Определение площади сечения питателей при заливке из стопорных ковшей.

Вначале определяется оптимальная продолжительность заливки τ по формуле

с учетом средней скорости подъема уровня металла в форме.

При расчете сечения литниковой системы в данном случае принимается во внимание напор металла в ковше, так как чем выше уровень металла в ковше, тем большее количество его будет протекать через отверстие стаканчика.

Для каждой отливки желательно подбирать оптимальный размер ковша и стаканчика. Также желательно определять верхний и нижний уровень металла в ковше, в пределах, которых рекомендуется производить заливку данной детали.

Вес слоя жидкой стали в ковшах разной емкости приводится в табл. 19. Данная таблица дает возможность определять необходимую скорость заливки тех или иных деталей.

Таблица19

Вес слоя жидкой стали в ковшах разной емкости

Слой жидкой стали в ковше, мм	Емкость ковша, т
Средний внутренний диаметр ковша, мм
Соответствующая площадь, см^2
Вес слоя жидкой стали, кг

 

Основным показателем является количество металла, вытекающее из ковша в секунду, т.е. весовая скорость заливки.

Данные о весовых скоростях заливки стали из стопорных ковшей, в зависимости от уровня металла и размера стопорного стаканчика, приводятся в табл. 20.

Таблица20

Весовая скорость заливки стали

 

Емкость ковша, т	Уровень жидкой стали от дна ковша, мм	Диаметр стопорного стаканчика, мм
25-35	15-20	6-10
Средний внутренний диаметр, мм	Соответствующее сечение, см^2
23,75	19,63	15,90	12,56	9,62	7,07	4,91
Весовая скорость заливки (истечение), кг/с
1600-2000	1450-1550	1020-1240		23,1	19,0	15,4	12,2	9,3	6,9	4,8
	32,6	26,8	21,8	17,3	13,1	9,7	6,7
	39,7	32,7	26,6	21,0	16,0	11,8	8,2
	46,0	37,8	30,7	24,3	18,5	13,7	9,5
	56,4	46,5	37,8	29,9	22,7	16,8	11,6
	65,1	53,5	43,5	34,4	26,0	19,4	13,5
	73,0	60,0	48,7	38,6	29,4	21,7	15,0
	79,9	65,8	53,3	42,2	32,1	23,7	16,4

 

Окончание таблицы 20

				86,4	71,0	57,6	45,6	34,7	25,7	17,9
	92,2	76,0	61,6	48,7	37,1	27,5	19,0
		97,7	80,5	65,2	51,8	39,3	-	-
	103,0	84,8	68,7	54,4	41,4	-	-
		108,5	89,5	72,6	57,5	-	-	-
	113,0	93,0	75,5	59,8	-	-	-
	117,0	96,7	78,3	62,0	-	-	-

 

Весовая скорость заливки формы выражается через объемную или линейную скорость, а также через вес заливаемого металла в форму и время заливки

где V_вес – весовая скорость или весовой расход, кг/с; V_об – объемная скорость или объемный расход, см³/с; γ – удельный вес жидкой стали, равный 6,9–7,14 кг/см³; V_лин – линейная скорость в любом сечении канала, см/с; F _отв – поперечное сечение отверстия стаканчика, через которое металл поступает в полость формы, см²; Q – вес металла, т.е. вес отливки, всех литников, выпоров и прибылей, кг; τ – продолжительность заливки формы, с.

Линейная скорость определяется следующей формулой

где μ _к – коэффициент истечения стали из ковша, принимаемый 0,80–0,95; g – ускорение силы тяжести, равное 981 см/с²; Н _ср – высота среднего напора в ковше за время заливки формы, см.

Отсюда

Площадь поперечного сечения стаканчика определяется по формуле

подставляя значения, получаем

В случае заливки через два стопора полученная площадь отверстия стаканчика делится на 2 и по формуле F _отв = π d ² /4 определяется диаметр отверстия стаканчика.

