литье легких сплавов (алюминиевых, магние­вых) это обычно не происходит и коллектор выполняет только роль канала, подводящего расплав к питателям в горизонтальной плоскости. Поэтому для надежного задержания шлаков и других неметаллических включе­ний при изготовлении отливок из любых литейных спла­вов в литниковой системе выполняют различные специ­альные шлакоулавливающие устройства.

Литниковые дроссели - местные сужения в литниковой системе в виде вертикальных щелевидных каналов, используются для регулирования скорости дви­жения расплава и заполнения формы.

Питатели - каналы, служащие для непосредст­венного подвода металла в рабочую полость формы. Обычно питатели представляют собой прямые каналы трапециевидного сечения и располагаются между литни­ковым ходом или шлакоуловителем и отливкой. Наибо­лее характерно расположение питателей под литнико­вым ходом или в нижней части его (см. рис. 1.15,6), что затрудняет попадание шлака в полость формы.

Выпоры - элементы литниковой системы для вы­вода воздуха и газов из полости формы и контроля за­полнения ее расплавленным металлом. В ряде случаев выпоры служат и для питания отливки металлом при ее затвердевании, т. е. выполняют роль прибыли. В соответствии с назначением выпоры представля­ют собой открытые сверху вертикальные или наклонные каналы обычно круглого, овального или прямоугольного сечения, устанавливаемые над наиболее возвышенными и удаленными от места подвода металла частями формы либо примыкающими к ним сбоку.

Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины, которые возникают там, где металл долгое время остается в жидком состоянии, т.е. в толстых сечениях отливки. В тонких сечениях отливки раковины образоваться не могут, потому что возникающая в процессе затвердевания усадка компенсируется металлом из соседних, более толстых сечений отливки, находящихся еще в жидком состоянии. Если во время затвердевания отливки в то место, где происходит образование усадочной раковины, своевременно добавлять жидкий металл – питать отливку, то усадочной раковины в отливке не будет. Подобный прием в производстве отливок используется как средство борьбы с усадочными раковинами. Питание отливки в момент ее усадки осуществляется за счет жидкого металла элемента литниковой системы, устраиваемого в форме над той частью отливки, где возможно образование раковины. Такую полость в форме называют прибылью. Прибыли представляют собой открытые или закрытые полости в форме, примыкающие к наиболее мас­сивным частям отливки и служащие для питания отливок в период затвердева­ния с целью предупреждения образования усадочных ра­ковин и рыхлот.

Прибыли классифицируют по расположению их отно­сительно отливки на верхние и боковые, или отводные; по конструкции - открытые и закрытые, по форме - конические, цилиндрические, полусферические, шаровидные, в виде бобышек и др.

Распо­ложение, устройство и размеры прибыли должны быть такими, чтобы:

1.запас жидкого металла в прибыли должен быть доста­точным для компенсации усадки в питаемой части от­ливки;

2. затвердевание расплава в прибыли должно заканчиваться после затвердевания питаемого узла, а усадочные де­фекты (раковины, пористость) полностью находиться в прибыли, не переходя в отливку.

Одновременно стремят­ся к тому, чтобы при выполнении указанных условий расход металла на прибыли был минимальным (опреде­ляют расчетом).

Производство отливок позволяет значительно сократить трудозатраты на обработку деталей, снятие лишнего материала. Литниковая система служит для транспортировки расплава с ковша в форму. Она равномерно заполняет пустоты, гарантирует кристаллизацию металла без образования напряжений. Литниковая система представляет собой сложную конструкцию каналов, регулирующих скорость движения и давление расплава. Она своей конфигурацией способствует всплыванию шлака в прибыль.

При извлечении отливки из формовочной смеси, ЛС выглядит грубо. Создается впечатление лишнего металла вокруг детали. На самом деле через детали литниковой питающей системы в процессе заливки выводится воздух и отделяется шлак, подпитывается металлом усадка при охлаждении. ЛПС регулирует давление для заполнения всех элементов заготовки. В результате правильного расчета, структура полученной отливки плотная и равномерная по всему сечению.

