7.3.2. Верхняя литниковая система для алюминиевых сплавов

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.

1) Определяем время заливки , с:

, (7.41)

где А и n – постоянные, А = 0,06 и n = 0,717;

G – масса отливок вместе с массой литниковой системы (20% ) и прибылей, г; определяется по формуле (7.42):

, (7.42)

где n – количество отливок, шт.

При заливке сверху узким местом считается питатель.

2) Определяем площадь узкого места , см²:

(7.43)

где – плотность сплава, г/см³;

– коэффициент расхода литниковой системы;

g – ускорение свободного падения, см/с²;

Н – напор металла, см;

3) Определяем геометрические параметры питателя. Для этого примем следующее соотношение:

, (7.44)

где – высота питателя, см;

– толщина стенки отливки, к которой подведён питатель, см.

4) Определяем суммарную ширину питателей В, см:

. (7.45)

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

, (7.46)

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;

– скорость струи, см/с; определяется по формуле:

, (7.47)

где – коэффициент расхода литниковой системы, μ = 0,8;

g – ускорение свободного падения, см/с²;

Н – напор металла, см;

– приведённый радиус струи, см; определяется по формуле:

, (7.48)

где F_ст – площадь стояка, см².

Если К_и > 2400, необходимо уменьшить диаметр стояка.

Для определения площади стояка F_ст примем следующее соотношение:

. (7.49)

При верхней литниковой системе ухудшаются условия задержания шлака, происходит интенсивное перемешивание расплава, образование пены и её замешивание в отливку. Для устранения этих недостатков стояк имеет сложную конфигурацию, которая позволяет улучшить отшлаковывание и уменьшить скорость расплава. Для торможения скорости потока расплава и лучшего отшлаковывания в конструкции литниковой системы применяют сетки из стекловолокна. Сетки являются дополнительным сопротивлением потоку расплава и способствуют задержанию крупных шлаковых включений и окисных плён.