Время заливки металла в форму

Обновлено: 18.05.2024

После того как формы высохнут, их необходимо отделать и собрать разъемные детали.

Перед отливом рабочую поверхность формы следует закрепить шпильками длиной до 10 см. Прежде всего нужно закрепить наиболее слабые и подверженные различным повреждениям места формы: бобышки, болваны, платики, ребра, углы и боковые кромки, а также исправленные участки.

Для этого шпильки (или литейные гвозди) вдавливают в смесь, располагая их при этом на определенном расстоянии друг от друга: у питателей с интервалом в 25–35 мм, у поверхности 50–70 мм, нижнюю часть и вертикальные поверхности закрепляют шпильками, располагая их на расстоянии в 25–100 мм одна от другой, нижние и боковые выступы – на расстоянии 50–75 мм, верхние 25–40 мм. Перечисленные выше участки сырых форм рекомендуют закреплять несколько чаще, увеличивая частоту расположения шпилек в два раза.

Готовая к заливке жидким металлом форма должна иметь хорошо подготовленную литниковую систему с прочными, ровными и гладкими стенками.

Формы можно красить как перед просушкой, так и после нее. При окрашивании сырой формы ее необходимо обработать: хорошо выровнять полость и замазать подтеки и заливы краски с помощью влажной пеньковой кисти.

Сборка деталей формы

Для литья используют только качественные (неповрежденные, хорошо просушенные, с ровной и гладкой поверхностью) формы.

Стержни маленьких размеров закрепляют в нижней полуформе вручную, предварительно тщательно выверив их размер: они должны плотно входить в углубления в форме, причем их вентиляционные каналы должны совпадать с теми же каналами в форме. Для лучшей фиксации необходимо использовать жеребейки, которые закрепляют стержни в нужном месте и не дают им всплыть при заливке сплавом.

Для того чтобы жидкий металл при заливке не попадал в вентиляционные каналы и зазоры между стержнем и формой, на знаковой части рекомендуют сделать выступы (обжимные пояски), а ее зазоры заполнить глиной, паклей, асбестом или песком.

При сборке частей форм необходимо постоянно контролировать их размеры. Производить это можно с помощью линейки, угольника, кронциркуля или нутромера. Изогнутые поверхности можно контролировать, установив конусы или небольшие валики из глины. Однако этот процесс занимает достаточно много времени, и потому измерения подобных поверхностей удобнее производить с помощью шаблонов и кондукторов.

После установления и закрепления стержня его подъем необходимо заделать формовочной смесью. Участок должен быть тщательно отделан: прошпилен, хорошо просушен и выкрашен.

Для того чтобы предотвратить утечку сплава по линии разъема сырых полуформ, необходимо по периметру литниковой системы и полости формы, на расстоянии 40–100 мм от нее, произвести подрезку слоя смеси с помощью гладилки. В просушенных формах для этого прокладывают графитоасбестовый шнур, отступая от полости на 40–60 мм.

После сборки, перед применением, формы нужно очистить щеткой от пыли, остатков смеси и песка. И только затем надо устанавливать литниковые чаши (или воронки), сделанные из стержневой смеси или глины.

В полностью подготовленную форму можно заливать сплавы.

Техника литья

Приготовление расплавов

Чтобы приготовить металл для заливки в форму, существуют плавильные печи, в которых он расплавляется. Есть несколько разновидностей печей – дуговые и индукционные электрические, пламенные и тигельные, вагранки, электрические печи сопротивления. Они должны обеспечивать низкий расход топлива и хорошую производительность, небольшой угар расплава и минимальное насыщение его ненужными примесями, выход расплава заданной температуры, жидкотекучести и химического состава. Совсем немного поясним вопрос по поводу этих печей.

Если для литья необходимо иметь значительное количество металла с постоянным химическим составом, то более всего подойдет для этого вагранка. Это печь непрерывного действия, у нее высокая производительность. Она представляет собой шахтную плавильную печь, которая внутри выложена огнеупорным кирпичом.

Снаружи вагранка облицована металлическим кожухом, сварным или клепаным.

