Для алюминиевых и магниевых сплавов

fст: fшл: ∑fпит  = 1: (2-4): (2-6).

После расчета площадей сечений определяют размеры всех элементов литниковой системы. Для прямого круглого стояка определяют его диаметр. Наиболее часто используемые трапециевидные шлакоуловители имеют следующие соотношения размеров:

b_шл.в.= 0,8b_шл.н, h_шл = b_шл.н.

где: b_шл.в., b_шл.н - соответственно верхнее и нижнее основания; h_шл - высота шлакоуловителя.

Поперечные сечения питателей обычно имеют прямоугольную форму. Высота питателя не должна превышать толщину отливки в месте подвода металла. Ширину питателя определяют делением площади его поперечного сечения на высоту. Размеры литниковых чаш и воронок выбирают по справочным материалам.

После выбора типа литниковой системы и места подвода металла к отливке рассчитывают площади поперечных сечений и определяют размеры элементов литниковой системы из условия заполнения формы за оптимальное время τ = s√δG, где s - коэффициент, учитывающий жидкотекучесть сплава и тип литниковой системы; δ - преобладающая или средняя толщина стенки отливки, мм;  G - общая масса отливки, литников и прибылей, кг:

  Площадь сечений питателей Fп определяют в зависимости от способа заливки металла в форму.

1. При заливке из поворотных ковшей Fпопределяют по формуле

где G - масса металла в форме (с учетом массы литниковой системы), кг; μ - общий коэффициент расхода в литниковой системе; ρ - плотность сплава, кг/м²; g - ускорении свободного падения, м/с^2; H ср - средний гидростатический напор, м. Средний гидростатический напор

H _ср = H _ст - h ² _в /(2 h ₀),

где H _ст - высота стояка от уровня чаши или воронки до питателя, м; h_b   высота части отливки от питателя до ее самой высокой точки, м; h ₀ - общая высота отливки, м.

При заливке сверху, когда h_в = 0, Нср = Нст; сифонной заливке, когда h_в = h₀, Hср = Нcn - h/2.При подводе металла по разъему с частичным свободным падением, когда h_в = 0,5 h₀, Hср = Нcn - h/8

2. При заливке из стопорных ковшей

F п = G / (k_y τ L)

где k_y - удельная скорость заливки, зависит от объемного коэффициента k_v = G/V₀, здесь V₀ - условный объем отливки (взятый по крайним точкам отливки), м³; L — поправочный коэффициент на жидкотекучесть стали: для углеродистой стали L = 1; для низколегированной L = 0,9, для высоколегированной L = 0,8. Время заливки определяют по формуле

Прибыли

Прибыль – это часть литниково-питающей системы, предназначенная для устранения в отливке усадочной раковины и пористости.

Прибыли подразделяются:

по месту расположения: верхние и боковые;

по конструкции: открытые и закрытые;

по способу заливки: проточные (проливные) и сливные;

 в зависимости от сил, перемещающих жидкий металл из прибыли в отливку – гравитационные, атмосферные и газовые;

в зависимости от тепловых условий в форме – обычные, утепленные и подогреваемые;

по способу отделения от отливки – отрезаемые и отбиваемые (ГОСТ 18169-86).

 

Рис.10. Прибыли: I – боковая закрытая, проточная, газовая, обычная, отбиваемая; II – верхняя открытая, сливная, атмосферная, подогреваемая, отрезная; III –верхняя, закрытая, проточная, гравитационная, утепленная, отбиваемая; 1 – стержень с газовым зарядом, 2 – втулка из экзотермической смеси, 3 – разделительная пластина, 4 – стержень из экзотермической смеси.

 

При выборе конструкции, места установки и расчете прибылей необходимо учитывать следующее:

1. Прибыль должна питать тепловой узел отливки и затвердевать после отливки или питаемого термического узла.

2.  Прибыль должна содержать минимальное, но достаточное для питания термического узла или отливки количество расплава, иметь минимально возможную поверхность охлаждения.

3.  Следует стремиться использовать одну прибыль для питания максимального количества отливок в форме.

