Вибір типу литникової системи
Технологія ливарного виробництва
К.с. повинна сприяти виконанню принципу рівномірного або спрямованого затвердіння виливки. Вона служить для часткового живлення рідким металом виливки в початковий момент затвердіння.
Нормальна л.с. складається з наступних основних елементів: приймальний пристрій, стояк, зумпф, літниковий хід, живильники.
Призначення їх полягає в тому, щоб забезпечити попадання струменя з ковша до каналів л.с. Також ці пристрої гасять енергію струменя металу з ковша і частково вловлюють шлак, що потрапив у потік із ковша.
Як приймальний пристрій застосуємо літникову вирву. Літникові вирви застосовуються при заливанні всіх сталевих виливків, незалежно від їх маси (через заливання зі стопорних ковшів, а також для зменшення поверхні контакту металу з литниковою системою). [10, с.5].
Він являє собою вертикальний канал л.с., яким метал опускається від рівня чаші до того рівня, на якому він підводиться до виливки.
Дуже часто за умов формування (особливо при машинному виготовленні форм) потрібна установка стояків, що розширюються донизу. У таких стояках може відбуватися підсмоктування повітря, і потрібне встановлення дроселів, але так як переріз живильників найменший (тобто л.с. заповнена), то дроселі не потрібні.
Дуже відповідальним місцем у к.с. є зумпф - це розширення та поглиблення під стояком. Його завжди потрібно робити при влаштуванні л.с. У ньому утворюється болотце металу, що гасить енергію струменя зі стояка і тим самим запобігає розбризкуванню металу. Крім того, виходячи із зумпфу в литниковий хід, метал спрямований знизу нагору. При цьому напрям руху металу збігається з напрямом природного руху шлакових частинок, що потрапили з ковша в метал, і вони швидшевиносяться до стелі литникового ходу, тобто зумпф дозволяє зробити коротше литниковий хід і зменшити витрату металу на к.с.
4. Літниковий хід
Він являє собою горизонтальний канал, найчастіше трапецієподібного перерізу, що встановлюється на площині роз'єму форми. Основним його призначенням є розподіл потоку металу зі стояка за окремими живильниками, забезпечуючи його рівномірну витрату.
Останній під час металу елемент л.с. – живильники. Їх кількість і розташування залежать від характеру деталей, що заливаються. Перетин живильників має бути таким, щоб вони легко відламувалися від виливки.
Коли метал підводиться декількома живильниками до виливки, витікання його з різних живильників, віддалених на відстань від стояка, різне. Далекі живильники пропускають більше металу, ніж ближні. Це тим, що у крайніх живильниках динамічний натиск частково перетворюється на статичний, тому швидкість закінчення метал із цих живильників вище.
Вибір типу літникової системи
Вирішальними факторами, від яких залежить вибір типу л.с., є: конструкція виливка, прийнята в цеху технологія та властивості сплаву, з якого відливається заготівля.
Для виготовлення сталевих виливків застосовуються к.с. максимальної простоти та мінімальної протяжності, так як сталь при охолодженні різко втрачає рідину.
Вибрана к.с. відноситься до верхніх к.с. з горизонтальним розташуванням живильників. У такій к.с. метал підводиться у верхню частину виливка і до кінця заповнення форми у виливку створюється температурне поле, що відповідає принципу спрямованого затвердіння (знизу холодний, а зверху гарячий метал).
Вибір місця підведення металу до виливка
При виборі місця підведення металу довиливку обов'язково враховується принцип затвердіння виливка. Так як виливок за своєю конструкцією схильна до спрямованого затвердіння, то метал краще підводити в її масивні частини. Протікаючим металом форма в місцях підведення розігрівається, в тонкі частини виливки метал підходить охолодженим і швидкість затвердіння ще більше збільшується. Масивні частини, розігріті гарячим металом, тверднуть повільніше. Таке температурне поле сприяє утворенню у виливку (у її масивному або тепловому вузлі) концентрованої усадкової раковини, яку легко перевести в прибуток.
Метал підводимо вздовж стінки, в цьому випадку не відбувається прямого удару струменя металу в стінку форми та ймовірність її розмиву зменшується.
Для визначення розмірів перерізу елементів л.с. потрібно задатися співвідношенням їх розмірів. Для л.с. сталевих виливків масою до 1т.
SFn: SFл.х. : Fст = 1: 1.15: 1.3 [10, с.38]. (12)
Найвужчим місцем є живильник, тому його розрахунок ведемо за формулою Озанна:
, (13)
де SFn - сумарна площа перерізу живильників, см2;
G – повна маса металу у формі разом із к.с. та прибутками, кг;
g - питома вага рідкого металу для сталі g = 7г/см3 [10, с.39];
m – коефіцієнт витрати л.с.;
t – час заливання, с;
Hр - середній, розрахунковий натиск, що діє в к.с. під час заливання, см;
g – прискорення сили тяжкості, g = 981 см/с2.
У разі заливання чавуну та сталі формула (11) має вигляд:
, (14)
Так як дана виливок вимагає установки прибутків, то металоємність виливків визначається за такою формулою:
, (15)
де Gотл - маса виливки, кг;
ТВГ – технологічний вихід придатного, даної виливки ТВГ = 0.65 [10, с.40];
Маса виливкивизначається за формулою:
Gотл = 2 * (Gдет + Gпр.м.о.) (16)
де - Gдет - маса деталі, Gдет = 42.5кг;
Gпр.м.о. – маса металу на припуски та механічну обробку, кг;
Припуски на механічну обробку становлять 7-10% від маси деталі, приймаємо 9%.
Gпр.м.о. = 0.09 * Gдет. = 0.09 * 42.5 = 3.83кг, (17)
Gотл = 2 * (42.5 + 3.83) = 92.66кг
Розрахунковий тиск визначається за формулою Дитерта:
(18)
де H – початковий напір, або відстань від місця підведення металу до
виливку до шкарпетки ковша, см;
P – відстань від верхньої точки виливки до рівня підведення, див;
С – висота виливки за положенням при заливанні, див.
Щоб визначити Н потрібно знати висоту опок Нв.о. та Нн.о. Їх розміри розраховуються у пункті 1.9.
Рис.1. Схема визначення розрахункового напору:
1 - носковий ківш;
2 - приймальний пристрій (воронка);
Н = Нв.о. + hв - b/2, (19)
де Нв.о. - Висота верхньої опоки, Нв.о. = 15см;
hв – висота рівня металу у вирві, hв = 6см (висота воронки Нв = 75 мм) [10, с.44];
b – висота стрижня, b = 18.4 см.
Н = 15 + 6 - 18.4/2 = 11.8 см.
де hм.в. - Висота моделі верху, hм.в. = 26.25 див.