6. Методики расчёта литниковой системы

6.1. Верхняя литниковая система

Верхняя литниковая система обеспечивает хорошую заполняемость при кратчайшем пути металла до формы, создаёт наиболее благоприятные условия для последовательной направленной кристаллизации отливки снизу к прибылям, не вызывает развития местных перегревов формы и связанных с этим дефектов. Она наиболее проста по выполнению, легко удаляется при обрубке литья и требует наименьшего по сравнению с другими типами литниковых систем расхода металла за счёт уменьшения размеров прибылей. Основной недостаток этого типа систем – каскадный сброс расплава в форму, приводящий к его интенсивному перемешиванию и окислению, захвату воздуха, образованию пены и её замешиванию внутрь отливки. Кроме того, верхняя литниковая система создаёт опасность размыва формы и стержней падающим с большой высоты потоком металла. Поэтому верхнюю литниковую систему обычно используют для небольших по высоте алюминиевых отливок.

Определяем время заливки , с

(1.1)

где А и n – постоянные величины, числовые значения которых находим по табл. 1.9;

М – масса отливки, г.

Таблица 1.9

Значения постоянных в формуле (1.1)

А	n	сплав	автор
0,06	0,717	алюминий	Г. Дроссель, М. Роланд

При заливке сверху вниз, узким место считается питатель.

Определяем площадь узкого места , см²

(1.2)

где G – масса отливки вместе с массой литниковой системы, кг; определяется по формуле (1.3);

– плотность сплава, г/см³;

– коэффициент расхода литниковой системы;

g – ускорение свободного падения, см/с;

Н – напор металла, см;

, (1.3)

где n – количество отливок, шт.

Определим геометрические параметры питателя. Для этого примем следующее соотношение:

, (1.4)

где – высота питателя, см;

– толщина стенки, к которой подведён питатель, см;

Определим длину питателя h, см

. (1.5)

Сделаем проверку по критерию бездефектного (идеального) заполнения К_и [5], который учитывает комплекс характеристик сплава и параметров взаимодействия струи расплава с поверхностью формы.

, (1.6)

где – коэффициент, учитывающий влияние характеристик сплава, входящих в критерии Рейнольдса (Re) и Вебера (We), а также физико-механические свойства окисной плены и шероховатость поверхности формы: = 1 с²/см³

– скорость струи, см/с; определяется по формуле (1.7);

– приведённый радиус струи, см; определяется по формуле (1.8).

, (1.7)

где – коэффициент расхода литниковой системы;

g – ускорение свободного падения, см/с;

Н – напор металла, см;

, (1.8)

где F_ст – площадь стояка, см².

Для определения площади стояка F_ст, см² примем следующее соотношение

. (1.9)