Розрахунок ливниково-живильної системи для відливок із ковкого чавуну і сталі

Ковкий (білий) чавун має велику усадку (до 2%), через це ливникова система для ковкого чавуну складається із підводячих і живильних елементів (мал.8 ).

Метал підводиться в найбільш товсте місце відливки через живильну бобишку, яка є бічним додатком.

Ливникову систему можна розрахувати по формулі Озанна-Діттерта, для сірого чавуну , тільки значення коефіцієнта S в формулі t=S√G необхідно приймати по таблиці 11.

Таблиця 11

На практиці прийнято співвідношення між елементами ливникової системи для відливок із ковкого чавуну:

∑Fжи в: Fшл : Fст = 1,5(до 5) : 1 : 1

Для затримання шлаку використовують також фільтрувальні сітки, які виготовляють із стержневої суміші, дросельні ливникові системи і інші методи. Розміри живильної бобишки можна розрахувати по формулі, рекомендованої Б.В.Рабиновичем. Модуль охолодження відливки визначається по формулі:

L = Vвідл./F,

де Vвідл - об'єм відливки; F - поверхня відливки.

Розміри живильної бобишки можна визначити по графіку (Мал.9.) по відомим значенням маси відливки G і модуля охолодження L. Переріз шийки повинен складати не менше 75% перерізу тіла відливки в живильному місці.

До ливникових систем для стальних відливок ставлять вимоги:

- довжина ливників повинна бути мінімальною, щоб забезпечити краще заповнення форми;

- метал слід підводити в місця відливки, нагрів яких сприяє послідовному твердінню і живлення відливки;

- при заливці форми ливники повинні бути заповнені металом, щоб виключити інжекцію повітря і газів із форми і розчинення їх в металі;

- при твердіні ливники не повинні гальмувати усадку відливки.

D,мм

Vсм3 fсм2

460 80 7

L=1,0см L=1,0см

380 76 6

0,85 72 0,85

300 68 5

0,7 64 0,7

220 60 4

0,5 56 0,5

140 52 3

L=0,3 44 L=0,3

36

60 2

28

0 4 8 12 G, кг 0 4 8 12 G, кг

V і D - об'єм і діаметр бобишки; f - площа перерізу шийки;

G - маса відливки.

Мал.9.

Для дрібних і середніх невисоких відливок використовують підвід металу по роз'єму або зверху, для масивних відливок знизу сифоном. Ливникові системи для сталі відрізняються коротким масивним ливниковим ходом, відсутністю шлаковловлювачів, встановленням додатків для живлення усадки відливки. На ливникову систему з додатками витрачається 25-50% загальної маси рідкої сталі.

Додатки встановлюють на самі масивні частини відливки. Прямі відкриті додатки, окрім свого основного призначення - живлення відливки, служать резервуаром для спливання неметалевих включень (засорів). Вивідні додатки використовують для живлення вузла відливки в тих випадках, коли неможливо поставити прямий додаток без зміни конфігурації відливки. Для полегшення відокремлення додатків застосовують спеціальні тонкі керамічні пластинки, які швидко прогріваються, не охолоджують перешийок між відливкою і додатком і не мішають протіканню металу із додатка у відливку, не утворюють своєрідний надріз, який дозволяє легко відділити додаток від відливки.

Сумарну площу перерізу живильників рекомендується визначати по формулі Озанна- Діттерта. Час ( t ) заповнення форми рідким металом слід знаходити по формулі:

t=S√δG

де S - коефіцієнт часу; δ - середня товщина стінок, мм;

G - маса відливки з ливниками і додатками, кг.

Коефіцієнт S залежить від товщини стінки, маси, конфігурації відливки і матеріалу форми. Для відливок масою 500-1000 кг в формах із рідиноскляних сумішей коефіцієнт S має слідуючі значення:

Товщина стінки відливки, мм 15 25 40 60

Коефіцієнт S 1,3 1,2 1,1 1,05

Для відливок, які здатні до утворення внутрішніх напружень, тріщин і усадочних раковин, коефіцієнт S бажано збільшити на 0,1-0,2. Відливки, які виготовляються в піщаних формах з великою кількістю холодильників, слід заливати швидше і значення S для них зменшити на 0,1-0,2. Знайдений час рекомендується перевіряти співвідношенням:

U = H/t,

де U - швидкість підйому розплаву в формі, см/с;

Н - висота відливки, см;

При товщині стінок 7-10 мм швидкість підйому U повинна бути не менше 20 мм/с; при δ = 10-40 мм U > 10 мм/с; при δ >40 мм U > 8 мм/с. Якщо U виявиться недостатнім, то потрібно зменшити час заливки або ж змінити положення відливки у формі.

По Г.М.Дубіцкому співвідношення перерізів елементів ливникової системи повинно бути для відливок:

дрібних Fж : Fл.х. : Fст = 1,0 : (1,05…1,2) : (1,1…1,2);

середніх Fж : Fл.х. : Fст = (1…1,5) : 1,0 : (1,05…1,2);

крупних Fж : Fл.х. : Fст = (1,0…2,0) : (1,0…2,0) : 1,0,

де Fл.х. - поперечний переріз ливникового ходу.

Розрахунок і будування додатків засновані на принципах, сформульованих В.Е.Грум-Гожимайло:

- додаток повинен твердіти пізніше живильного ним вузла відливки;

- об'єм Vдод повинен бути достатнім для живлення усадки теплового вузла відливки;

- висота додатка (Ндод) повинна бути достатньою для розміщення в додатку усадочної раковини.

При проектуванні технології живлення відливки необхідно визначити місця встановлення додатків, визначити їх розміри і число. Теплові вузли в відливці визначаються методом вписаних кіл. Розміри і кількість додатків для живлення теплового вузла визначають на основі практичних даних. Й.Пржибил встановив, що об'єм Vр усадочної раковини складає 1/10 об'єму додатка Vдод. для відкритих додатків і 1/8 Vдод. для закритих додатків. Об'єм додатка знаходимо по формулі:

Vдод. = [ ß/(α-β)] Vвід.,

де ß - коефіцієнт об’ємної усадки металу, ß = 3Ел ;

Ел - лінійна усадка металу;

α = 1/8 або 1/10, в залежності від типу додатку;

Vвід. - об'єм живильного вузла відливки.

Площа основи додатка (Fо.дод.), який примикає до живильного вузла відливки, рекомендується приймати більше площі Fвідл. перерізу живильного вузла відливки в місці встановлення додатка

Fо.дод. = ( 1,2 : 1,3 ) Fвідл.

Знаючи об'єм Vвід. і площу Fо.дод. основи, визначаємо її висоту:

Ндод. = Vдод. / Fо.дод.

Додаток на кресленнях позначають порядковим номером на польці лінії-виноски, перед яким ставлять слово "додаток". Якщо на відливці встановлюють декілька однакових додатків, то їм присвоюють однакові номери і на польці лінії-виноски після номеру додатка вказують загальну кількість встановлювальних на відливці додатків цього номера. Додаток зображається суцільною тонкою лінією червоного кольору.