Назначение системы

Транспортировка жидкого расплава без разрушения стенок, равномерное заполнение полости формы с постоянной скоростью считают назначением литниковой системы. Одновременно лабиринт ходов из стояков, питателей и прибылей:

• отделяет шлак от металла;
• не пропускает и отделяет воздух;
• выводит скопившиеся газы;
• регулирует кристаллизацию;
• питает форму при остывании.

Форма деталей литниковой системы препятствуют контакту поверхности остывающей отливки с воздухом, обеспечивает равномерное охлаждение без переходных зон и мест быстрой кристаллизации.

Литейное производство включает в себя создание контуров изготавливаемых деталей с необходимыми технологическими уклонами и допусками на обработку. После этого в прессформах делается система питания – ЛПС. Она рассчитывается с учетом равномерного заполнения всей пустоты исходя из формы будущей детали и толщины ее стенок.

Расположение и тип литниковой системы подбирается исходя из конфигурации заготовки, ее размеров. Металл должен заполнить все пространство равномерно, с одинаковой скоростью, не разрушив внутренние стенки прессформы.

Основные элементы

Литниковая система представляет собой сложную конструкцию с несколькими элементами. Каждая деталь выполняет свою роль и убрать ее невозможно.

К элементам литниковой системы относятся:

• наружный конус;
• вертикальный конический стояк;
• питатель;
• литник.

Жидкий металл попадает с ковша в чашу – конусообразную перевернутую воронку. В широкую наружную часть конуса попасть струей жидкого металла проще, чем в узкий канал. Одновременно воздух, сопровождающий струю, выдавливается вверх и внутрь не попадает. Литниковая чаша применяется во всех конструкциях заливных систем. Размер конуса выбирается по размерам отливки, ее весу. Наружным конусом регулируется скорость движения расплава по литниковой системе и время заливки.

Тяжелая жидкость устремляется вниз по узкому стояку, уменьшая скорость движения. Независимо от направления конуса, сечение стояка значительно меньше, чем воронки.

Под стояком имеется небольшое конусное расширение и углубление – зумпф, предотвращающий разбрызгивание. В нем собирается жидкий металл и гасит энергию струи по аналогии водоема под водопадом. Если струя будет падать на твердую поверхность формы, то она ее разобьет. Мелкие брызги быстро застынут, образовав раковины и несплошности в общей массе материала.

С зумпфа жидкость течет снизу вверх, перетекая в литниковый ход и подталкивая шлаки к всплытию. Это позволяет сократить длину ходов, рационально использовать металл.

Литниковые хода всегда делаются в плоскости разъема. Они имеют трапецеидальное сечение и делят общий поток на несколько, распределяя его по питателям равномерно, по всей длине.

В ЛПС питатели последние из ее элементов. Они распределены по всей площади разъема и равномерно заполняют пустоту будущей отливки.

Кроме питательной системы в верней части детали устанавливаются: прибыль и выпор. Первая служит для скопления шлака и подпитки усадки. При охлаждении деталь уменьшается в размерах, проседает, и металл с прибыли восполняет уровень. Количество прибылей зависит от конфигурации и площади отливки. Например, заливается маховик. Его ось располагают вертикально. Над ступицей устанавливают одну прибыль, если деталь до 0,5 тонны. При больших размерах конусы для шлака делаются и по ободу.

Через расположенный в верхней части формы выпор наружу выходят газы, которые все же попали внутрь формы и поднялись вверх. Допускается совмещать выпор с центральной прибылью.

После полного охлаждения, деталь выбивают из формы, и производится обрубка – автогеном или отбойным молотком обрезаются все питатели и прибыля. Длина оставшегося участка зависит от марки стали. У высоколегированных сталей он составляет 80–150 мм и окончательно удаляется механообработкой после отжига. Высоколегированные стали и чугун отжигаются вместе с литниковой системой или только прибылями, только после этого производится обрубка. Термообработка делается сразу, после извлечения отливки из смеси, для снятия напряжений и уменьшения твердости.

Методы расчета литниковой системы основаны на быстроте полного заполнения формы. Они определяют в первую очередь сечение питателей, их количество. В основе расчетов гидравлические формулы и высота стояков, создающих давление. Для чугуна и сталей разных сортов соотношение площадей питателей, прибылей и стояков разная, основана на жидкотекучести материала, толщины стенок. Кроме этого в формулу вводят поправочный коэффициент, значение которого зависит от веса отливки.

Типы систем

Тип ЛПС определяется как оптимальный вариант между быстрым и равномерным заполнением формы и минимальными потерями металла в каналах. Используют различные виды систем.

Во многом конструкция зависит от марки материала. Для небольших деталей из цветных металлов и чугуна до 20 кг, производится литье в прессформу под давлением. Принцип ее заключается в заполнении первой части формы жидким металлом, затем быстрое, под высоким давлением, запрессовывание расплава во вторую половину, представляющую собой непосредственно форму детали. Быстрая кристаллизация с помощью системы охлаждения и через несколько секунд отливка извлекается.

Высокая стоимость прессформы до $100 000 и срок изготовления 2–3 месяца делают единичные отливки сказочно дорогими. Рентабельно использовать прессформы под давлением с их производительностью 10–50 отливок в час, в массовом производстве.

Разрушающий метод – литье алюминия в песок по выплавляемым моделям, позволяет выплавлять сложные по конфигурации изделия.

Особенность заключается в создании из воска или другого легкоплавкого материала точной копии детали и помещение ее в песок с одним питательным каналом. Заливка производится вертикально, без потерь на металл в ЛПС. Отличается большим количеством выпоров, через которые выходит газ от сгоревшей модели.

Для изделий из стали и чугуна, весом более 50 кг, в основном используется горизонтальная литниковая система, более удобная конструкция для совмещения с разъемами. Вертикальная конструкция питателей подходит для цветных сплавов и металлов с высокой температурой плавления, которые заливаются. На типы литниковых систем и расчеты влияют характеристики детали:

• масса;
• соотношение длины и ширины;
• толщина стенок;
• сложность конфигурации.

Типы литниковых конструкций различают по направлению заливки: вертикальные для низких деталей с большой площадью, и горизонтальные, если высота отливки больше ширины.

По способу подвода

В ЛПС могут подаваться расплавы на разных уровнях:

• сверху;
• сбоку;
• снизу;
• вертикально по высоте;
• комбинированно в несколько линий.

По способу расположения питателей различают типы ЛПС.

Верхняя

При верхней системе питатели стоят на одном уровне с литниками. Используется такой способ чаще всего для получения тонкостенных отливок из чугуна. Металл заливается сверху. При сложной конфигурации перетекает по нижним перемычкам на другую от чаши и стояка сторону формы. Чтобы заполнение осуществлялось быстро, при тонких перемычках со стороны стояка делается утолщение в форме. При обработке на станке оно удаляется.

Верхняя система литников наиболее простая в исполнении, характеризуется быстрым прямым заполнением формы металлом. Она приводит к равномерной кристаллизации и минимальным расходом материала для заполнения подводящих каналов. При выбивке отливка легко освобождается от формовочной смеси.

Характерным недостатком является каскадный сброс жидкого металла. Это приводит к захвату воздуха и перемешиванию металла со шлаком. В результате активного течения образуется пена. Шлак задерживается в коллекторе, не выходя в литник. Расплав падает в форму с большой высоты и зумпф не спасает от разрушения стенок, дна формы и стержней горячей струей. Образуются брызги.

Недостатки верхней литниковой системы устраняются кантовкой или наклоном формы. Применяется заливка сверху для деталей высотой менее 100 мм.

Для тонкостенных полых деталей применяется дождевая система – разновидность верхней. Питатели устанавливаются по периметру сверху и равномерно заполняют отливку. Кристаллизация происходит снизу вверх, усадка материала компенсируется непосредственно из питателей. Дождевую систему при заливке массивных деталей совмещают с литниками.

Нижняя

Расплавленный металл подается питателями в нижнюю часть формы. Давление создается за счет высоко расположенной чаши и длинных стояков с обратным конусом – заужены к низу. Заполнение формы снизу происходит равномерно, без окисления и вспенивания. Неметаллические включения задерживаются, не попадая в основной металл. Поступая снизу, по литниковым каналам, расплав вытесняет в прибыля воздух, газы, шлак.

Недостаток литниковой конструкции в перегреве нижней части формы и большой усадке при кристаллизации. Особенно заметно это на цветных металлах, их сплавах, чугуне. Усадочные раковины могут опускаться в основное тело детали. в высоколегированных сталях образуются переходные зоны напряжений при перегреве нижней части и быстром охлаждении верхней.

