Расчет литниковой системы.
Конструкция литниковой системы зависит от сплава, размеров и конфигурации отливки.
На практике при выборе типа литниковой системы и определении сечения элементов системы для той или иной отливки используют накопленный опыт изготовления подобных отливок. Иногда после изготовления первой партии отливок появляется необходимость внесения поправок в конструкцию и размеры элементов литниковой системы.
Рассчитать литниковую систему – это значит определить сечения всех элементов, установить соотношение между ними. Расчет делают приближенно, так как явления, имеющие место в форме при заливке, сложны и многообразны, и поэтому прктически не удается учесть все факторы, влияющие на заполнение формы жидкости металлом, и свети их в строгий математический расчет. Соответствующие методы расчета литниковых систем основаны на законах гидравлики с использованием данных, полученных опытным путем.
В кокильном литье используют практически все виды литниковых систем – верхние и нижние. Для алюминиевых и магниевых сплавов широко применяются вертикально – щелевые системы.
Верхняя литниковая система обеспечивает правильный тепловой режим формы и направленное затвердевание отливки. Однако , при падении струи расплава с большой высоты возможно его разбрызгивание, захват воздуха и шлаков. Поэтому верхнюю систему обычно используют для медных и железоуглеродистых сплавов и для небольших по высоте алюминиевых сплавов.
Для магниевых сплавов такая система неприемлема.
Нижняя литниковая система обеспечивает плавное заполнение формы металлом и последовательное вытеснение воздуха и газов из полости формы. Эта система широко применяется, особенно, доя алюминиевых и магниевых сплавов.
Определяем малое сечение литниковой системы по формуле Диттера.
G- вес отливки с литниковой системой, г
- коэффициент расхода металла, зависящий от типа литниковой системы
- время заливки, с
- плотность сплава, г \ 
- ускорение свободного падения, см \ с
- расчетный напор металла, см.
Площадь сечения остальных элементов литниковой системы:
Cu и Al сплавы 
Mg сплавы = 1:0,7:0,3
Для Cu сплавов = 1:2,5:3,5
- Определяем оптимальную продолжительность заливки, время заполнения формы определяется по формуле А. Ф. Соболев, А. П. Дубицкого.
S- коэффициент учитывающий род сплава, тип литниковой формы и конструкции литниковой системы.
- средняя толщина стенки отливки, мм.
- масса отливки с элементами литниковой системы, литниковая система в один раз больше отливки, кг.
- количество отливок в литейной форме, шт.
- Расчетный напор металла.
- начальный напор – расстояние от верхнего уровня металла в чаще до горизонтальной оси питателей, см.
- полная высота отливки, без верхней прибыли.
- высота части отливки, находящейся выше оси питателей, см.
- Определяем размеры литниковой системы.
Соотношение площадей для Al: 
2:3
- Определяем размеры стояка
Круг в сечении наиболее распространенная форма стояка.
Размер стояка снизу:
Диаметр стояка вверху:
- Рассчитываем размеры заливочной чаши:
высота чаши: 
длина чаши: 
угол: 
- Рассчитываем размеры шлакоуловителя.
Размеры шлакоуловителя определяются после расчета его сечения.
Ширина у основания: 
Ширина вверху: 
Высота шлакоуловителя: 
-Определяем размеры питателей: 
Расчет формы
Стенки кокиля должны иметь достаточную прочность и необходимую жесткость , а так же обеспечивать направленное затвердевание отливки. На практике толщину стенок кокиля выбирают с запасом обеспечивающим минимальное коробление кокиля, кроме того большая толщина стенок обеспечивает более высокую стойкость кокиля и большую тепловую инерцию. После нагрева до рабочей температуры они охлаждаются медленнее, что позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать более тонкостенные отливки.
Толщина нагрева до рабочей температуры они охлаждаются медленнее, что позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать более тонкостенные отливки.
Толщина стенок кокиля зависит от толщины стенок получаемой отливки. Она выбирается по номограммам/1/.
При крупносерийном производстве отливок из алюминиевых сплавов, которые могут взаимодействовать с материалом кокиля, кокиль желательно изготовлять из чугуна. В качестве материала для изготовления кокиля отливки «Кольцо» используем чугун марки СЧ40, СЧ45, ГОСТ 1412-82
Толщину стенки кокиля выбираем по ГОСТ 21093-75 по диаграмме (стр. 134, рис. 2,32 ТЛП).
