К„ = > и * а,',, |
(6.10) |
где Иотл - высота отливки; гопт - оптимальное время заполнения формы (6.8). Расчет литниковых систем сводится к определению площади
наименьшего сечения и остальных элементов.
|
|
Таблица 6.2 |
|
Минимально допустимые значения средней скорости___________ |
|||
Толщина стенки, мм |
|
К, мм/с |
|
Чугун |
Сталь |
||
1,5-4,0 |
|||
100-30 |
- |
||
4,0-10,0 |
30-20 |
20 |
|
10,0^10,0 |
20-10 |
20-10 |
|
Более 40 |
10-8 |
8-10 |
|
Для чугунных и стальных отливок применяют замкнутые (сужающиеся) системы, т. е. узким местом является питатель. Питатели являются узким местом и для большинства медных сплавов, кроме тех, которые склонны к вспениванию - окислению (алюминиевые бронзы и латуни). При литье легких сплавов применяют расширяющиеся и замкнутые системы. Узким местом в этом случае является сечение стояка внизу или шлакоуловители.
Для расчета площади сечения узкого места предложено множество формул, таблиц, номограмм, которые корректируют применительно к конкретным отливкам. В расчетах учитывают тип ковша для разливки сплавов (поворотный, стопорный), способ подвода расплава (на одном или нескольких уровнях) и другие факторы.
Рассчитывают площади узкого места по формуле
(6. 11)
Tp j2 tfT p '
где р - коэффициент расхода литниковой системы; р - плотность сплава, кг/м-5; g = 9,8 м/с2; Яр - гидравлический напор.
В 6.5 приводятся данные для расчета общего коэффициента расхода литниковой системы р, определяемого суммой потерь напора.
После расчета площади узкого места литниковой системы (для чугунов и
сталей - питателей) площади сечений остальных элементов |
выбирают из |
определенных соотношений: |
|
для чугунных отливок |
|
/Глнх/Яшл/Яст= 1/1,2/1,4; |
|
для стальных отливок |
|
/глнт//?шл/^ ст= 1/1,5/1,3; |
(6.12) |
для алюминиевых и магниевых отливок |
|
Fcx.o / FCT.n / Fum/ F„llT= ( 1,7-1,5) / 1 / 2 / (2-3); для медных отливок
FCT.„ / FCT.„ / FUIJ1/ FmiT = 2 / 1,6 / 1,3 / 1.
Из площади сечения стояка в нижней его части FCTнаходят диаметр, м:
Конусность стояка зависит от его высоты (табл. 6.3).
|
Значения конусности стояка (D - d) |
Таблица 6.3 |
|
|
D - d , мм |
||
Высота стояка, мм |
D - d , мм |
Высота стояка, мм |
|
100 |
2 |
900 |
9 |
200 |
3 |
1000 |
10 |
300 |
4 |
1200 |
12 |
400 |
4 |
1400 |
14 |
500 |
5 |
1600 |
16 |
600 |
6 |
1800 |
18 |
700 |
7 |
2000 |
20 |
800 |
8 |
|
|
Внизу под стояком нужно устраивать зумпф - углубление, уменьшающее опасность разрушения формы в этом месте. Для отливок из магниевых и алюминиевых сплавов применяют цилиндрические изогнутые змеевидные стояки.
В практике чаще всего применяют трапециевидные шлакоуловители. Сечение шлакоуловителя по его длине при замкнутой системе оставляют постоянным. После прохождения последнего питателя шлакоуловитель следует несколько продолжить, чтобы образовать тупик, в котором будут скапливаться неметаллические включения.
Большое значение имеет и количество питателей. Только небольшие компактные отливки могут заполняться через один питатель. Чем меньше толщина стенки отливки, тем больше должно быть количество питателей, иначе в форме может наблюдаться незаполнение отдельных участков. В крупных отливках при перепускании большого количества металла через один литник, когда вытекающая струя ударяет в противоположную стенку формы, наблюдается дефект «ужимины». Такой дефект наблюдается и на больших горизонтальных поверхностях. Форма при длительном заполнении ее металлом (один литник) нагревается излучением с поверхности металла, корочки смеси отслаиваются, и под них затекает металл.
