технология литейного производства

ливке узлы питания и рассчитать объем Vу каждого из них.

Величина εV зависит от типа сплава: для алюминиевых εV=0,043-0,055; для магниевых εV=0,040-0,045; для цинковых εV=0,045-0,050; для латуней εV=0,061-0,065; для безоловянных бронз εV=0,08, для оловянных бронз εV=0,045-0,050, для сталей и высокопрочного чугуна εV=0,045.

Коэффициент β выбирается из условия работы прибыли: для прибылей, где рабочее давление ниже атмосферного β=11-12; для прибылей с атмосфер- ным давлением в усадочной раковине β=9-10; для теплоизолированных при- былей β=8-9; для обогреваемых прибылей β=6-7.

Из найденного объема Vп рассчитываются размеры прибыли. При этом отношение высоты прибыли к ее диаметру Нп:Dп на отливках ориентировочно должно быть равно 1,25-1,50 для закрытых и 1,50-1,90 для открытых прибы- лей. Расчетные формулы для определения конструктивных параметров при- былей различных конфигураций приведены в табл. 69 [12].

		Таблица 69
Определение высоты типовых конструкций прибылей
Вид прибыли	Характеристика	Расчетная формула

Шаровая прибыль

D =1,243

Vп

		H =	Vп	− 2 r
	Закрытая куполо-		πr2
				3
	образная цилинд-	Н+r не менее высоты
	рическая прибыль
		питаемого узла

	Закрытая куполо-	H =	V − 0,45πr2b
			п
	образная прибыль		F
	с компактной фор-	Н+r не менее высоты
	мой горизонталь-	питаемого узла
	ного сечения

281

	Открытая цилинд-	H =	4Vп
	рическая или ко-
			πD2
	ническая прибыль

Открытая прибыль		Vп
с компактной фор-	H =
мой горизонталь-		0,95F
ного сечения

После определения конструктивных размеров прибыли прогнозируется эффективность работы прибылей и определяется технологический выход годного. Для этого рассчитывается Rп и сравнивается с Ry (R – приведенная толщина прибыли или теплового узла, равная отношению объема к поверхно- сти охлаждения: R = V/F). Для сплавов, заливаемых без перегрева, Rп/Ry должно быть не менее 1,03.

Приближенный технологический выход годного (ТВГ) определяется по

формуле

ТВГ =	Vо		×100 =			Vо	×100	%	(9)
	V +V −V			(1− ε	V	) × (V +V )
	о п	р				о п

где Vo – объем отливки, м3; Vp – объем усадочной раковины, м3.

Полученный ТВГ сравнивается с нормируемым для подобных отливок. В большинстве случаев при литье цветных сплавов в песчано-глинистые формы эта величина составляет 45-70 %. При заниженных значениях ТВГ принимается решение об использовании какого-либо способа повышения эф- фективности работы прибылей.

Метод расчета прибылей для зубчатых колес и венцов. Расчет прибы-

лей ведут по второй типовой схеме питания (рис. 174) [7]. Величину подпри-

быльного пополнения рассчитывают в зависимости от диаметра окружности Д, вписанной в питаемый узел, и толщины обода А.

Пополнение а, необходимое для определения размера Д, принимается равным 0,2А.

Ширина основания прибыли определяется суммой размера диаметра Д

282

и К, где К составляет 0,3Н. Величину Н находят в результате построения.

По внутреннему диаметру ступицы подприбыльное пополнение опре- деляют по методу вписанных окружностей, основанному на правиле управ- ляемого направленного затвердевания. При малом внутреннем диаметре сту- пицы иногда бывает целесообразно отверстие в ступице не выполнять. Под-

вод металла производится под прибыль сифоном в ступицу и обод в деталях с наружным диаметром более 1200 мм или только в обод при диаметре колеса менее 1200 мм.

Рис. 174. Эскиз конструирования прибыли на зубчатом колесе:

1 – контур закрытой прибыли; 2 – контур открытой прибыли; 3 – грязесборник

Упрощенный метод расчета прибыли (рис. 175) на ободе зубчатых ко- лес разработан и применяется на Уралмашзаводе (табл. 70).

Метод расчета фланцевых прибылей. Технологические пополнения на-

значают по толщине и внешнему контуру механически необрабатываемой поверхности фланцев. Эти пополнения не тождественны припуску на меха- ническую обработку. Расчет фланцевых прибылей (рис. 176) на детали типа тройников, патрубков, колен производится согласно табл. 71.