Толщина стенки 
от 30 до 50 мм.
Находим длину кокиля:
, где
- диаметр отливки, см
- длина питателя, см
- ширина коллектора, см
- диаметр стояка, см
Определяем ширину кокиля:
Определяем высоту кокиля:
, где
- высота отливки, см
- толщина стенки кокиля, см
Технологический процесс
| Плавка металла |
| Конструирование кокиля, стержневого ящика и контрольных шаблонов |
| Разработка технологий производства отливка по ее чертежу |
| Изготовление кокиля, стержневых ящиков и контрольных шаблонов |
| Приготовление стержневой смеси |
| Простановка стержня и сборка кокиля |
| Подогрев и покрытие кокиля огнеупорной облицовкой и краской |
| Изготовление стержня |
| Разогрев кожи жидким металлом |
| Заливка кожи металлом |
| Подрыв металлических сооружений |
| Извлечение отливки кокиля |
| Удаление песчаных стержней |
| Обрубка, очистка и ТО отливок |
| Пропитка отливок |
| ОТК |
Рис. 2 Литниковая система для литья в кокиль
Практическая работа №2.
Тема: выбор оборудования, составление технологического процесса и расчет литниковой системы при получении отливки способом литья под давлением.
Цель:научиться выбирать наиболее рациональное оборудование и составлять технологический процесс получения отливки литьем под давлением.
Пояснения к занятию:краткие характеристики сведения по работе, таблицы, приведенные в учебниках и методическом пособии
При выполнении задания студент должен:
Знать:
Ø Классификацию оборудования используемого при литье под давлением;
Ø Устройство машины (ЛПД)
Ø Виды литниковой системы используемой при под давлением
Ø Технологический процесс литья под давлением
Ø Материалы, используемые при подготовке формы. Уметь:
Ø Выбирать рациональное оборудование
Ø Подбирать литниковую систему для заданной отливки
Ø Объяснить выбранный материал для подготовки формы.
Правила выполнения практических занятий:
Студент должен строго выполнять весь объем домашней подготовки и знать материал по данной теме. Задание выполняется индивидуально и после его выполнения студент должен представить отчет с оформлением всех пунктов задания в соответствующей последовательности.
Задание:
1) Разработать конструкцию литниковой системы для заданной отливки рассчитать камеру прессования машины ЛПД и прибыли.
2) Литниковую систему
3) Выбрать модель машины ЛПД и пресс-форму
4) Разработать чертеж отливки с указанием литниковой системы
5) Заполнить сводную технологическую карту изготовления отливки способом ЛПД.
Содержание отчета:
1) Название практического занятия
2) Теоретический материал (задание, пункт2,3)
3) Чертеж отливки с исходными данными
4) Чертеж отливки с указанием литниковой системы
5) Технологическую карту изготовления отливки
6) Расчет камеры прессования и литниковой системы
7) Вывод
Сущность способа
Сущность способа в том, что расплав запрессовывают при давлении 1000 кгс/см³ со скоростью питания 30-100 м/с в подогретую и смазанную стальную форму, где он затвердевает.
Преимущества процесса:
- постоянная форма с многократным ее использованием;
- полное исключение формировочных и стержневых материалов. В случае для необходимости использования неметаллических стержней для выполнения сложных полостей применяют сплавы из солевых составов на основе хлоридов, нитридов и др. с последующим их растворением из отливки в воде;
- получение отливок с точными размерами и хорошей поверхностью;
- возможность получения тонких (до 1 мм) сечений отливок;
- высокая механизация и автоматизация процесса, обеспечивающие большую производительность;
-улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Недостатки процесса:
- пресс-формы изготавливают из высоколегированных сталей сложной механической обработкой. Поверхности пресс-формы полируют. Все это приводит к высокой стоимости пресс-формы;
- как правило, отливки имеют литейные дефекты в виде газовоздушных раковин и пористости, что вызывает недоверие конструкторов к этому виду литья для ответственных деталей из-за снижения их механических и эксплуатационных свойств;
- из-за неподатливости материала пресс-форм в отливах возникают значительные внутренние напряжения, приводящие иногда к деформациям отливки и даже трещинам;
- ограничением номенклатуры отливок по их массе и особенно по габаритным размерам;
- трудность выполнения отливок со сложными внутренними полостями;
- ограничение вида материала отливки только цветными металлами. Получение отливок из черных сплавов- весьма ограничено.
Методические указания.