При всех достоинствах этой печи у нее имеется очень существенный недостаток – в процессе расплава происходит увеличение содержания серы (она переходит в чугун).

Пламенная печь используется при изготовлении цветных сплавов и плавке чугуна. Она представляет собой камеру, кожух которой собран из литых чугунных плит. Изнутри ее облицовывают огнеупорным кирпичом.

Такие печи могут быть стационарными и поворотными. Они имеют большое преимущество, заключающееся в возможности получения чугуна с меньшим содержанием вредных примесей. Но по сравнению с вагранками пламенные печи менее удобны в работе и неэкономичны.

По типу энергии, применяемой для плавки, тигельные печи (рис. 171) подразделяются на электрические и коксовые.

Рис. 171. Стационарная тигельная печь.

Они могут быть поворотными и стационарными и использоваться для плавки бронзы и латуни. Преимущество плавки в таких печах – получение расплава с малым содержанием серы. Недостаток – большой расход кокса и малая производительность.

Электрические плавильные печи делятся на дуговые, индукционные и печи сопротивления. Чаще всего их применяют для плавки бронзы и латуни, и редко – чугуна. Дуговая электрическая печь – это стальной сварной барабан с графитовыми электродами, между которыми возникает дуга, являющаяся источником теплоты.

Индукционные печи относятся к агрегатам непрерывного действия, они очень экономичны и производительны. Достоинствами этих печей являются небольшой угар элементов, постоянный химический состав металла и отсутствие вредных выделений.

Заливка форм

Для заливки расплавленного металла в формы имеется множество ковшей самых разных конфигураций и размеров.

Они бывают монорельсовые, крановые и ручные. Рассмотрим каждый тип ковша в отдельности.

При изготовлении малых форм пользуются ручными ковшами-ложками. Их переносят специальными носилками-рогачами, они имеют вместимость 16–40 кг и изготавливаются из листовой стали. Изнутри все ковши-ложки необходимо обмазывать огнеупорной глиной и просушивать.

Заливку крупных форм производят барабанными ковшами, которые подвозят на специальных вагонетках и наклоняют с помощью поворотного механизма. Такие ковши имеют емкость 400–800 кг.

В технологическом процессе получения отливки самая короткая операция – заливка литейных форм. Вместе с тем она значительно влияет на качество отливки. Шлаковые и усадочные раковины, недоливы, спаи, пригар – это причины брака при заливке, встречающиеся достаточно часто. Поэтому имеет смысл остановиться на способах заливки форм.

В зависимости от места расположения форм, от требований, предъявляемых к отливке, существует ряд способов заливки форм: на плацу, на рольганге, на конвейере. В сложных случаях применяют специальные способы – заливку в поворотные и наклонные формы, в среде инертных газов и под вакуумом, в автоклаве.

Выбивка

После охлаждения отливки, литейную форму разрушают – производится выбивка. В зависимости от объема производства и сложности отливки выбивают из форм вручную или механизировано. С помощью молотков и клещей выбивают вручную. При механизированном способе применяют вибрационные скобы, коромысла, механические и инерционные решетки, а также пневматические рубильные молотки и гидравлические установки. Познакомимся немного с этими инструментами.

Вибрационная скоба – это приводимый в действие сжатым воздухом переносной вибрационный механизм, предназначенный для выбивки из опок формовочной смеси и отливок.

Удобное подвесное устройство, которое создает вибрацию опоки, называется вибрационным коромыслом, оно обеспечивает равномерное вытряхивание смеси и ускоряет процесс выбивки.

Принцип работы механических выбивных решеток в том, что они после приведения в колебательное движение подбрасывают опоку, и она, ударяясь о решетку, разбивается. Стержни из отливок удаляют пневматическими рубильными молотками, вибрационными машинами и гидравлическими установками, из которых самыми совершенными являются последние, так как они работают бесшумно и не создают запыленности, а к недостаткам относятся высокая стоимость и необходимость сушки отливки.

