6. Определение конструкции и размеров модели

По литейным чертежам (Чертёж 2) изготовляют модели. Размеры моделей должны быть больше размеров отливок на величину линейной усадки сплава, из которого изготовляют отливки. Припуски на усадку зависят от материала сплава и выражаются в процентах (табл. 8).

Таблица 8. Линейная усадка

Сплав	Линейная усадка
Чугун серый	0,5 - 1,0
Сталь углеродистая	1,5 - 2,2
Медные сплавы	1,0 - 1,8
Алюминиевые и магниевые сплавы	0,75 - 1,2

При изготовлении модельных комплектов, размеры их увеличивают на величину линейной усадки. Эскиз модели для моего задания приведен на рис. 5.

Рисунок 5. Эскиз модели чугунной втулки

2.8. Выбор размеров опок

Применяемые в литейных цехах опоки изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых сплавов и в некоторых случаях в условиях индивидуального производства из древесины.

Прежде чем выбрать размеры опок, следует определить место расположения литниковой системы и по таблице принять расстояния между элементами модели, литниковой системы и стенками опок. Выбираю внутренние размеры опок l=450мм; b=800мм; h=800мм, где l;b;h – длина, ширина и высота .

9. Расчет элементов литниковой системы

Литниковой системой называется система каналов, по которым металл заполняет форму. Основными элементами литниковой системы являются (см. рис. 6): 1 – литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 - выпор.

Рисунок 6. Элементы литниковой системы (на примере фланца чугунного):

1 - литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 – выпор; 6 - отливка

У отливок значительной массы к литниковой системе может относится также и прибыль – дополнительная полость, устраиваемая над массивными частями отливки для их питания. Прибыль позволяет избежать усадочных раковин.

Расчет литниковой системы сводится к определению площади наименьшего сечения литниковой системы (стояка или питателя) с последующим определением (по соотношениям) площадей сечения остальных элементов литниковой системы.

Площадь наименьшего сечения F_нс находят по формуле:

где Q – масса металла, прошедшего через минимальное сечение;

τ – продолжительность заливки, с;

ρ – плотность металла, кг/м3;

μ – коэффициент расхода литниковой системы, учитывающий потери на трение, для тонкостенного сложного литья μ = 0,35;

H_р – расчетный напор, м;

g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с².

Для расчета массы металла Q, необходимо вычислить объем полости литейной формы V_п, который, в первом приближении, можно принять равным объему модели отливки V_о. Массу металла Q определяют по формуле:

Продолжительность заливки формы τ определяют по формуле:

где δ – преобладающая толщина стенок отливки, мм;

S – коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки: для чугуна S=1,8.

Напор H_p зависит от способа заливки литниковой системы, положения отливки в форме и других факторов. В наших случаях при подводе метал­ла по разъему H_p рассчитывают по формуле:

где H₀ – первоначальный максимальный напор (см. рис. 7), м;

Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м;

С – высота отливки (по положению при заливке), м;

Рисунок 7. Схема расчета литниковой системы:

H₀ – первоначальный максимальный напор, м;

Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м;

С – высота отливки, м

По площади наименьшего сечения F_нс рассчитывают площади сечения остальных элементов литниковой системы по соотношениям:

1) для чугунных отливок

F_пит. : F_шл. : F_ст. = 1,0 : 1,1 : 1,2;

Расчёт:

Объём модели:

V₀=2V₁+V₂ – V₃ – V₄=8431724.94261 мм³

V₁=πr²h=3.14*225²*20=3180862.56176 мм³

V₂=3.14*130²*220=11680441.486 мм³

V₃=3.14*100²*160=5026548.24574 мм³

V₄=3.14*120²*100=4523893.42117 мм³

Масса модели:

Q=ρV₀=60.3 кг

Продолжительность заливки формы:

τ=S*(δ*Q)^1/3=1.8*(20*60.3)^1/3=19.2 с

Расчётный напор:

H_р=Н₀ – Р²/2С=0.4 – (0.225)²/2*0.45=0.34375 м

Площадь наименьшего сечения F_пс:

F_нс=60.3/(19.6*0.35*7100*(2*9.81*0.34375)^1/2)=655.27 мм²

F_пит= F_нс/2=327.635 мм²

F_шл= F_пит*1.1=360.4 мм²

F_ст= F_шл*1.2=432.5 мм²

После размеров элементов литниковой системы необходимо выбрать их конструкции. Литниковая чаша правильной формы тормозит металл по пути в форму, успокаивает потоки, улавливает шлаки и содействует выделению газов из металла в момент заливки. Внутренние размеры чаши устанавливаются из следующих соотношений: B =3d_ст; h = 0,7b; l =1,6b, где l, B ,h – длина, ширина и высота чаши; d_ст – диаметр стояка в нижней части.

Диаметр стояка определяется по формуле:

d_ст =4×F_ст/ ; d_ст = 4×432.5/3,14 = 23,47 мм.

B =3×23,47 =70,41 мм; h =0,7×70,41 =49,287 мм; l =1,6×70,41 = 112,656 мм.

Сечения питателей и шлакоуловителей имеют форму равнобедренной трапеции. Определим их размеры по таблице: h =8мм; А =58мм; B =66мм.