Стержни, размеры их знаковых частей
Число стержней, служащих, для оформления полостей отливки, ее отдельных элементов и элементов литниковой системы, определяют с учетом серийности выпуска отливок. В единичном и мелкосерийном производстве желательно получать отливки с использованием минимального числа стержней. При крупносерийном и массовом производстве целесообразно расчленение сложных стержней на части, так как это способствует повышению производительности машинной формовки и обеспечивает более высокое качество отливок.
При определении конфигурации стержней следует руководствоваться следующими правилами:
-обеспечивать минимальные затраты на изготовление стержневых ящиков;
-обеспечивать удобную установку стержней в форму и контроль всех размеров полостей в ней;
-массивные стержни, по возможности, выполнять пустотелыми, что улучшает отвод газов и обеспечивает экономию смеси;
-если отливка имеет две полости, соединенные каналом, то эти полости надо оформлять двумя стержнями, так как единый сложный стержень может поломаться в узком месте;
-газоотводные каналы стержней должны иметь выходы в верхних знаках и должны быть размещены так, чтобы исключить попадание в них жидкого металла;
-поверхность стержня со стороны набивки должна быть достаточно большой для удобства работы.
Чтобы песчаный стержень, установленный в литейную форму, сохранял нужное положение, на литейных моделях делают выступы – стержневые знаки, образующие в форме углубления (гнёзда), куда вставляют стержни. Стержневые знаки бывают
вертикальные, горизонтальные и др. Вертикальные стержневые знаки делают коническими. Размеры знаковых частей назначают по ГОСТ 3212-92 с учётом размеров стержня, способа формовки и его положения в форме (рис.3).
Высоту нижних знаков стержней круглого сечения hн назначают в зависимости от рабочей длины стержня L и его диаметра D, а стержней прямоугольного сечения – от половины периметра (табл. 1.8) Высоту верхних вертикальных знаков принимают равной не более 0,5 высоты нижних знаков.
Длину горизонтальных стержневых знаков назначают с учётом способа формовки (табл. 1.9.).
Формовочные уклоны на знаковых частях назначают по ГОСТ 3212-92 (табл.1.10) в зависимости от высоты знака и его расположения в форме (низ или верх относительно разъема).
Рис. 3. Знаки стержней: a - вертикальные; б - горизонтальный с фиксатором;
в - горизонтальный с зумпфом
Зазоры между знаковыми поверхностями форм и стержней назначают в соответствии с ГОСТ 3212-92 в зависимости от высоты знака и типа модельного комплекта (табл.1.11).
Стержни, их знаки изображают сплошной тонкой линией. Стержни в разрезе штрихуют только у контурных линий и обозначают буквами "Ст." и порядковыми номерами, например, Ст.1, Ст.2 (рис. 1, б).
Таблица 1.8
Высота нижних вертикальных знаков стержней (ГОСТ 3212 - 92)
| Диаметр или половина периметра стержня, мм | Высота знака, мм (не более), при длине стержня, mm. | |||||||
| До50 | 51-80 | 81-120 | 121-180 | 181-250 | 251-315 | 316-400 | 401-500 | |
| До 3О | - | - | - | - | - | |||
| 30 - 50 | ||||||||
| 51 - 80 | ||||||||
| 81 - 120 | ||||||||
| 121 - 180 | ||||||||
| 181 - 250 | ||||||||
| 251 - 315 | ||||||||
| 316 - 400 |
Таблица 1.9
Длина горизонтальных знаков стержней
| Диаметр или половина периметра стержня, мм | Тип формы | Длина знака, мм (не более), при длине стержня, мм | |||||||
| До50 | 51-80 | 81-120 | 121-180 | 181-250 | 251-315 | 316-400 | 401-500 | ||
| До 30 | Ф1 Ф2 Ф3 | – – – | – – – | – – – | – – – | ||||
| 30 – 50 | Ф1 Ф2 ФЗ | 45 40 | – | – – – | – – – | ||||
| 51 – 80 | Ф1 Ф2 Ф3 | 35 25 | – | – | |||||
| 81 – 120 | Ф1 Ф2 Ф3 | 25 15 | 55 45 |
Примечание: Ф1 – сырая форма; Ф2 – сухая; Ф3 – твердеющая в контакте с оснасткой.
Таблица 1.10
Формовочные уклоны знаковых частей стержня (см.рис.3)
| Высота знака, мм | a | b | a1 | Высота знака, мм | a | b | a1 |
| Градусы | Градусы | ||||||
| До 30 | 81 - 120 | ||||||
| 30 - 50 | 121 - 180 | ||||||
| 51 - 80 | 181 - 250 |
Литниковая система
Литниковой системой называется совокупность резервуаров и каналов, обеспечивающих подвод металла в полость формы и питание отливки в процессе затвердевания, а также задерживание загрязнении, поступающих с металлом (шлаковые включения) или образующихся вследствие возможного разрушения формы.
Литниковая система включает, как правило, следующие элементы:
стояк – вертикальный канал, суживающийся книзу (конусность 2...4 %, соединяющий литниковую чашу (воронку) со шлакоуловителем;
Таблица 1.11
Зазоры между знаковыми поверхностями формы
и стержня (см. рис. 3)
| Высота знака, мм | Тип модельного комплекта | Зазор S1, мм, при длине стержня, мм | |||||||
| До50 | 51-80 | 81-120 | 121-180 | 181-250 | 251-315 | 316-400 | 401-500 | ||
| До 30 | Kl | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 |
| К2 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,7 | |
| К3 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
| К4 | 0,8 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | |
| 30-50 | Kl | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,6 |
| К2 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | |
| К3 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | |
| К4 | 1,2 | 1,3 | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | |
| 51-80 | Kl | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,6 |
| К2 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 0,9 | |
| КЗ | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | |
| К4 | 1,3 | 1,4 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 2,1 | 2,3 | 2,5 | |
| 81-120 | Kl | 0,3 | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,6 |
| К2 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 0,9 | |
| КЗ | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | |
| К4 | 1,3 | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,1 | 2,3 | 2,5 | |
| Зазор S2 | Kl | 0,3 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,7 | 0,7 |
| К2 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
| К3 | 0,8 | 0,9 | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | |
| К4 | 1,2 | 1,5 | 1,7 | 2,0 | 2,3 | 2,6 | 2,8 | 3,1 |
Примечания: 1. Модельные комплекты: K1 – I и II классов точности из металла и пластмассы; К2 – III класса точности из металла и пластмассы и 1 класса точности из дерева; КЗ – II класса точности из дерева; К4 – III класса точности из дерева.
2. S3=1,5S1.
шлакоуловитель (литниковый ход - при стальном, цветном литье и литье из ковкого чугуна) – горизонтальный трапецеидальный канал, соединяющий стояк с питателями и задерживающий шлак и неметаллические включения из потока заливаемого сплава;
питатель (литник) – горизонтальный канал, соединяющий шлакоуловитель с полостью формы;
литниковая чаша (воронка) – элемент литниковой системы для приема жидкого металла из ковша и его направления в стояк;
прибыль – элемент литниковой системы, для питания отливки жидким металлом в период затвердевания и усадки;
выпор – вертикальный канал, расположенный на самой верхней части полости формы или соединенный с нею боковым каналом (отводной выпор), служащий для вывода газов из формы, а также для наблюдения за ходом заливки формы.
В большинстве случаев металл подводится в форму следующими способами:
а) сверху со свободным падением (рис.2.4,а), применяется при неответственном литье из чугуна, стали и цветных сплавов;
б) сбоку по высоте отливки с частичным падением металла (рис.2.4,6) применяется при всех видах литья;
в) снизу сифоном (рис.2.4,в), применяется при всех видах литья;
г) комбинированным подводом (рис.2.4,г). Питатели располагают на разных уровнях отливки и заполняют постепенно, т.е. сначала через нижний ярус питателей, затем через питатели следующих ярусов и, наконец, через питатели верхнего яруса.
К четвертому способу относится также подвод металла через шалевой питатель (вертикальный канал в виде щели).
Рис. 4. Основные способы подвода металла в форму
Выбор типа литниковой системы зависит от положения отливки в форме и наличия разъема формы, габаритных размеров и конфигурации отливки, свойств сплава, предъявляемых к отливке требований (ответственная или неответственная); возможность питания отливки прибылями; удобством отделения питателей от затвердевшей отливки.
Задержание неметаллических включений, содержащихся в жидких сплавах, одно из основных требований предъявляемых к литниковым системам.
В сплавах на основе железа, меди, титана, шлаки, флюсы и окислы всех компонентов легче, чем жидкие сплавы и их частицы всплывают на поверхность потоков.
В сплавах на основе алюминия и магния их окислы тяжелее сплавов (за исключением окислов которые в алюминиевых сплавах образуются при модифицировании) и тонут в потоках.
Таким образом, борьба с неметаллическими включениями в тяжелых и легких сплавах должна производиться различными методами.
Условием задержания неметаллических включений в тяжелых сплавах наряду с выбором необходимых размеров шлакоуловителя, является полное заполнение каналов литниковой системы. Литниковые системы, соответствующие этому требованию, называются запертыми.
Считается, что для получения запертой литниковой системы необходимо, чтобы каждый последующий элемент имел сечение меньше предыдущего.
При литье легких цветных сплавов, в которых всплывание частиц не происходит и основным требованием к литниковой системе является спокойный ввод металла в полость формы. Это предотвращает вспенивание и окисление сплавов.
В этом случае рекомендуются незапертые литниковые системы и расширенные сечения ее элементов от стояка к отливке, т. е. Fст. < Fкол. < Fпит.
В легких сплавах отделение частиц производится до их заливки в формыю. Сплавы фильтруют, пропуская через слой измельченных материалов (около 1 мм.) магнезита и солей галогенов, к поверхности которых прилипают оксиды.