Отливка после выбивки из формы имеет на поверхности выпоры, литники и прибыли, могут образоваться и заливы. Если они имеют небольшую толщину, с помощью молотка и зубила их удаляют вручную. У скульптурных и архитектурных форм – пневматическими зубилами. У отливок из цветных сплавов дефекты удаляют ножовками или на специальных станках с ленточными пилами. Этот процесс удаления литников, выпоров и т. д. называется обрубкой.

Очистка

После обрубки отливки очищают от пригоревшей к их поверхности формовочной смеси. Делают это вручную, в барабанах, дробеструйных аппаратах, в установках химической и электрохимической очистки, с помощью механических щеток. Изделия, имеющие сложную поверхность и тонкие стенки, очищают вручную на специальных столах с металлическими решетками и пылеотсасывающими трубами. Ажурные тарелки, кронштейны и др. очищают круглыми механическими проволочными щетками.

Очистка в барабанах

В них очищают толстостенные отливки, не имеющие на поверхности тонких украшений. Их закладывают в барабан (рис. 172) вместе с чугунными звездочками, которые при вращении барабана сдирают формовочную смесь, пригоревшую к поверхности отливки.

Рис. 172. Очистной барабан.

В барабанах можно очищать и тонкостенные отливки, только при этом необходимо проложить их деревянными прокладками, чтобы они не перекатывались.

Дробеструйная очистка отливок производится сжатым воздухом с добавлением чугунной дроби. Через слой дроби проходит воздух, увлекает ее за собой, выбрасывает на поверхность отливки и очищает ее.

Отливки, полученные литьем, очищаются выщелачиванием, или химической очисткой, в сетчатом барабане, помещенном в ванну с горячим раствором каустика.

Электрохимическая очистка отливок производится в специальных установках. Принцип работы их основан на химических реакциях, которые проходят в расплаве гидроокиси калия или натрия, при пропускании через них электрического тока напряжением 5–10 В. Электрохимическая очистка дает высокое качество поверхности отливок.

Все книги автора

Эта же книга в других форматах

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.011)

Расчет оптимальной продолжительности заливки

где тmin - минимальная допустимая продолжительность заливки, определяемая:

• временем, необходимым для полного удаления из формы воздуха и газов, выделяемых формой, стержнями и металлом;

• возможностью размывания поверхности формы и стержней;

• силой удара металла о верхнюю плоскость формы в конце заливки;

• нежелательностью увеличения сечений литниковых каналов по экономическим соображениям;

тmax — максимально допустимая продолжительность заполнения формы, определяемая:

• отводом тепла и снижением температуры сплава;

• жидкотекучестью металла (опасностью образования спаев и недоливов, особенно в тонких сечениях);

• необходимостью обеспечения скорости подъема уровня сплава в форме, исключающей возможность возникновения спаев и брака по отслоению стенок формы (образование ужимин).

При выборе оптимальной продолжительности заливки следует учитывать уровень и место подвода сплава. При подводе сплава снизу продолжительность заливки должна быть меньше, чем при подводе сверху, так как нужно обеспечить достаточно высокую температуру сплава в прибыли. При подводе сплава в тонкие части отливки большая продолжительность заливки будет способствовать уменьшению внутренних напряжений в отливке.

Аналитическое определение тmin и тmax в настоящее время затруднено, поэтому в практике расчетов широко используются эмпирические зависимости. Наиболее широко известна формула Г.М. Дубицкого

где S1 - коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места его подвода, материала формы;

b - преобладающая толщина стенки отливки, мм;

G - масса жидкого металла в форме, приходящегося на одну отливку, кг. Значения коэффициента S1 приведены в табл. 3.1-3.3.

Для отливок, заливаемых горизонтально, значения S1 принимаются меньше на 0,1-0,2, так как вследствие растекания металла по холодной стенке формы увеличиваются тепловые потери.

Для отливок, склонных к образованию внутренних напряжений, холодных трещин (при подводе сплава в тонкие части отливок) и усадочных раковин (при подводе сверху), значения S1 следует увеличивать на 0,1-0,2 (большая продолжительность заливки необходима для выравнивания темпа охлаждения толстых и тонких частей отливки).

Отливки, изготовляемые в металлических формах или с большим количеством холодильников, нужно заливать быстрее. В этом случае S1 следует уменьшить на 0,1-0,2.

