Особенности расчета литниковых систем
Исходные данные для расчета, рис.3.9:
Вес отливки-1кг, количество отливок -12шт, размеры плиты 600х480мм; расстояние между моделями -15мм; количество этажей-3.D модели=100мм
Принятые значения для полезной площади модельной плиты: А= 70,В =В= 70; С=60. Принятая плотность жидкого чугуна составляет 6,69 г/см3
Порядок расчета:
1. Расчет суммарной площади питателей на каждом из уровней осуществляем по формуле (1)
∑Fi = 1000/ρ μ * Мф /n (τф √2gHр) (1),
где : ∑Fi - суммарная площадь питателей на трех уровнях, ρ-плотность сплава,
μ – коэффициент расхода( принимаем для первого этажа μ=0.6, для второго- и третьего μ=0.5). Мф=-металлоемкость формы, τф- время заливки формы, g- ускорение свободного падения = 981 см2/с, Нр i-расчетный напор на трех этажах. n - количество этажей.
Рис.3.9. Эскиз модельной плиты, используемый в расчетах
1.1. Определяем металлостатические напоры для трех этажей:
Н1= 70+20+50=140мм
Н2= 140+115=255мм
Н3=255+115= 370мм
1.2. Определяем расчетный напор на трех этажах. Для поправки расхода под затопленный питатель, воспользуемся формулой Диттерта (2)
Нр= Нi – (h0в)2/ h0 (2)
Где Нi – металлостатический напор на трех этажах
h0в- высота отливки выше уровня питателя; h0- высота отливки
Нр1=140- 2500/100 = 140-25=115мм
Н02 =255 -25=230мм
Н03 = 370-25 =345мм
2.Расчет металлоемкости формы
При выходе годного литья 75% металлоемкость формы составит Мф=12х1х1.25=13.25кг
3. Расчет времени заливки формы
Для расчета воспользуемся рекомендациями А.П.Трухова [ 2 ]
τф =3.7* Мф0,38 (3)
τф =3.7*13.250,38 = 9,8с
4. Определяем суммарную площадь питателей на первом этаже по формуле (1)
4.1. ∑Fп1= 1000/6.69/0.6 * 13.25/(3*9.8 √2*981 *14 =0,67см2
4.2. ∑Fп2= 1000/6.69/0.5 * 13.25/(3*9.8 √2*981 *25.5=0,60см2
4.3 ∑Fп3= 1000/6.69/0.5 * 13.25/(3*9.8 √2*981 *34.5 =0,51см2
5. Определяем суммарную площадь питателей на один стояк
∑Fп ст =2*0,67/4 + 2*0,6/4 + 2*0.51/4= 0,89см2
6. ДИСА разработала систему стандартных литниковых ходов (рис.3.9), сечение которых имеет форму трапеции. Базовые размеры трапеции-а/2ах2а. размер поперечного сечения увеличивается по мере увеличения параметра а, хотя минимальная величина составляет 5мм
Площадь ( F4 рис.3.18) вертикального литникового должна быть достаточной для потока металла через присоединенный к нему литник. Следовательно:
. F4≥ ∑Fп ст=0.89см2
Для компенсации потерь, связанных с изменением в направлении движения металла, площадь сечения вертикального литникового хода должна быть на 10-20% больше суммы сечений питателей, расположенных на нем. В данном случае выбираем увеличение на 10%
F4 =0,98см2 (см. табл.из рис.3.18)
Расчетное значение для вертикального литникового хода F4 =0,98см2 апроксимируется в сторону увеличения до 1,08см2 , которое представляет собой сечение литникового хода №2 из таблицы, приведенной на рис 3.18.(а=6мм)
Размер горизонтального ходаобычно выбирают на 1-2 размера больше, присоединенного к нему вертикального литникового хода, в данном случае это будет литниковый ход №4 (а=8мм).Уклон стояка выбирается из условий, обозначенных на рис.3.10.
Рис. 3.10 Вертикальный литниковый ход(стояк)
7. Выбор стандартной литниковой чаши.
ДИСА рекомендует два типа стандартных литниковых чаш (рис. 3.11), которые подходят для всех видов сплавов. Для того, чтобы соответствовать семи разным скоростям заливки, имеется семь размеров чаш.
Рис.3.11. Стандартная литниковая чаша .
Параметры для семи чаш различных массовых расходов (к рис.3.19)
Таблица 3.15
| Геометрия литниковых чаш | |||||||||||||||||||||||||
| № ча-ши | Размеры в мм | Sn см2 | Sp см2 | m кг/с | G кг | ||||||||||||||||||||
| A | B | C | D ǿ | E | F | G | H | I | K | L | M | ||||||||||||||
| 2.2 | 1.9 | ||||||||||||||||||||||||
| 4.2 | |||||||||||||||||||||||||
| 6.8 | 4.3 | ||||||||||||||||||||||||
| 5.9 | 2.7 | ||||||||||||||||||||||||
Продолжение таблицы 3.15
| 13.8 | 7.7 | 3. | ||||||||||||||
| 18.3 | 9.7 | 4.2 | ||||||||||||||
| 21.6 | 4.9 |
Sn- площадь N;Sp площадь P; m массовый расход(скорость) кг/с;G- вес чаши
Гексаганальная изогнутая литниковая воронка первого типа чаши препятствует турбулентности и выплескиванию металла из нее (рис.3.19).
Металлоемкость формы составляет с учетом принятого выхода годного 75 %
Мф= 13.25кг , а время заливки τф = 9,8с .Массовый расход (скорость)составит
m = Мф / τф = 13.25/9.8 =1.35кг/с
Следовательно, из табл.3.15 следует выбрать чашу № 2
Дефекты отливок
Ужимины- образуются в результате теплового расширения кварцевого песка и недостаточной прочности смеси в зоне конденсации
Пригар –Образуются в результате большого статического напора металла, повышенной влажности смеси, недостаточного содержания противопригарных добавок. В случае конструктивных особенностей отливок(нижние поверхности имеют значительно больший диаметр, чем находящейся на верхних поверхностях отливки бобышки малого диаметра и недостаточной газопроницаемости , в результате гидроудара образуется «взрывной пригар».
Трещиныв формах – образуются при заливке как результат отсутствия опок и теплового расширения образующейся сухой корки смеси.