Метод расчета прибылей для отливок из цветных сплавов. Для расчета площади поперечного сечения прибыли предлагается упрощенный метод рас- чета по отношению диаметра прибыли Дп к диаметру окружности, вписанной в питаемый узел отливки Ду (метод Б.Б. Гуляева):

для компактных узлов

Дп	=	1,05 ÷1,15	;	(10)
Ду		l

для узлов со среднеразвитой поверхностью

283

Дп	=	1,15 ÷1,50	;	(11)
Ду		l

Рис. 175. Эскизы прибылей на ободе зубчатых колес:

а– диск, выполненный под углом; б – однодисковое колесо;

в– двухдисковое колесо; г – трехдисковое колесо

для узлов с очень развитыми поверхностями

Дп	=	1,50	;	(12)
Ду		l
				284

где Дп – диаметр прибыли; Ду – диаметр питаемого узла.

	Размеры, необходимые для построения прибылей					Таблица 70
	на ободе зубчатого колеса, по данным Уралмашзавода
Тип зубчатого			Размер, мм				Выход
колеса	в	В	Нп	R	относительная		годного,
					протяженность		%
					прибылей, %
Диск, выпол-
ненный под	1,4Д	(1,8-2,0)Д	(0,90-1,10)А	1,15Д	35-42		60-67
углом
(рис. 175, а)
Однодисковое
колесо	1,3Д	(1,6-1,8)Д	(0,90-1,10)А	1,15Д	35-42		60-67
(рис. 175, б)
Двухдисковое
колесо	-	(2,5-3,3)δ	(0,70-0,85)А	-	38-42		61-69
(рис. 175, в)
Трехдисковое
колесо	(1,6-1,8)Д	(2,0-2,8)Д	(0,60-0,75)А	-	38-42		61-69
(рис. 175, г)

Примечание. Построение прибылей производится с учетом следующих условий: для однодисковых зубчатых колес с тонким ободом (Д≤60 мм) высотой до 100 мм и диаметром до 600 мм принимается Нп=(1,4-1,5)А; L=22-50 % (при отсутствии ребер жесткости диска ставится только одна прибыль, принимая L=22-30%); для двух-трехдисковых зубчатых ко- лес с толщиной обода δ>70 мм и высотой примерно 200 мм принимают Нп=А. Необходимо проверить, чтобы отъемная часть закрытой прибыли вместе с хвостовиком свободно из- влекалась из формы.

Размеры для построения фланцевых прибылей			Таблица 71
Наименование основных разме-	Значение основных величин при отношениях
ров	Н/b<1,3		Н/b≥1,3
Напуск на фланец	исключается		δ=0,05Д
Охват фланца (по хорде)	L=0,8Д		L=(0,6-0,65)Д
Высота прибыли	Нп=0,4Д		Нп=0,5Д
Угол перехода шейки прибыли	α=60о		α=60о
Боковой конус прибыли	α1=Нп/10		α1=Нп/10
Приращение толщины прибыли	С=0,4в		С=0,4в
			С1=0,05Д+0,4в

Отношения берутся тем больше, чем больше отношение длины питае- мого узла к его толщине.

Высота прибыли Нп=(1,0-1,5)Дп. Форма прибылей аналогична прибы- лям для стальных отливок. Применяется прибыль прямого и бокового дейст-

285

вия. Наиболее эффективны прибыли прямого действия. В отливках с явно выраженными тепловыми узлами прибыли располагают над ними.

Рис. 176. Эскизы фланцевых прибылей

Метод расчета питающих бобышек. Питающие бобышки применяют-

ся для питания чугунных отливок, имеющих местные узлы диаметром впи- санной окружности более 30 мм.

Конструкция питающей бобышки и подвод металла показаны на рис. 177.

При расчете питающей бобышки определяют ее диаметр Дбоб и высоту

Н (рис. 177): Дбоб≥1,2 Дузла; Н=(1,2-1,4)Дбоб.

Сечение шлакоуловителя находят по соотношению

Fшл = 1,8Fпит .

(13)

Размеры в и h подбираются в зависимости от величины Fшл.

При питании от одной бобышки нескольких отливок сечение бобышки следует увеличить на 25-40 %. Размеры питающих бобышек приведены в табл. 72.

В зависимости от расположения отливки в форме шлакоуловитель мо-

286

жет быть выполнен в нижней или в верхней полуформе (рис. 178).