Средний напор Н _ср за время заливки формы определяют по уравнению

где Н ' – напор в ковше вначале разливки, см; Н '' – напор в ковше в конце разливки, см.

Схемы напора металла в начале (а) и конце (б) заливки приводятся на рис. 50.

Для определения суммы сечения питателей служат формулы:

– в начальный момент заливки (μ берется по табл. 16, 17)

– в конечный момент заливки

Рис. 50. Заливка стали в форму из стопорного ковша, положение металла в форме при определении среднего металлостатического напора:

а – в начале заливки; б – в конце заливки

Из двух значений выбирается большее. При определении площади сечения стояка и шлакоуловителя пользуются применяемым на практике отношением

F _ст : F _шл: F _пит = 1: 1: 1.

Пример расчета литниково-питающей системы (ЛПС).

1. Расчет ЛПС для стальной отливки (рис. 51).

Исходные данные: вес отливки – 7,2 кг; толщина стенок (δ) – 11 мм; заливка производится из чайникового ковша.

Технические условия предъявляют к плотности отливки высокие требования, поэтому на верхнюю плоскость отливки устанавливают две закрытые овальные прибыли высотой 90 мм, общим весом 8,1 кг.Вся модель располагается в верхней опоке, высота которой 200 мм. Подвод металла в нижний фланец.

 

 

Рис. 51. Отливка

 

Для заливки опоки устанавливают литниковую воронку со средней высотой металла в ней 100 мм, тогда

Определяем продолжительность заливки (S ₁ принят 1,5, так как температура повышенная, подвод металла сифоном)

Проверяем скорость подъема металла по высоте формы

Полученная скорость подъема удовлетворительная.

Площадь сечения питателей определяем по уравнению

2. Расчет ЛПС для стальной отливки (рис. 52).

Исходные данные: вес отливки – 364 кг; преобладающая толщина стенки (δ) – 30 мм; заливка производится из стопорного ковша.

Для обеспечения плотности фланца устанавливаем на него три открытые прибыли. При расчете прибылей размеры нижнего основания прибылей получаются равными 150 225 мм и высота h = 300 мм.

Принимая уклон прибылей равным 1:10, находим, что вес трех прибылей равен 85 3 = 255 кг. Расход жидкого металла Q = 364+255 = 619 кг.

Продолжительность заливки

Проверяем скорость подъема металла в форме

что допустимо. Здесь 300 мм – высота прибыли, 400 мм – высота отливки.

Рис. 52. Отливка

 

Для определения среднего напора Н ср задаемся размерами ковша: средний диаметр 1300 мм, высота 1500 мм (примерные размеры ковша емкостью 15 т). Объем металла в форме будет

В результате заполнения формы уровень металла в ковше снизится на 65 мм.

Средний напор определяется по формуле

Площадь поперечного сечения отверстия стаканчика F _отв определяется по формуле

где γ = 7 г/см³; μ _к – коэффициент истечения стали из ковша (принимаем равным 0,9); g = 9,81 м/с², или 98,1 дм/с²; Н _ср = 14,7 дм.

Подставляя эти значения, находим d _отв = 26 мм, принимаем d _отв = 30 мм, что соответствует площади 7,06 см².

Определяем суммарную площадь сечения питателей по формуле

где μ = 0,42 – для малого сопротивления и сырой формы, к этой величине добавляем 0,3, так как отливка имеет открытые прибыли.

Так как питателей принято два, то площадь каждого питателя 10,0 см².

Для определения площади шлакоуловителя и стояка можно пользоваться соотношением

F _ст: F _шл: F _пит = 1: 1: 1.

Порядок выполнения работы.

Исходные данные для выполнения работы студент получает у преподавателя: эскиз детали, данные отливки, материал, условия производства. Эскизы деталей приведены в приложении 3, 4.

Необходимо выбрать рациональное положение отливки в форме; наметить плоскость разъема; установить места расположения прибылей; произвести расчет прибылей; наметить места подвода металла; рассчитать литниковую систему и нанести ее элементы на чертеж литейно-модельных указаний (см. рис. 38).

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 7.