Для чугунного литья значение S1 чаще всего принимают равным 2. Если чугун имеет содержание углерода меньше 3,3 % при наличии в форме холодильников и при пониженной температуре заливки, то следует принимать S1 в пределах 1,7-1,9. Для отливок из ковкого чугуна Г.М. Дубицкий рекомендует принимать S1 = 2,05.

Для отливок из бронзы БрО35Ц6С5 при заливке в песчаные формы для литниковой системы, замкнутой в питателях, следует принимать S1 = 2+-2,1. Для отливок из латуни ЛЦ40С1Л при заливке в песчаные формы рекомендуется принимать S1 = 1,9, а при заливке в металлические формы — S1 = 1,3.

Под преобладающей толщиной стенки b понимается толщина стенки, имеющей наибольшую протяженность в отливке, или толщина стенки, наиболее удаленной от питателей и находящейся в неблагоприятных с точки зрения заливки условиях. При этом b не всегда совпадает с геометрической толщиной стенки отливки.

Преобладающая толщина стенки определяется по формуле

где w - площадь поперечного сечения стенки отливки, мм2;

x - периметр поперечного сечения стенки отливки, мм.

Для плоской стенки

Если l> bo, то b = bo. На практике b = bo, если l > 4bo. В том случае, когда это условие не выполняется, преобладающую толщину стенки следует рассчитывать по формуле (3.2).

Массу жидкого металла, приходящегося на одну отливку, можно определить по формуле

где N - число отливок в форме, шт.;

Gж - масса заливаемого в форму сплава, кг.

Величина Gж рассчитывается следующим образом:

где Gо - черновая масса отливки, кг;

Gп - масса прибылей, кг;

Gл.с - масса литниковой системы, кг.

Здесь неизвестна только масса литниковой системы. Ее принимают равной 4-10 % от массы отливки. При этом большая величина принимается для небольших отливок.

Опыт показывает, что отливка получается качественной в некотором интервале времени заливки: при отклонении тзал от рассчитанного по формуле (3.1) в большую или меньшую сторону на 20 %. По данным Г.М. Дубицкого, время заливки должно удовлетворять неравенству

9. Расчет скорости заливки

H_p – расчетная высота стояка, м.

10. Расчет времени заливки

Оптимальное время заполнения формы рассчитывается по формуле:

где S – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места его подвода, материала формы;

δ – преобладающая толщина стенки отливки, мм;

т_ф – масса жидкого металла в форме, приходящегося на одну отливку, кг.

11. Расчет времени заполнения металла в форме

Воспользуемся формулой, полученной Г. Ф. Баландином для расчета времени отвода в форму теплоты перегрева 15:

где с₀ – теплоемкость жидкого металла, Дж/кгК;

₀ – плотность жидкого металла, кг/м 3 ;

R – приведенный размер тела – это отношение объема отливки к ее поверхности, м;

t_н – начальная температура расплава, К, находится по формуле:

t_л – температура ликвидуса, К;

t_н.ф – начальная температура формы, (293) К;

b_ф – коэффициент аккумуляции теплоты – есть мера скорости, с которой материал формы может поглощать теплоту, Вт·с 0,5 /м 2 ·К;

τ_зал – время заливки расплава в литейную форму.

12. Расчет времени охлаждения отливок

После заливки формы отливка охлаждается и затвердевает. Полностью затвердевшая отливка должна определенное время охлаждаться с формой, так как прочность металла при высоких температурах мала и отливка может разрушиться при выбивке ее из формы.

Время затвердевания отливки в песчаной форме с учетом времени отвода теплоты перегрева равно:

где L – скрытая теплота затвердевания, КДж/кг.

Библиографический список

Головин С. Я. Краткий справочник литейщика. М. : МАШГИЗ, 1960. – 362 с.

Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок / Н. М. Галдин, В. В. Чистяков, А. А. Шатульский; Под общ. ред. В. В. Чистякова. – М. : Машиностроение, 1992. – 256 с.

Кечин В.А., Селихов Г.Ф., Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок: Учеб. пособие / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2002. – 228 с.

Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М.: Машиностроение, 1988. – 272 с.

Моргунов В. Н. Основы конструирования отливок. Параметры точности и припуски на механическую обработку: Учеб. пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004.– 164 с.

Титов Н. Д., Степанов Ю. А. / Технология литейного производства . М. : Машиностроение, 1974. – 172 с.

Марочник сталей и сплавов. Под общ. ред. А.С.Зубченко. 2-е издание доп. и испр. М.: Машиностроение 2003г. 784 стр. с ил.

ГОСТ 3212-92 Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров.

ГОСТ 17819-84 Оснастка технологическая литейного производства термины и определения.

ГОСТ 18169-86 Процессы технологические литейного производства. Термины и определения.

ГОСТ 19200-80 Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов.

ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

ГОСТ 8593-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные конусности и углы конусов.

ГОСТ 25346-89 Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.

ГОСТ 3.1125-88 Единая система технологической документации. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

5.6.Проектирование и расчет литниковой системы

Для обеспечения качественного заполнения формы сплавом литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать заполнение формы за оптимальное время;

создавать возможность надежного улавливания шлака, неметаллических и газовых включений; способствовать плавному поступлению сплава в полость формы без разбрызгивания и размывания поверхности формы и стержней;

создавать тепловые условия, благоприятствующие направленному затвердеванию отливки и снижению развивающихся в ней литейных напряжений.

Исходя из этих критериев выбираем литниковую систему, состоящую из литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя и питателя.

5.6.1.Оптимальная продолжительность заливки формы

Опыт показывает, что для каждой отливки существует оптимальная продолжительность заливки формы – τ_зал, соответствующая неравенству:

τ_min ≤ τ_зал ≤ τ_max ,

где: τ_min – минимально допустимая продолжительность заливки формы,

τ_max – максимально допустимая продолжительность заполнения формы,

При выборе оптимальной продолжительности нужно учитывать уровень и место подвода сплава.

Расчет оптимальной продолжительности заливки формы рассчитывается по формуле Г. М. Дубицкого:

где: S₁ – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры жидкого металла, рода сплава, места подвода сплава, материала формы.

S₁ для чугунных отливок чаще принимают равным 2.

δ – преобладающая толщина стенки отливки.

Преобладающая толщина стенки δ равна толщине стенки, наиболее протяженной.

Принимаем δ=40 мм.

G – масса жидкого сплава в форме, приходящегося на одну отливку.

где N-число отливок в форме, шт;

G_ж - масса заливаемого в форму сплава, кг.

где G_отл- черновая масса отливки, кг; G_приб и G_л.с.- масса прибылей и литниковой системы, кг.

Масса литниковой системы принимаем в пределах 4÷10% от массы жидкого сплава, заливаемого в форму.

где G_приб – масса прибыли,кг,

G_приб =V_пр ∙ где

G_{приб 1} =0,00235 ∙ 7100 = 16,7 кг,

G_{приб 2} =0,00314 ∙ 7100 = 22,3 кг,

Принимаю Gотл = 78 кг, учитывая технологические напуски, припуски на механическую обработку и массу жидкого металла, расходуемого на отверстия, которые литьем получить нельзя.

G_ж =

Тогда мы можем посчитать продолжительность заливки формы:

=34,3

Отливка получается качественной в некотором интервале времени заливки: при отклонении τ_зал от рассчитанного в большую или меньшую сторону на 20 %. По данным Г. М. Дубицкого, время заливки должно удовлетворять неравенству:

τ_опт / 1,2 ≤ τ_зал ≤ 1,2 · τ_опт,

28,56 ≤ 34,3 ≤ 41,16.

5.6.2.Расчет пощади поперечного сечения узкого места литниковой системы

Расход сплава, протекающего через литниковую систем, определяется площадью поперечного сечения узкого места литниковой системы и величиной действующего напора Нр.

Узким местом литниковой системы называется ее элемент, имеющий наименьшую площадь поперечного сечения и определяющий расход сплава в системе.