Рис. 177. Эскиз питающей бобышки и подвод металла:

1 – шлаковик; 2 – стояк; 3 – питатель; 4 – питающая бобышка; 5 – шлакоуловитель бобышки; 6 – узел, нуждающийся в питании; 7 – отливка

		Размеры питающих бобышек, мм							Таблица 72
Дузла	Исполнение	Дбоб	Н	d	d1	h	h1	К		L
35-45	I	60	75	50	40	18	-	4		50
	II					-	30,0
46-55	I	75	100	65	40	20	-	4		60
	II					-	37,5
56-70	I	90	120	75	50	28	-	5		80
	II					-	45,0
71-85	I	110	140	95	60	33	-	5		90
	II					-	55,0
86-100	I	130	165	110	60	40	-	5		100
	II					-	65,0
101-115	I	150	200	130	80	48	-	7		120
	II					-	75,0
116-130	I	180	220	160	80	55	-	7		150
	II					-	90,0
131-150	I	200	250	180	100	62	-	7		180
	II					-	100

287

Метод расчета выпоров простых и бутылочных. В конструкции про-

стые выпоры делятся на отводные и установленные непосредственно на тело отливки (рис. 179, 180).

Рис. 178. Конструкция питающих бобышек

Рис. 179. Выпор отводной конструкции

Рис. 180. Выпор щелевой конструкции

Выпоры, установленные непосредственно на тело отливки, могут быть круглого и прямоугольного сечения (щелевые). Последние чаще применяются при изготовлении тонкостенных отливок.

Площадь суммарного сечения всех поставленных на отливку выпоров определяют по формуле

SFвып ³ 1,3SFст ,

(14)

288

где ΣFвып – площадь суммарного сечения выпоров; ΣFст – площадь суммарно- го сечения стояков.

Площадь сечения отвода для выпора должны быть не менее площади сечения выпора.

Рекомендуемые размеры простых выпоров приведены в табл. 73.

		Рекомендуемые размеры простых выпоров					Таблица 73
Площадь	Размеры выпора круглого и				Сечение	Масса	Примечание
сечения вы-	прямоугольного сечения, мм				отвода,	выпора,
пора, мм2	d	a×b	H	К	мм	кг
490	25	10×50	300	30	25×19	1,3
706	30	13×55		30	30×24	2,3	Уклон на мо-
962	35	15×65		35	35×27	3,6
1257	40	17×75		40	40×32	4,4	дели выпора
1963	50	20×100	400	50	50×39	6,6	принимать
2827	60	25×115		60	60×47	8,6	1:20
3848	70	30×130	450	60	70×54	14,3
5027	80	35×145		60	80×63	18,4

Контрольные вопросы.

1.Как определяется формы и размеры прибыли?

2.Условия получения отливки без усадочных раковин.

3.Какие виды усадки знаете?

4.Как компенсируют усадку?

5.Что такое легкоотделяемая прибыль?

6.Опишите конструкцию прибылей с экзотермическими вставками.

7.Какова роль прибылей в формировании отливки?

8.Прибыль установлена сверху. Как влияет на возможность появления

усадочных раковин продолжительность заливки при подводе металла снизу и сверху (под прибыль)?

9.Какие дефекты образуются при отсутствии прибыли?

10.Как влияет внешнее давление на формирование отливок без раковин, усадочных пор?

ЛЕКЦИЯ 27.

ТЕМА: ЛИТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ

План лекции

1.Назначение и виды литниковых систем.

2.Элементы литниковых систем и требования, предъявляемые к ним.

289

3. Способы подвода металла в форму.

Назначение литниковой системы, ее элементы.

Литниковой системой называется совокупность каналов, назначением которых является подвод металла в форму и задержание шлака и неметалли- ческих включений, попавших в металл.

На рис. 181 приведена схема построения литниковой системы. Элемен- ты литниковой системы следующие: литниковая воронка 1, стояк 2, литнико- вый ход (шлакоуловитель) 3 и питатель 4. Литниковая воронка является рас- ширением верхней части стояка в форме, она предназначается для приема ме- талла из ковша и направления его в стояк. В большинстве случаев литниковая воронка выполняется отдельно и ставится на поверхность формы над стоя- ком.

Стояк – вертикальный канал в форме, соединяющий литниковую во- ронку со шлакоуловителем. С целью удобства его выполнения, а также обес- печения плавности заливки формы металлом делается он с некоторой конус- ностью книзу. Это обеспечивает получение замкнутой литниковой системы, так как увеличивается его площадь кверху. Большой его уклон излишен, по- скольку увеличивает расход металла. При заливке формы через носок ковша средний уклон стояка принимается равным 18', что дает

D − d = tgα = 0,005 , 2h

где D – диаметр вверху; d – диаметр внизу; h – высота стояка.

Рис. 181. Нормальная литниковая система

На 100 мм высота будет D − d =1 мм.

На рис. 182, а, приведена схема конического стояка. Рекомендуемые уклоны стояков для замкнутых систем принимаются в соответствии с данны-

290