3. РАСЧЕ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

БГТУ 000. 003 ПЗ

Разраб.

Майсюк В.В.

Провер.

Ревяко М.М.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Ревяко М.М.

3. Расчет литниковой  системы

Лит.

Листов

9

4.12.06.14 04

Т ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Литниковая система – это система каналов формы, служащая для передачи материала из сопла литьевой машины в оформляющие гнезда формы. Застывший в литниковых каналах полимер называется литником.

Литниковая система должна обеспечивать поступление расплава полимера в оформляющую полость формы с минимальными потерями температуры и давления после пластицирующего цилиндра литьевой машины. Литниковая система решающим образом влияет на качество изготавливаемого изделия, расход материала, производительность процесса. Неправильно спроектированная литниковая система является причиной повышенных напряжений в изделии, его коробления, образования на поверхности изделия следов течения материала, неполного заполнения формообразующей полости, неравномерной усадки материала.

В общем виде литниковая система включает три основных элемента: центральный литниковый канал, по которому расплав из материального цилиндра поступает в форму; разводящий канал, ответвляющийся от основного; впускной канал, по которому расплав непосредственно поступает в оформляющую полсть. Наличие всех трех элементов литниковой системы или отсутствие каких либо из них связано как с конфигурацией отливаемого изделия, так и с конструкцией формы. Так, литниковая система одногнездной формы часто состоит из одного литникового канала. Многогнездная форма всегда включает все три вида каналов.

Проведем расчет литниковой втулки (рис. 2):

Рис. 2

В зависимости от массы отливки (

Диаметр на входе в литниковую втулку можно определить аналитически, вычислив расчетный диаметр, см

                                                                                       MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 3 Section 1 SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT  SEQ MTSec 1 h * MERGEFORMAT  SEQ MTChap 3 h * MERGEFORMAT  MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.1)

где   – объем впрыска, см³,

 – средняя скорость течения материала в литниковой втулке, см/с

 – продолжительность впрыска, с.

Подставляя соответствующие значения в формулу (3.1), получаем:

Так как мм:

                                                                                MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.2)

то есть             

Длина L центрального литникового канала зависит от толщины плит и составляет 33 мм.

Диаметр D центрального литникового канала на выходе рассчитаем исходя из угла конуса

                                                                             MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.3)

Получим

Для упрощения изготовления втулки примем диаметр на выходе равным

На рис. 3 приведена схема разводящих литников и их размеры.

Форма сечения каналов и рекомендации по применению даны в табл. 26 /1/.

Принимаем сегментную форму сечения как для основного разводящего (рис. 4, а), так и для вспомогательного разводящего (рис. 4, б) каналов:

а)                                      б)

Рис. 4

Сегментная форма сечения обеспечивает хорошее течение расплава и небольшие потери тепла.

При заполнении каналов расплавом полимера прилегающие к стенкам слоя материала интенсивно охлаждаются и затвердевают, уменьшая эффективное сечение канала. Поэтому каналы редко изготавливают с площадью поперечного сечения меньше 7 мм² (диаметр 3 мм). В то же время площадь поперечного сечения канала не должна быть слишком велика, чтобы не изменялась продолжительность цикла литья, что возможно при литье очень тонких изделий. Поэтому нежелательно из

В общем случае диаметр d канала круглого сечения или эквивалентный диаметр d_э не круглого сечения можно определить по диаграмме (рис. 33 /1/) в зависимости от массы отливаемого изделия и длины L пути течения материала в разводящем канале.

d_э основного разводящего канала, при L = 90 мм, d_э = 7,5 мм, принимаем d = 8 мм.

d_э1 вспомогательного разводящего канала при L = 19 мм, d_э1 = 5,7 мм, принимаем d₁ = 6 мм.

Глубина канала определяется по формуле

                                                                                               MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.4)

Соответственно для каналов:

Расплав при заполнении канала охлаждается, попадание в оформляющее гнездо охлажденного переднего фронта расплава может привести к появлению дефектов на поверхности изделия (муар, следы течения). Для уменьшения этих явлений разводящий канал перед поворотом следует снабжать специальными сборниками охлаждения расплава, то есть удлинять каналы на величину b:

                                                                                     MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.5)

 где d – диаметр канала, мм.

Для основного канала:

Впускные каналы (питатели) имеют особое значение при литье под давлением. Это последнее звено в системе литниковых каналов, подводящих материал к оформляющей полости формы. От их размеров и расположения в значительной степени зависит качество отливаемых изделий. Глубина впускного канала определяет продолжительность отверждения в нем материала.

Глубина впускного канала, мм:

                                                                                               MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.6)

где  – толщина стенки детали, мм;

 – коэффициент, зависящий от материала,

Конструкция впуск

Рис. 5

Ширину впускного канала b примем равным диаметру вспомогательного разводящего канала d₁:

Длину впускного канала примем равным

Для обеспечения работоспособности литьевой формы необходимо выполнение следующего неравенства:

                                                    MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.7)

где  – номинальное давление литья, ат,

 – общие потери давления, ат;

 – потери давления при течении расплава в центральном литниковом канале, ат;

 – потери давления при заполнении расплавом разводящих каналов, ат;

 – потери давления во впускных каналах, ат;

 – потери давления в стенках изделия, ат;

Потери давления в разводящих каналах можно разделить на потери давления в главном и во вспомогательных разводящих каналах, то есть:

                                                                                   MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.8)

где  – потери давления в главном разводящем канале, ат;

 – потери давления во вспомогательных разводящих каналах, ат.

Изделие можно разбить на 7 элементов, и потери давления в стенках изделия можно рассчитывать по формуле:

                                             MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.9)

 – потери давления в прямоугольной пластине (меньшие стороны), ат;

 – потери давления в прямоугольной пластине (дно), ат;

 – потери давления в полом цилиндре, ат.

Преобразуем формулу (3.7) к виду:

Потери давления в центральном литниковом канале определим по формуле:

                                                                MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.10)

где  – длина канала, см, ;

 – объемная скорость течения расплава, см³/с;

 – реологический параметр полимера,

 – показатель степени реологического уравнения,

 – диаметр литникового канала, см, .

Объемную скорость течения расплава определим по формуле:

                                                                                            MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.11)

где  – максимальный объем отливки машины, см³;

 – время впрыска машины, с;

 – количество гнезд в форме, шт.

Тогда,

Подставим данные в формулу (3.10):

Потери давления в главном литниковом канале определим по формуле:

                                                                MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT  SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT (3.12)