При литье из поворотных ковшей площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы рассчитывается по формуле:

где: Gж – масса жидкого металла, кг;

ρж – плотность сплава при температуре заливки, кг/см3;

μ – коэффициент расхода металла;

Значение коэффициента расхода литниковой системы μ для чугунных отливок в сырую форму принимаем 0,42.

τ_зал – продолжительность заливки формы, сек;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

Нр – расчетный статический напор.

Так как наша литниковая система является замкнутой во всех элементах, то Нр расчетный статический напор определяется по формуле Дитера:

где: Но – начальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхней кромки верхней опоки, 235 мм;

р – расстояние от горизонтальной оси питателей до верха отливки, p=65 мм;

с – высота полости формы, с=130 мм.

Н_р = 235 -

Затем рассчитаем площадь поперечного сечения узкого места литниковой системы:

Расчет оптимальной продолжительности заполнения формы и скорости подъема уровня металла в форме

Значение литейного производства в народном хозяйстве чрезвычайно велико ; почти все машины и приборы имеют литейные детали.

Литье является одним из старейших способов, которым еще в древности

пользовались для производства металлических изделий : в начале из меди и

бронзы а затем из чугуна , а позже из стали и др. сплавов.

В 1868 году на Мальцевских заводах впервые были стальные фасонные отливки. Основными процессами литейного производства являются : плавка металла, изготовление форм, заливка металла и охлаждение, выбивка, очистка, обрубка отливок, термическая обработка и контроль качества обработки.

Основной способ изготовления отливок - литье в песчаные формы, в который получают около 80% отливок. Однако точность и шероховатость поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не удовлетворяют требованиям современного машиностроения.

Литейное производство позволяет получить заготовки сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием и с хорошими механическими свойствами. Технологический процесс изготовления механизирован и автоматизирован, что снижает стоимость литых заготовок. Достижения современной науки во многих случаях позволяют коренным образом изменить технологический процесс, резко увеличить новые высокопроизводительные машины

и автоматы. Что в конечном счете помогает улучшить качество продукции и

повысить эффективность производства.

Краткое описание литниковой системы

Литниковая система представляет собой совокупность каналов в форме, через которые сплав поступает из ковша в её полость. (рис. 1)

Рис. 1. Литниковая система: 1 – воронка; 2 – стояк; 3 – зумпф; 4 – шлакоуловитель: 5 – питатель: 6 – тупик: 7 – полость формы

– обеспечивать заполнение формы за некоторое оптимальное время;
– создавать возможность надёжного улавливания шлака, неметаллических и газовых включений;
– способствовать плавному поступлению сплава в полость формы без разбрызгивания и размывания поверхностей формы и стержней;
– создавать тепловые условия, благоприятствующие направленному затвердеванию отливки и снижению развивающихся в ней литейных напряжений;
– быть возможно компактной с минимальным расходом металла.

Важное значение имеет замкнутость литниковой системы для обеспечения улавливания шлака, неметаллических включений и исключения подсоса газов.

Для обеспечения замкнутости литниковую систему делают сужающейся, т.е. по ходу потока сплава площади сечений элементов системы уменьшаются. При этом скорость движения расплава увеличивается, достигая наибольшего значения на выходе в полость формы. Замкнутые системы неприемлемы для сплавов, склонных к вспениванию и окислению (алюминиевых, магниевых, высоколегированных сталей, алюминиевых бронз и латуней). Для таких сплавов применяют незамкнутые, расширяющиеся литниковые системы.

Конструктивно типы литниковых систем разделены на IV класса. В наибольшей степени распространены замкнутые системы III класса [2].

Характер гидравлических процессов в литниковых системах разных типов, методика расчёта последних зависят от типа разливочных ковшей. Для заливки каждой формы нужно выбирать такой ковш, который обеспечивает необходимую массовую скорость заливки металла. Возможность плавного изменения расхода сплава из поворотного ковша в процессе заливки формы является его существенным преимуществом. Однако при использовании поворотных ковшей велика вероятность попадания шлака с поверхности металла в ковше в литниковую систему.

Важным технологическим параметром, определяющим качество отливки, является температура заливки, т.е. температура сплава в ковше в начале заливки формы.

