Формовочные уклоны и радиусы закруглений

Для облегчения удаления модели из формы необходимо на её вертикальных стенках предусматривать уклоны, направленные в сторону плоскости разъёма. На обрабатываемых поверхностях формовочные уклоны назначают сверх припуска на обработку, на необрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими поверхностями – путём одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки (рис.13а,б).

Величину уклона назначают по ГОСТ 3212-92 в зависимости от размеров углублений, высоты формообразующей поверхности, способа литья и вида модельного комплекта (табл.9).

Формовочные уклоны обозначают сплошной тонкой линией на соответствующих поверхностях или дают указания в тексте на чертеже элементов литейной формы. Радиусы закруглений (галтели) изображают в масштабе чертежа и указывают их размеры, которые составляют от 1/5 до 1/3 полусуммы толщин двух сопрягаемых стенок. Сведения о неуказанных литейных радиусах дают в тексте чертежа.

Таблица 9

Формовочные уклоны и радиусы закруглений моделей

	Высота поверхности h (свыше – до), мм	Уклон (не более) для моделей
		металлических	деревянных
	До 20	1°30´	3°00´
	20 – 50	1°00´	1°30´
	50 – 100	0°45´	1°00´
	100 – 200	0°30´	0°45´

Радиусы закруглений в сопряжениях в зависимости от материала отливки, толщины сопрягаемых стенок и угла, образованного между ними, выбирают по графикам (рис.14).

Расчет и проектирование элементов литниковой системы. Литниковой системой называют совокупность каналов, подводящих расплав в литейную форму. Для изготовления отливок из серого чугуна обычно применяют литниковую систему, элементами которой являются литниковая чаша 1, пробка 2, стояк 3, шлакоуловитель 4, зумпф стояка 5, питатель 6 и выпор 7 (рис.15).

Чтобы верхняя полуформа не поднималась при заливке, на неё накладывают груз 8. В зависимости от назначения, сложности и размеров отливки, вида применяемого сплава состав литниковой системы может изменяться. Мелкие отливки часто изготовляют без выпора, а литниковую чашу заменяют литниковой воронкой 9. Для лучшего отделения шлака от расплава применяют фильтрующие сетки 10.

В зависимости от места подвода металла в форму литниковые системы подразделяют на:

горизонтальные – металл подводится по разъёму формы;

верхние или дождевые – металл заполняет форму сверху;

сифонные – металл подводится к нижней части отливки и заполняет форму снизу;

ярусные – металл поступает в форму на нескольких уровнях.

Тип литниковой системы и место подвода расплава к отливке выбирают в зависимости от того, как затвердевает отливка: равномерно или направленно.

Равномерное затвердевание предусматривает одновременное затвердевание всей отливки, что предотвращает возникновение внутренних напряжений и рыхлот. Для обеспечения равномерного затвердевания расплав подводят к тонким частям отливки, от которых его направляют к более массивным. Так отливают детали, стенки которых имеют примерно одинаковую толщину.

Направленное затвердевание предусматривает подачу расплава к массивным частям отливки, расположенным преимущественно вверху или сбоку. Эти части, получая через питатели расплав от специальных бобышек или прибылей, остывают последними и питают расположенные ниже части отливки. Направленное затвердевание применяют при производстве отливок из сплавов с большой усадкой при наличии в них массивных сечений.

Расчет литниковых систем основан на применении уравнений гидравлики для идеальных жидкостей, текущих в газонепроницаемых каналах. Так как жидкий металл не является идеальной жидкостью, а форма газопроницаема, дополнительно используют опытно- экспериментальные данные (номограммы, эмпирические формулы) [5,6].

Практически расчет сводится к определению общей площади сечения наиболее узкого места литниковой системы – питателя. При этом большую роль играет величина напора расплава. В процессе заливки величина напора все время меняется, так как уровень расплава в форме повышается. Для упрощения расчетов в литейной практике принято понятие высоты расчетного напора Н_р, определяющее высоту среднего напора за весь период заполнения формы.

а б в

Р и с.16. Схема к определению расчетного напора для подвода металла:

а – по разъёму, б – сверху, в – снизу

Высота расчетного напора зависит от способа подвода расплава к отливке (рис.16) и определяется по формуле

,

где Н – расстояние от уровня чаши до питателя, см; Р – высота отливки над питателем, см; С – общая высота отливки, см.

Продолжительность заливки может быть определена по формуле

,

где τ – продолжительность заливки, с; S – преобладающая толщина стенки отливки, мм; G – металлоемкость формы, кг; f – коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливок: для чугуна 1,7…2,0; для стали 0,91…1,7; для алюминиевых сплавов 1,7…3,0; медных сплавов 2,0…2,1; магниевых сплавов 2,3…4,5.

Суммарная площадь сечения питателей может быть найдена по одной из формул:

;

,

где x – коэффициент, учитывающий среднюю толщину стенок отливки: при толщине стенок 2,5…3,5 мм; 3,5…8,0 мм; 8,0…15,0 мм соответственно равен 5,8; 4,9; 4,3; M_o – номинальная масса отливки, кг; H_р – расчетный статический напор, см; m – коэффициент, зависящий от толщины стенки отливки: при толщине стенок до 15 мм; от 16 до 30 мм и свыше 30 мм коэффициент m соответственно равен 0,41; 0,47; 0,55.

При всех способах расчета размеры каждого питателя вычисляют по формуле F_п =∑F_п /n, где n – количество питателей в форме.

В литейной практике распространен способ определения площади поперечных сечений шлакоуловителя F_шл и стояка F_ст исходя из приближенных соотношений для сталей; - для чугунов; - для алюминиевых; - для магниевых; для медных сплавов [3, 5, 6].

Площадь сечения шлакоуловителя F_шл (см²) может быть вычислена также по формуле

,

где ρ – плотность расплава, г/см³; V – скорость течения расплава в шлакоуловителе, равная (35…45) см/с.

При расчете стояка сначала находят площадь его верхнего сечения у литниковой чаши (см²) по формуле

где H – полный напор (расстояние от уровня заливки до питателя), см; h_ч – высота литниковой чаши или воронки, см.

Затем определяют диаметр верхнего сечения стояка

и его нижний диаметр, принимая уклон 1:12 (~ 2…3º). При этом площадь нижнего сечения стояка не должна быть меньше площади наименьшего сечения каналов литниковой системы.

П олучаемые по этим соотношениям площади сечений обычно требуют корректировки, которая проводится при изготовлении пробных отливок.