Размеры прибыли должны быть достаточными, чтобы ком­пенсировать усадку отливок.

завихрений, с заданной скоростью подъема уровня в форме, а также обеспечивать последовательное удаление воздуха и газов из формы. Кроме этого, способ подвода металла должен обеспе- чивать направленное затвердевание отливки с учетом ее конструк- ции и свойств сплава, из которого она изготовляется.

Металл обычно подводят в тонкое сечение отливки для вырав- нивания скорости охлаждения ее отдельных частей. Проходя через тонкое сечение отливки, металл разогревает в этом месте форму, более холодные- его порции поступают в массивные сече-

ния отливки. Скорости охлаждения тонкого сечения в нагретой-

части формы и более массивного сечения отливки, заполненного несколько охладившимся металлом, выравниваются, что способствует

получению более качественной от-

ливки, уменьшению внутренних,

напряжений в ней и коробления.

Однако при изготовлении отли- вок с массивными узлами наряду с подводом металла в тонкое сече- ние применяют и подвод его в толс- тое сечение, под прибыль, для того чтобы находящийся в прибыли ме- талл более длительное время оста- вался в жидком состоянии и посту- пал из прибыли в пустоты, обра- зующиеся вследствие усадки от- ливки (т. е. питал ее).

Металл, поступающий в фор- му, не должен заливать знаковых

■ частей стержня и препятствовать выходу газов из стержня и формы.'

Скорость подъема металла в форме должна быть достаточной для того, чтобы образующиеся газы и воздух, находящийся в полости формы, могли свободно выйти из формы. Вместе с тем медленная заливка формы металлом может привести к потере жидкотекучести металла, незаполнению тонких сечений, а в крупных формах с развитой поверхностью зеркала металла — к нагреву стенок формы излучением металла, появлению «ужимин» и засоров в отливке.

Литниковые системы делят на системы с подводом металла по плоскости разъема, сифонные, дождевые, комбинированные и ярус­ные. Каждой из них присущи определенные преимущества и недо­статки. Выбор литниковой системы зависит от конфигурации, назна­чения и материала отливки.

Литниковые системы с подводом металла по плоскости разъема (рис. 87) являются наиболее простыми и широко применяются для большинства форм, имеющих глубину от линии разъема до 200 мм (допустимая высота, с которой входящий в форму расплавленный металл падает на дно формы, не причиняя ей сколько-нибудь замет­ных разрушений). В случае применения этой литниковой системы

следует учитывать массу металла и давление его на стенки формы,

которое зависит от высоты стояка.

Сифонная литниковая система (рис. 88) обеспечивает спокойное заполнение металлом формы, ее применяют для мелких и крупных отливок. В массовом производстве мелких отливок на формо­вочных машинах сифонную литниковую систему применяют редко, так как она требует изготовления специальных стержней. Сифон­ную литниковую систему широко используют при ручной фор­мовке. Принцип сифонной литниковой системы заключается в том, что металл подводится к нижней

частей движущимся металлом. Благодаря этому отливка получается плотной, без газовых раковин и шлаковых включений, кроме того, уменьшаются пористость и усадочные раковины в отливках.

Комбинированные литниковые системы (рис. 90) применяют для высоких тонкостенных отливок. В начале заливки форма за- полняется металлом через сифонную литниковую систему, а затем

через дождевую. Благодаря такому заполнению форма не разрушается и в ней не образуются корольки. По

приобретает важное значение не только потому, что литниковая система оказывает непосредственное влияние на качество отливки, но и потому, что расход металла на литниковые системы в зависи- мости от массы отливки может составлять значительную величину (рис. 92).

Коэффициентом выхода годного металла считают отношение массы годных отливок к массе жидкого металла, израсходованного на отливку, литники, прибыли, на бракованные отливки и скрап (брызги, сплески, остатки в ковше). Коэффициент выхода годного металла всегда меньше 1 и в среднем составляет при произ- 0% ' водстве простых массивных от- юо-

ливок, например чугунных плит, изложниц, 0,85—0,95, отливок простой конфигурации из стали • 0,75—0,85, крупных чугунных машиностроительных отливок 0,65—0,75, крупных стальных машиностроительных отливок 0,55—0,65, мелких чугунных от- ливок 0,45—0,55, мелких сталь- ных отливок 0,35—0,45.

Коэффициент выхода годного является важным показателем совершенства технологии. Необ- ходимо стремиться повысить коэффициент выхода годного, сокращая расход металла на литники, прибыли, брак отли- вок и т. д.

Определение размеров поперечного сечения элементов литнико­вой системы имеет большое технико-экономическое значение, так как правильно назначенные размеры литниковой системы позволяют не только снизить расход металла на литники, выпоры и т. д., но и снизить брак отливок.

