4. Произвести расчет параметров литниковой системы.

Исходные данные для расчета:

, кг	, %	материал		, мм		, см	, см	, см
13,5	75	алюминий	1,9	25	0,46	55	30	10,6	3

Литниковая система — это система каналов, через кото­рые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержание шлака и других неметаллических включений, выход паров и газов из полости формы, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке. В зависимости от конфигурации и толщины стенок отливок 5 и состава заливаемого сплава расплавленный металл в полость литей­ной формы подводят сбоку (рис.4, а), снизу (рис. 4, б) или сверху (рис. 4, в). Литниковая система обычно состоит из литниковой чаши 4, вертикального канала-стояка 3, шлакоуловителя 2, питателей 1, выпора 6. При подводе металла снизу или сверху используют массивные коллекторы 7.

Рис. 4. Способы подвода расплавленного метала в полость литейной формы.

Во избежание брака отливок литниковая система должна быть заполнена жидким металлом на протяжении всего времени заливки формы. Разрыв струи приводит к засасыванию воздуха и шлака в полость формы и к образованию оксидных плен. Поэтому между элементами литниковой системы (питатели, шлакоуловитель, стояк) должно соблюдаться определенное соотношение, величина которого определяется маркой литейного сплава:

для серого чугуна: Р_п: Р_ш: Р_ст ⁼ 1:1,3:1,1

для стали: Р_п: Р_ш: Р_ст ⁼ 1:1,1:1,2

для цветных сплавав: Р_п: Р_ш: Р_ст = 1,5:1:0,9

Расчет литниковой системы производится по способу Озанна-Диттерта.

Сечение питателей находим по формуле

где G - масса отливки с литниковой системой, кг;

ρ - плотность материала отливки, кг/см³; (сталь 0,0073 кг/см³; чугун 0,0078 кг/см³; алюминий 0,0023 сг/см³)

t - продолжительность заливки, сек;

μ - коэффициент расхода литниковой системы;

g - ускорение силы тяжести, см/с ; g=981;

Н_р - расчетный напор метала, см.

где Gотл - масса отливки, кг; ν - выход годного, %;

Продолжительность заливки полости отливки определяем по формуле:

где S — коэффициент, учитывающий толщину стенок отливки; δ - средняя толщина стенки отливки, мм;

Расчетный напор металла определяется по формуле:

где H - высота стояка от места подвода расплава в форму, см; Р — высота отливки от места подвода расплава, см; С - высота отливки, см;

тогда

По найденной площади поперечного сечения питателей Р_п, с учетом количества питателей n=3, определяем площадь шлакоуловителя Р_ш и стояка Р_ст, для алюминия Р_п: Р_ш: Р_ст = 1,5:1:0,9

Р_п=6,9 см² Р_ш=4,6 см² Р_ст=4,14 см²

5. Определение коэффициентов расплавления, наплавки, потерь на угар и разбрызгивание при ручной дуговой сварке.

Определить неизвестный параметр.

Коэффициент наплавки , г/(А·ч)	Сварочный ток , А	Количество наплавленного металла , г	Время сварки, час	Производительность наплавки , г/ч
8	?	1440	1,5	–

В процессе ручной дуговой сварки происходят процессы расплавления электродного металла, перенос и наплавка его на поверхность свариваемой или наплавляемой детали. Перенос металла может происходить либо дискретно каплями, либо непрерывной струей, как показано на рис.5. Капельный перенос металла наблюдается при малой плотности тока, струйный - при больших значениях сварочного тока и малом диаметре электродной проволоки.

Рис. 5 - Этапы наплавка капельным (а) и струйным переносом электродного металла: I - горящая дуга начинает плавить металл; II-образование капли расплавленного металла; III - капля стекает на металл, замыкая дуговой промежуток; IV - восстановление дуги и образование следующей капли; dэ, dк - диаметры электрода, капли.

Основными величинами, характеризующими процесс сварки и наплавки являются:

• коэффициент расплавления металла α_р,

• коэффициент наплавки α_н,

• производительность расплавления электродов Пр,

• производительность наплавки Пн

• коэффициент потерь ψ.

Коэффициент расплавления металла αр показывает, какое количество электродного металла расплавляется в единицу времени на один ампер сварочного тока, и определяется формулой

где Gр - масса расплавленного за время t электродного металла, г; I- величина сварочного тока, А; t- время горения дуги, ч.

Коэффициент расплавления зависит от материала электрода, состава его покрытия, рода, полярности и плотности тока. Кроме того, в процессе сварки электрод нагревается, что тоже сказывается на интенсивности расплавления электродного метала. До начала сварки электрод имеет комнатную температуру, к концу сварки он может нагреться до 500-600° С, если в его покрытии нет органических веществ и не выше 250° С, если есть. Для стальных электродов коэффициент расплавления обычно равен от 7 до 22 г/(А*ч). Производительностью расплавления электродов называют массу расплавленного сварочной дугой электродного металла в единицу времени. Производительность расплавления электродов П_Р зависит от количества тепла, сообщенному электроду и определяется по формуле

Пр = α_р*I, г/ч

где α_р коэффициент расплавления металла, г/(А*ч). I- величина сварочного тока, А;

Чем больше ток, тем выше производительность расплавления металла.

Для оценки процесса наплавки применяется коэффициент наплавки α_н, определяемый по формуле

где Gн - масса наплавленного электродного металла за время t, г; I- величина сварочного тока, А; t - время горения дуги, ч.

Значение коэффициента наплавки α_н меньше коэффициента расплавления α_p на 1-5 г/(А*ч) и обычно составляет 6-18 г/(А*ч).

Производительность процесса наплавки П_н численно равна массе наплавляемого металла в единицу времени на один ампер сварочного тока:

Пн = α_н*I, г/ч (1)

где α_н коэффициент наплавки, г/(А*ч). I— величина сварочного тока, А;

Таким образом, по формуле (1) определяем сварочный ток

= /( * t) =1440/(8*1.5)=120А