В расчет литниковой системы для алюминия с его высокой теплопроводностью, входит система охлаждения и дополнительный металл для компенсации усадки, увеличенная высота литников и питателей.

Боковая

Удобная в выполнении литниковая система. Ее детали большей частью расположены в плоскости разъема. Расплав заполняет снизу верхнюю часть отливки и сверху перетекает вниз. Стенки не разрушаются, пена не образуется. Заполнение происходит плавно, спокойно по всей ширине пустоты.

Разновидностью боковой заливки является вертикально-щелевая литниковая система, используемая для изготовления деталей большой высоты. В ней питатели расположены сбоку, вдоль оси детали вертикально. Система подходит для отливки с переменным сечением, тонкими стенками и резкими переходами. Расплав вводится спокойно, хорошо заполняет форму. Шлаки и частицы песчаной смеси отделяются в коллекторе. Процесс кристаллизации протекает равномерно, снизу вверх.

Слабым местом вертикально-щелевой конструкции является вспенивание горячей жидкости в начальный момент заливки. В местах рядом с питателями может возникнуть перегрев и усадка металла. Вертикально-щелевую литниковую систему сложно выполнять, выбивать из формы и удалять.

Ярусная

Большие детали заполняются одновременно двумя и больше линиями питателей. Их располагают горизонтально или вертикально в плоскости разъема, увеличив количество секций формы. Металл течет в форму снизу и сверху, равномерно заполняя большой объем. Процесс кристаллизации происходит по всему объему.

Если расположена горизонтально система ярусная, расчет производится с поправочными коэффициентами, учитывающими более быстрое заполнение пустоты через нижние литниковые питатели с большим давлением. Выравнивание скорости движения расплава производится уменьшением сечения нижних питателей.

При ярусной литниковой системе заливки происходит равномерное поступление металла в разных плоскостях. Уменьшается риск создания переходных зон при кристаллизации. Усадка происходит медленно, с восполнением пустот расплавом.

Для высоких деталей питатели располагают в 2 линии вертикально. Металл подается через стояки снизу. Заполнение равномерное и спокойное, без захвата воздуха. Газы и шлак поднимаются вместе с основным металлом вверх, заполняя прибыля.

Комбинированная

Соединение в одну конструкцию нескольких типов литниковых конструкций позволяет компенсировать недостатки одних достоинствами других. Такие системы создаются при отливе деталей с большой массой и сложной конфигурацией в песчаные формы. Если деталь имеет поперечное сечение по краям больше, чем в середине, питатели подводятся к линиям наибольших размеров. В результате происходит заполнение наибольших по массе элементов. Затем заливается середина. Кристаллизация начинается по периметру одновременно во всех частях отливки.

Сложные конфигурации требуют одновременного поступления расплава во все элементы, соединенные тонкими перегородками. Комбинирование литниковых конструкций позволяет поступать металлу одновременно во все места.

Чем меньше деталь по весу, тем проще литниковая система. Для больших отливок с большим количеством переходов устанавливают ярусные и комбинированные системы литниковых ходов. Конструкцию упрощают совмещением ее элементов. Например, выпор и прибыль, заливка через шлакосборники.

Вам также могут быть интересны статьи:

Виды литья металлов и сплавов

ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ

Н азначение литниковой системы

Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержку шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу металла к твердеющей отливке. После окончания литья избыточный металл, заполняющий литниковую систему, застывает, сохраняя форму её каналов и образуя отход, подлежащий отделению от самой отливки.

Рис. 33Л . Литниковая система

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 – выпор; 6 – прибыль.

Основными элементами литниковой системы (рис. 33Л) являются: 1 – литниковая чаша (воронка ), которая предназначена для приёма струи расплава, вытекающей из разливочного ковша, и частичного задержания попадающего вместе с расплавом шлака; 2 – стояк – вертикальный или наклонный канал, передающий расплав из литниковой чаши внутрь литниковой системы; 3 – шлакоуловитель – горизонтальный канал, расположенный, как правило, в верхней полуформе и служащий для задержания шлака и передачи расплава из стояка к питателям; 4 – питатель – канал, подающий расплав непосредственно в полость литейной формы (питатель может быть как один, так и несколько, и они обычно располагаются в нижней полуформе); 5 – выпор – вертикальный канал для вывода газов из полости формы, сигнализации об окончании заливки, питания отливки расплавом при затвердевании; 6 – прибыль – резервуар с расплавленным металлом, обеспечивающий его непрерывный подвод к массивной части отливки, застывающей последней (при наличии нескольких массивных частей прибылей также может быть несколько).