При выборе уровня подвода сплава необходимо учитывать достоинства и недостатки как подвода сверху, так и подвода снизу.

При подводе сверхуобеспечивается положительный температурный градиент в направлении к прибыли, что улучшает условия её работы и улучшает заполняемость формы. Подвод сверху желателен при изготовлении массивных толстостенных чугунных и стальных отливок, имеющих небольшую высоту.

Подвод снизу целесообразно применять для тонкостенных отливок сложной конфигурации, а также для сплавов, склонных к окислению. Однако ввиду ухудшения при этом заполняемости форм подвод снизу пригоден только для отливок небольшой высоты.

На практике (с точки зрения удобства формовки) подвод сплава осуществляется на некотором среднем уровне, отвечающем плоскости разъёма формы. При этом нижняя часть отливки заполняется сверху, а верхняя – снизу.

Основные рекомендации при выборе места подвода:

– следует обеспечивать подвод металла в такие места отливки, разогрев которых будет способствовать усилению направленного затвердевания; целесообразно подводить металл под прибыль в толстостенные части отливки из сплавов с большой объёмной усадкой (сталь, ковкий чугун);
– при склонности к внутренним напряжениям металл следует подводить в тонкие части отливки; при этом требование снижения литейных напряжений может быть несовместимым с обеспечением направленного затвердевания;
– необходимо избегать размещения литниковых каналов вблизи границ знаков стержней, поверхности форм и стенок опоки; наименьшие расстояния должны быть в пределах 30…60 мм;
– следует стремиться к созданию одностороннего движения металла в форме, т.е. питатели размещать так, чтобы направление движения металла было в одну сторону и было исключено встречное движение потоков;
– при изготовлении отливок колёсного типа целесообразно подводить металл в ступицу и обод или только в обод; при наличии массивной ступицы целесообразно подводить металл только в обод;
– подвод металла к относительно тонкостенной отливке следует осуществлять в тонкостенные части через большое число питателей, рассредоточенных по её длине;
– следует стремиться к осуществлению подвода металла в форму при её заполнении наиболее коротким путём.

В процессе заливки расход сплава из ковша за счёт изменения его наклона (степени торможения струи) согласовывается с расходом через литниковую систему. Расход сплава через литниковую систему определяется площадью узкого места системы ω уз и величиной действующего напора Нр.

Расчет оптимальной продолжительности заполнения формы и скорости подъема уровня металла в форме

При выборе оптимальной продолжительности заполнения формы нужно учитывать уровень металла в месте подвода сплава. При подводе снизу при прочих равных условиях продолжительность заливки должна быть меньше, чем при подводе сверху, так как при этом нужно обеспечить достаточно высокую температуру сплава в прибыль. При подводе в тонкие части большая продолжительность заливки будет способствовать меньшим внутренним напряжениям в отливке.

Аналитическое определение τ_min и τ_max в настоящее время затруднительно. Поэтому в практике расчетов широко используются эмпирические зависимости. Наиболее широко известна формула Г.М. Дубицкого:

где τ_опт – оптимальное время заполнения формы, с; S₁ – коэффициент продолжительности заливки, зависящий от температуры отливки, рода сплава, места подвода, материала формы и т.д. (значения коэффициента S₁ для ряда сплавов приведены в справочниках), выбираем значение коэффициента S = 1,5; δ – преобладающая толщина стенки отливки, м; G – масса жидкого металла, приходящегося на одну отливку в форме, кг.

Под преобладающей толщиной стенки понимается толщина стенки, наиболее удаленной от питателей и находящейся в наиболее неблагоприятных для заливки условиях. При этом δ не всегда совпадает с геометрической толщиной стенки.

Масса заливаемого в форму сплава:

G_ж = N ∙ G_отл + G_приб + G_л.с = 1 ∙ 40 + 8 + 2 = 50 кг,

где N – количество отливок в форме, шт; G_отл – черновая масса отливки, кг; G_приб, G_л.с – масса прибылей и литниковой системы (принимается 25–30 % и 4–10 %, соответственно, от G_отл); кг.

Читайте также: