В общем виде литниковая система включает три основных элемента: центральный литниковый канал, по которому расплав из материального цилиндра поступает в форму; разводящий канал, ответвляющийся от основного; впускной канал, по которому расплав непосредственно поступает в оформляющую полсть. Наличие всех трех элементов литниковой системы или отсутствие каких либо из них связано как с конфигурацией отливаемого изделия, так и с конструкцией формы. Так, литниковая система одногнездной формы часто состоит из одного литникового канала. Многогнездная форма всегда включает все три вида каналов.
Проведем расчет литниковой втулки (рис. 2):
Рис. 2
В зависимости от массы отливки (
) согласно рис. 27 /1/ диаметр отверстия центрального литникового канала на входе в литниковую втулку можно принять равным . Диаметр сопла литьевой машины, из которой будет поступать расплав не должен быть больше, поэтому .Диаметр на входе в литниковую втулку можно определить аналитически, вычислив расчетный диаметр, см
(3.1)
где
– объем впрыска, см3, – средняя скорость течения материала в литниковой втулке, см/с – продолжительность впрыска, с.Подставляя соответствующие значения в формулу (3.1), получаем:
Так как
, то на практике принимают диаметр литника, мм:(3.2)
то есть
Длина L центрального литникового канала зависит от толщины плит и составляет 33 мм.
Диаметр D центрального литникового канала на выходе рассчитаем исходя из угла конуса
и длины канала по формуле:(3.3)
Получим
Для упрощения изготовления втулки примем диаметр на выходе равным
Разводящие каналы являются частью литниковой системы, соединяющей оформляющие полости формы с центральным литником. Во всех случаях надо укорачивать разводящие каналы, так как увеличение длины канала ведет к возрастанию расхода материала, потерь давления, а так же ориентационных напряжений в изделиях.На рис. 3 приведена схема разводящих литников и их размеры.
Рис. 3Форма сечения каналов и рекомендации по применению даны в табл. 26 /1/.
Принимаем сегментную форму сечения как для основного разводящего (рис. 4, а), так и для вспомогательного разводящего (рис. 4, б) каналов:
а) б)
Рис. 4
Сегментная форма сечения обеспечивает хорошее течение расплава и небольшие потери тепла.
При заполнении каналов расплавом полимера прилегающие к стенкам слоя материала интенсивно охлаждаются и затвердевают, уменьшая эффективное сечение канала. Поэтому каналы редко изготавливают с площадью поперечного сечения меньше 7 мм2 (диаметр 3 мм). В то же время площадь поперечного сечения канала не должна быть слишком велика, чтобы не изменялась продолжительность цикла литья, что возможно при литье очень тонких изделий. Поэтому нежелательно из
готавливать каналы с сечением более 80 мм2 (диаметр 10 мм).В общем случае диаметр d канала круглого сечения или эквивалентный диаметр dэ не круглого сечения можно определить по диаграмме (рис. 33 /1/) в зависимости от массы отливаемого изделия и длины L пути течения материала в разводящем канале.
dэ основного разводящего канала, при L = 90 мм, dэ = 7,5 мм, принимаем d = 8 мм.
dэ1 вспомогательного разводящего канала при L = 19 мм, dэ1 = 5,7 мм, принимаем d1 = 6 мм.
Глубина канала определяется по формуле
(3.4)
Соответственно для каналов:
Расплав при заполнении канала охлаждается, попадание в оформляющее гнездо охлажденного переднего фронта расплава может привести к появлению дефектов на поверхности изделия (муар, следы течения). Для уменьшения этих явлений разводящий канал перед поворотом следует снабжать специальными сборниками охлаждения расплава, то есть удлинять каналы на величину b:
(3.5)
где d – диаметр канала, мм.
Для основного канала:
Впускные каналы (питатели) имеют особое значение при литье под давлением. Это последнее звено в системе литниковых каналов, подводящих материал к оформляющей полости формы. От их размеров и расположения в значительной степени зависит качество отливаемых изделий. Глубина впускного канала определяет продолжительность отверждения в нем материала.
Глубина впускного канала, мм:
(3.6)
где
– толщина стенки детали, мм; – коэффициент, зависящий от материала, ;
Конструкция впуск
ного канала приведена на рис. 5.Рис. 5
Ширину впускного канала b примем равным диаметру вспомогательного разводящего канала d1:
Длину впускного канала примем равным
Для обеспечения работоспособности литьевой формы необходимо выполнение следующего неравенства:
(3.7)
где
– номинальное давление литья, ат, ; – общие потери давления, ат; – потери давления при течении расплава в центральном литниковом канале, ат; – потери давления при заполнении расплавом разводящих каналов, ат; – потери давления во впускных каналах, ат; – потери давления в стенках изделия, ат;Потери давления в разводящих каналах можно разделить на потери давления в главном и во вспомогательных разводящих каналах, то есть:
(3.8)
где
– потери давления в главном разводящем канале, ат; – потери давления во вспомогательных разводящих каналах, ат.Изделие можно разбить на 7 элементов, и потери давления в стенках изделия можно рассчитывать по формуле:
(3.9) где – потери давления в прямоугольной пластине (большие стороны), ат;