Технология литейного производства (стр. 3 из 6)
Когда металл подводится несколькими питателями к отливке, истечение его из разных питателей, удаленных на различное расстояние от стояка, разное. Дальние питатели пропускают большее количество металла, чем ближние. Это объясняется тем, что в крайних питателях динамический напор частично переходит в статический, поэтому скорость истечения металл из этих питателей выше.
Выбор типа литниковой системы
Решающими факторами, от которых зависит выбор типа л.с., являются: конструкция отливки, принятая в цехе технология и свойства сплава, из которого отливается заготовка.
Для изготовления стальных отливок применяются л.с. максимальной простоты и минимальной протяженности, так как сталь при охлаждении резко теряет жидкотекучесть.
Выбранная л.с. относится к верхним л.с. с горизонтальным расположением питателей. В такой л.с. металл подводится в верхнюю часть отливки и к концу заполнения формы в отливке создается температурное поле, соответствующее принципу направленного затвердевания (снизу холодный, а сверху горячий металл).
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. Протекающим металлом форма в местах подвода разогревается, в тонкие части отливки металл подходит охлажденным и скорость их затвердевания еще больше увеличивается. Массивные части, разогретые горячим металлом, затвердевают медленнее. Такое температурное поле способствует образованию в отливке (в ее массивном или тепловом узле) концентрированной усадочной раковины, которую легко перевести в прибыль.
Металл подводим вдоль стенки, в этом случае не происходит прямого удара струи металла в стенку формы и вероятность ее размыва уменьшается.
Для определения размеров сечения элементов л.с. нужно задаться соотношением их размеров. Для л.с. стальных отливок массой до 1т.:
SFn : SFл.х. : Fст = 1 : 1.15 : 1.3 [10, с.38]. (12)
Самым узким местом является питатель, поэтому его расчет ведем по формуле Озанна:
, (13)где SFn - суммарная площадь сечения питателей, см2;
G – полная масса металла в форме вместе с л.с. и прибылями, кг;
g - удельный вес жидкого металла, для стали g = 7г/см3[10, с.39];
m - коэффициент расхода л.с.;
t - время заливки, с;
Hр – средний, расчетный напор, действующий в л.с. во время заливки, см;
g – ускорение силы тяжести, g = 981см/с2.
В случае заливки чугуна и стали формула (11) имеет вид:
, (14)Так как данная отливка требует установки прибылей, то металлоемкость отливок определяется по формуле:
, (15)где Gотл – масса отливки, кг;
ТВГ – технологический выход годного, для данной отливки ТВГ = 0.65 [10, с.40];
Масса отливки определяется по формуле:
Gотл = 2*(Gдет + Gпр.м.о.) (16)
где - Gдет – масса детали, Gдет = 42.5кг;
Gпр.м.о. – масса металла на припуски и механическую обработку, кг;
Припуски на механическую обработку составляют 7 –10% от массы детали, принимаем 9%.
Gпр.м.о.= 0.09*Gдет. = 0.09*42.5 = 3.83кг, (17)
Gотл = 2*(42.5 + 3.83) = 92.66кг
Расчетный напор определяется по формуле Дитерта:
(18)где H – начальный напор, или расстояние от места подвода металла к
отливке до носка ковша, см;
P – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, см;
С – высота отливки по положению при заливке, см.
Чтобы определить Н, нужно знать высоту опок Нв.о. и Нн.о. Их размеры рассчитываются в пункте 1.9.
Рис.1. Схема к определению расчетного напора:
1 – носковый ковш;
2 – приемное устройство (воронка);
3 – питатель;
4 – отливка;
5 – стержень.
По рис.1.:
Н = Нв.о. + hв – b/2, (19)
где Нв.о. – высота верхней опоки, Нв.о.= 15см;
hв – высота уровня металла в воронке, hв =6см (высота воронки Нв = 75 мм) [10, с.44];
b - высота стержня, b = 18.4 см.
Н = 15 + 6 – 18.4/2 = 11.8 см.
Р = hм.в. – b/2, (20)
где hм.в. – высота модели верха, hм.в. = 26.25 см.
Р = 26.25 – 9.2 = 17.05 см.
С = hм.в. + hм.н. (21)
где hм.н. – высота модели низа, hм.н. = 15.5 см.
С = 26.25 + 15.5 = 41.75 см.
Тогда рабочий напор равен:
Коэффициент расхода л.с.:
, (22)Для соотношения (10):
.Время заливки определяется по формуле Беленького, Дубицкого, Соболева:
, (23)где S – коэффициент времени, для стальных отливок S = 1.4¸1.6 [10, с.58], принимаем S = 1.5;
d - толщина определяющей стенки, d = 15мм;
G – масса отливки вместе с л.с., кг.
.Тогда SFп равна:
Скорость заливки:
V =
, (24)Общая формула для определения площадей сечения остальных элементов л.с.:
Fi = Fп*ki*Pi , (25)
где Fп – площадь одного питателя, см2;
ki – отношение площади i – ого элемента л.с. к суммарной площади питателей, обслуживаемых i-ым элементом;
Pi – число питателей, обслуживаемых i – ым элементом, Pi = 4.
Для питателя:
.Для литникового хода:
Fл.х. = 4.21*1.15*4 = 19.36см2.
Для стояка:
Fст = 4.21*1.3*4 = 21.89см2.
Рис.2. Сечения элементов литниковой системы
1.7.Расчет размеров прибылей и холодильников
Усадочные раковины образуются в отливках вследствие уменьшения объема жидкого металла при охлаждении и, в особенности, при переходе его из жидкого состояния в твердое. Они относятся к числу основных пороков отливок, с которыми литейщикам приходится повседневно работать. Для борьбы с усадочными раковинами применяются литейные прибыли, представляющие собой резервуары жидкого металла, из которых происходит пополнение объемной усадки отдельных частей отливки, расположенных вблизи прибыли.
От эффективности работы прибыли зависит качество отливки и процент выхода годного литья. Установка прибылей способствует выполнению принципа направленной кристаллизации.
Прибыль должна:
- обеспечить направленное затвердевание отливки к прибыли; поэтому ее надо устанавливать на той части отливки, которая затвердевает последней;
- иметь достаточное сечение, чтобы затвердеть позже отливки;
- иметь достаточный объем, чтобы усадочная раковина не вышла за пределы прибыли;
- иметь конструкцию, обеспечивающую минимальную поверхность.
Холодильники, как правило, применяются для регулирования скорости затвердевания различных частей отливки с целью достижения принципа равномерного или одновременного затвердевания.
Применение верхней л.с. позволяет получить в отливке температурный градиент соответствующий направленному затвердеванию. Таким образом, на верхние по заливке массивные части (разогретые заливаемым металлом) устанавливаем прибыли. В нижние по заливке массивные части попадет холодный металл, поэтому эти части не требуют дополнительного охлаждения, и, соответственно применения холодильников.
Расчет прибылей по методу проф. Андреева
Большинство способов расчета прибылей основаны на "методе вписанных окружностей". Суть его заключается в том, что на листе бумаги в натуральную величину вычерчивается термический узел и в него вписывают окружность так, чтобы она касалась стенок отливки. Окружность диаметром d и есть размер термического узла (рис. 3).
Рис. 3. Термический узел.
Прибыль №1
Диаметр круга, вписанного в узел [12, с.26], см:
, (26)где a – толщина боковой стенки, a = 1.5 см;
D – наружный диаметр узла, D = 23 см;
Do – внутренний диаметр узла, Do = 18 см.
Диаметр кольца компенсирующего металла, см:
, (27)