Выбор места подвода металла к отливке

При выборе места подвода металла к отливке обязательно учитывается принцип затвердевания отливки. Так как отливка по своей конструкции склонна к направленному затвердеванию, то металл лучше подводить в ее массивные части.

Разновидности литниковых систем

Литниковые системы, в зависимости от формы, размеров отливки и свойств литейного сплава, имеют различное устройство.

1.По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на: верхнюю, сифонную (нижнюю), ярусную, вертикально-щелевую (рис. 34Л).

Рис. 34Л. Типы литниковых систем

а - верхняя; б – сифонная (нижняя); в – боковая; г - ярусная; д –вертикально- щелевая;

1 – литниковая чаша; 2 - стояк; 3 -шлакоуловитель; 4 - питатель; 5 - выпор; 6 - отливка

Верхняя литниковая система (рис. 34Л, а).

Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания отливки.

Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.

Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).

Сифонная (нижняя) литниковая система (рис. 34Л, б)

Широко используется для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий), обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу без открытой струи металлом. При этом усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части. Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений. При такой системе ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки превышает 60, H/δ≥60).

Боковая литниковая система (рис. 34Л, в).

Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему формы).

Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов, малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между верхней и нижней, и следовательно сочетает в себе некоторые их достоинства и недостатки.

Ярусная литниковая система (рис.34Л, г).

При ярусной литниковой системе подача расплава осуществляется на нескольких уровнях. Питатели действуют последовательно, начиная с нижних, по мере подъема уровня металла в полости формы. Эти системы, обеспечивающие спокойное заполнение и горячий металл в головной части потока, широко применяют при изготовлении крупных и тонкостенных отливок из черных и цветных сплавов.

Вертикально-щелевая литниковая система (рис.34Л, д) .

Разновидность ярусной. Предназначена, главным образом, для цветных металлов и сплавов.

2. По гидродинамическому признаку литниковые системы подразделяются на сужающиеся и расширяющиеся.

Пример боковой сужающейся литниковой системы приведен на рис. 35Л.

Вид А Вид А (вариант)

Рис. 35Л. Литниковая система на фронтальном виде а и виде сверху б, в :

1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатель; 5 – выпор; 6 – прибыль; 7 – коллектор.

Коллектор – распределительный горизонтальный канал, иногда выполняемый между шлакоуловителем и питателями для одновременного направления расплава к различным частям полости литейной формы.

Принцип работы шлакоуловителя (рис. 36Л) основан на том, что шлак имеет значительно меньшую плотность, чем расплавленный металл, в связи с чем, попав из стояка 1 в шлакоуловитель 2 , он всплывает наверх и остаётся в верхней части шлакоуловителя, не имеющего соединения с полостью литейной формы, а в расположенные ниже питатели 3 , выходящие непосредственно в полость формы, поступает лишь более тяжёлый расплавленный металл.

Сужающаяся литниковая система используется при изготовлении чугунных отливок и имеет последовательное уменьшение площадей S поперечных сечений стояка 1 (рис. 36Л), шлакоуловителя 2 и питателей 3 , т.е. S с > S ш > S п. Такая литниковая система обеспечивает быстрое заполнение расплавом всех каналов и лучшее улавливание шлака. Однако в полость литейной формы расплав поступает с высокой скоростью, что может приводить к разбрызгиванию и окислению расплава, захвату воздуха и размыву формы.

Расширяющаяся литниковая система используется при изготовлении стальных отливок, а также отливок из алюминиевых, магниевых, медных и других легкоокисляющихся сплавов, и характеризуется последовательным увеличением площадей поперечных сечений стояка 1 , шлакоуловителя 2 и питателей 3 , т.е. S с < S ш < S п. В такой литниковой системе скорость потока расплавленного металла снижается от стояка к питателям, в результате чего металл поступает в полость литейной формы спокойно, с меньшими разбрызгиванием, окислением и размытием стенок формы.