Следовательно, количество металла, проходящего через литник, должно быть ограничено.
Количество питателей зависит от массы и средней толщины стенки отливки (табл. 6.4). При расчете на равный объем эти данные могут быть использованы в отливках из цветных сплавов.
Таблица 6.4
Количество питателей для чугунных отливок
Масса |
|
Преобладающая толщина стенок, мм |
|
||
отливки, кг |
3-5 |
5-8 |
8-12 |
12-20 |
|
3-5 |
2 |
2 |
1 |
1 |
|
5-15 |
- |
3 |
2-3 |
2-3 |
|
25-50 |
- |
3 |
2-3 |
2-3 |
|
50 |
-100 |
- |
5-7 |
5-6 |
3-4 |
100-200 |
- |
7-9 |
7-8 |
4-6 |
|
200 |
-400 |
- |
7-9 |
8-9 |
6-7 |
400 |
-700 |
- |
9-10 |
8-9 |
6-7 |
Элементы сечения питателей и шлакоуловителя определяются относительно выбранного произвольного размера (рис. 6.12).
Для удаления и более спокойного заполнения формы применяют литниковые чаши (табл. 6.5) и воронки. Однако при использовании чаши (рис. 6.13, а) значительно снижается выход годного. Поэтому для небольших отливок желательно использовать литниковые воронки (рис. 6.13, б). Их следует применять для массового расхода сплава до 4,5 кг/с.
Масса сплава в чаше, кг:
G ,= W^ , |
(6-14) |
^ОИТ |
|
где т - коэффициент металлоемкости литейной чаши, выбирают в зависимости от массы отливки.
G0™, кг: |
до 100 |
100-500 |
500-1000 |
1000-2000 |
т: |
3 |
4 |
6 |
8 |
а
Рис. 6.13. Металлоприемники: а - литниковая чаша; б - литниковая воронка
б
|
|
|
|
Размеры литниковых чаш |
|
|
Таблица 6.5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расход |
Емкость |
L |
М |
h |
R |
|
Я2 |
|
|
чугуна, |
чаши, |
Л, |
л, |
||||||
кг/с |
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3-2,0 |
2 |
105 |
35 |
60 |
20 |
25 |
35 |
30 |
|
2,0 |
-2,5 |
3 |
ПО |
40 |
65 |
20 |
25 |
35 |
30 |
2,6 |
-3,0 |
4 |
120 |
40 |
70 |
20 |
25 |
35 |
30 |
3^1 |
5 |
130 |
45 |
80 |
25 |
30 |
40 |
35 |
|
4-5 |
6 |
140 |
50 |
90 |
25 |
30 |
40 |
35 |
|
5 |
-7 |
9 |
160 |
60 |
100 |
30 |
35 |
45 |
40 |
7 |
-11 |
13 |
180 |
70 |
ПО |
35 |
40 |
50 |
45 |
11-13 |
19 |
200 |
80 |
130 |
40 |
45 |
60 |
55 |
|
13-17 |
28 |
220 |
90 |
150 |
45 |
50 |
70 |
65 |
|
17-21 |
37 |
240 |
95 |
170 |
45 |
50 |
75 |
70 |
|
21 |
-27 |
52 |
260 |
100 |
200 |
60 |
65 |
85 |
80 |
27 |
-35 |
70 |
300 |
110 |
200 |
60 |
65 |
95 |
90 |
6.5.Виды местных сопротивлений и соответствующих потерь гидростатического напора
Коэффициент расхода литниковой системы определяется потерями напора. Данный коэффициент связан с суммой потерь напора следующим выражением:
(6.15)
В литниковых системах встречаются следующие виды местных сопротивлений и соответствующих потерь напора.
174