Задача определения точных размеров литниковой системы в каж­дом конкретном случае является трудновыполнимой вследствие сложности явлений, происходящих при заполнении формы жидким •металлом. Поэтому на практике используют упрощенные методы, основанные на следующих допущениях. Жидкий металл рассматри­вается как идеальная жидкость с постоянной вязкостью; тепловое взаимодействие металла и формы (охлаждение металла и нагрев формы) при ее заполнении не учитывается; движение жидкого ме­талла рассматривается как движение тяжелой жидкости по закры­тым и открытым каналам формы.

Расчет литниковой системы по способу Озанна-Диттерта. Прежде всего находят суммарное сечение питателей, а затем размеры осталь­ных элементов литниковой системы (стояка и шлакоуловителя).

Суммарное сечение питателей находят по формуле

_с G G

Fa —

yxv

где G — масса отливки, г; 7 — плотность металла, для расплавлен- ного чугуна 7 = 7 г/см³; и —скорость истечения металла, см/с; |Л—

коэффициент сопротивления;

х — продолжительность заливки, с; g — ускорение свободного па- дения, см/с²; Я_р — расчетный статический напор, см.

\

Обозначим о ₃₁ .q зц через х, тогда формула примет следующий вид;

р -.^хУо ^п УЩ '

При толщине стенок отливки 2,5—3,5 мм; 3,5—8,0 мм; 8—15 мм х соответственно равняется 5,8; 4,9; 4,3.

Из формулы видно, что при одной и той же массе отливки, но с уменьшением толщины стенки суммарная площадь питателей увеличивается и наоборот.

По найденной площади питателей F„ находят площадь шлако­уловителя F_mji и стояка F„ для отливок:

тонкостенных мелких

F_n:F_mit:F„=l : 1,06:1,11;

средних и мелких

/^?„:/⁷ш_Л:^т= 1:1,1: 1,15;

средних и крупных

F_B:F_m,:FeT=l: 1,5:2;

крупных

Р„:Р_ШЙ:Р_СГ=1 :1,2: 1,4.

Расчет литниковой системы по номограмме К. А. Соболева.

На основании обобщения большого практического опыта по конст­руированию и расчету литниковых систем для чугунных отливок К. А. Соболев разработал номограмму, которая значительно упро­щает расчет литниковой системы.

По номограмме К. А. Соболева (рис. 94) рассчитывают площади сечения питателей для средних машиностроительных отливок. Номограмма К. А. Соболева позволяет определить суммарную пло­щадь сечения питателей F_n в зависимости от массы отливки G, толщины стенки 6 и расчетного напора H_v.

Допустим, что необходимо рассчитать литниковую систему для чугунной отливки массой 900 кг с преобладающей толщиной стенки 15 мм. Расчетная высота стояка равна 60 см, форма отливки имеет среднее сопротивление. По номограмме в правой части находим точку, соответствующую 900 кг, затем из нее проводим вертикаль­ную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей толщине стенки 15 мм. Из найденной точки проводим линию, парал­лельно оси абсцисс, до пересечения с наклонной линией, соответст­вующей расчетной величине напора 60 см, и из точки пересечения этих линий опускаем вертикаль на ось абсцисс. Пересечение этой вертикали с осью абсцисс указывает на то, что для формы со средним сопротивлением суммарная площадь сечения питателей F_п состав­ляет 19,5 см². По данной номограмме определяется суммарная пло­щадь питателей для сырых форм. Если же формы заливают металлом по-сухому, то вводят поправочный коэффициент 0,8—0,85.

Конструкция и расчет дроссельных литниковых систем. Литни­ковые системы с последовательным уменьшением площадей попе­речного сечения элементов от стояка к питателям иногда приводят к браку отливок по шлаковым раковинам и засорам вследствие, размыва формы струей, вытекающей из питателей с большой ско­ростью.

Для регулирования скорости поступления металла в форму и лучшего задержания шлака применяют дроссельные литниковые системы (рис. 95). Дроссели — это узкие щелевидные каналы, ко торые располагаются между стояком и питателями. Дроссель опре­деляет массовый расход металла, протекающего через литниковую

141 Рис. 94. Номограмма к. А. Соболева для расчета сечения питателей

систему, а питатель — линейную скорость металла, поступающего в форму, которую выбирают минимальной, но достаточной, чтобы шлакоуловитель был заполненным. Сечение шлакоуловителя берут таким, чтобы скорость металла в нем была меньше критической, при которой происходит замешивание шлака в металл.

При движении металла через дроссели турбулентное перемеши­вание в потоке уменьшается, а вследствие резкой потери скорости

1 2 3 45 10 10 30 50 100кг

Масса металла в форме

Рис. 96. К определению массовой скорости заливки