4. Конструкция прибыли должна обеспечивать удобство формовки.

5. Для эффективности действия прибыли необходимо реализовать принцип направленного затвердевания, обеспечивая в прибыли самый горячий металл и увеличение скорости охлаждения металла по мере удаления от прибыли.

Для облегчения направленности затвердевания совместно с прибылями можно использовать наружные и внутренние холодильники.

Эффективность обеспечения размещения усадочной раковины в прибыли проверяют по чертежу отливки методом вписанных окружностей. Выкатывая окружности из нижних сечений отливки в верхние, необходимо обеспечивать, чтобы радиус вышележащей окружности был меньше радиуса нижележащей. В случае необходимости корректируется конфигурация стенок отливок и формируется профиль прибыли.

Для обеспечения выхода газов на закрытые прибыли устанавливают выпоры, а для предотвращения образования сплошной корки вначале кристаллизации металла в верхней части прибыли предусматривают острый выступ или устанавливают газопроницаемый тонкий стержень.

Для разогрева открытых прибылей в них можно доливать жидкий металл или засыпать на зеркало металла экзотермические смеси.

Отводные прибыли используют для питания термических узлов, расположенных сбоку или снизу отливки, при этом шейка должна затвердевать позже отливки, иметь минимальную длину и сечение. Для обеспечения отделения прибыли шейку выполняют с пережимом или вставляют в нее разделительную пластину.

Открытые прибыли применяют при изготовлении крупных отливок. В них можно доливать металл или засыпать экзотермические смеси для его разогрева.

При изготовлении крупных ответственных отливок иногда применяют прибыли, работающие под сверхатмосферным давлением. Сжатый воздух под давлением в несколько атмосфер подводится через специальную трубку в прибыль, обеспечивая питание отливки.

Использование теплоизолирующих материалов (асбест, вспученный вермикулит, перлит, древесные опилки и др.) и экзотермических смесей (алюминиевый порошок, оксиды железа, плавиковый шпат, шамот, глины) для облицовки прибылей, подвод сжатого воздуха в прибыль, установка газовых патронов повышают эффективность работы прибылей, позволяют повышать выход годного (отношение массы отливок к массе залитого в форму металла).

Все перечисленные прибыли в зависимости от конфигурации отливки или теплового узла могут иметь различную форму: шаровую, кольцевую, прямоугольную, овальную, цилиндрическую и др.

Объем и размеры прибылей рассчитывают на основании теоретических и эмпирических зависимостей и производственных данных.

Диаметр цилиндрической прибыли D определяют по формуле:

где К=f (H:D),

H – высота прибыли, X – отношение объема прибыли к объему усадочной раковины, e - коэффициент усадки металла в жидком и жидкотвердом состояниях, V₀ – объем питаемой отливки или термического узла.

Таблица

Коэффициенты К и Х для прибылей различного типа

Тип прибыли	H/D	K	Х
1. Закрытая,  работающая под давлением:
- ниже атмосферного (без стержня или выступа)	1	1.15	12
- атмосферным (со стержнем или выступом)	1.2	1.07	7.5-9
- сверхатмосферным	1.3	1.04	5.5-7.5
2. Открытая	1.1	1.11	9-12
3. Теплоизолированная	1.4	1.01	4-5.5
4. Экзотермическая	1.5	0.985	3-4

 

При разработке технологии получения простых отливок можно воспользоваться упрощенным методом расчета прибылей. Для отливок с отношением преобладающих толщин стенок (d_max/d_min) 1,5 ¸ 2,5:

D _пр = (0,4 ¸ 0,45) + d,

где Vy – объем питаемого узла м³; d - толщина стенки отливки, м.

Для отливок с массивным питаемым узлом:

D _пр = d _ок + (0,1 ¸ 0,2)  ,

где d _ок – диаметр окружности, вписанной в питаемый узел, мм; Gy – масса питаемого узла, г.

  Эллипсоидальные открытые и закрытые, а также прямоугольные открытые прибыли применяются при получении средних и крупных отливок. Их размеры определяются по табл. (b_пр – ширина основания прибыли, h_пр – высота прибыли).

Таблица