Расчет элементов литниковой системы
Литниковой системой называется система каналов, по которым металл заполняет форму.
Основными элементами литниковой системы являются (рис. 9): 1 – литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 - выпор.
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.
 Рис. 9. Элементы литниковой системы (на примере фланца чугунного): 1 - литниковая чаша, 2 – стояк, 3 – шлакоуловитель, 4 - питатель, 5 – выпор; 6 - отливка |
Площадь наименьшего сечения Fнс находят по формуле:
где Q – масса металла, прошедшего через минимальное сечение; τ– продолжительность заливки, с; ρ – плотность металла (см. табл. П1, приложение 2), кг/м3; μ– коэффициент расхода литниковой системы, учитывающий потери на трение, для тонкостенного сложного литья μ = 0,35; Hр – расчетный напор, м; g – ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2.
Для расчета массы металла Q, необходимо вычислить объем полости литейной формы Vп, который, в первом приближении, можно принять равным объему модели отливки Vо. Рассчитать объем модели можно с помощью табл. П2 справочного приложения 2. Массу металла Q определяют по формуле:
Продолжительность заливки формы τ определяют по формуле:
 Рис. 10. Схема расчета литниковой системы: H0 – первоначальный максимальный напор, м; Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м; С – высота отливки, м |
где δ – преобладающая толщина стенок отливки, мм; S– коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки: для чугуна S=1,8; для стали – S=1,5; для медных сплавов – S=2,0; для алюминиевых сплавов - S=2,5.
Напор (рис.10) Hp зависит от способа заливки литниковой системы, положения отливки в форме и других факторов. В наших случаях при подводе металла по разъему Hp рассчитывают по формуле:
где H0 – первоначальный максимальный напор (см. рис. 10), м; Р– расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, м; С – высота отливки (по положению при заливке), м;
По площади наименьшего сечения Fнс рассчитывают площади сечения остальных элементов литниковой системы по соотношениям:
1) для чугунных отливок
Fпит. : Fшл. : Fст. = 1,0 : 1,1 : 1,2;
2) для отливок из медных сплавов
Fпит. : Fшл. : Fст. = 4,0 : 2,0 : 1,0;
3) для отливок из алюминиевых сплавов
Fпит. : Fшл. : Fст. = 5,0 : 2,5 : 1,0.
4) для остальных отливок
Fпит. : Fшл. : Fст. = 1,0 : 1,2 : 1,4;
Составление эскиза формы
По разработанным чертежам отливок, (рис. 3 и 4) вычерчивают эскизы вертикальных разрезов форм (рис. 11 и 12).
 Рис. 11 – Эскиз разреза песчаной формы для отливки стальной втулки: 1, 2 – нижняя и верхняя опоки, соответственно; 3 – выпор; 4 – литниковая чаша; 5 – стояк; 6 – полость формы; 7 – наколы; 8 – шлакоуловитель; 9 – питатель; 10 - стержень |
Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом, формируется отливка. В процессе проектирования решается ряд вопросов: установление количества отливок в форме, определение размеров формы, выбор опок, расчет литниково-питающей системы оливок, выбор формовочной и стержневой смеси, оборудования для изготовления литейной формы. Основные элементы литейной формы показаны на рис. 11и 12.
 Рис. 12. Эскиз разреза песчаной формы для отливки чугунного фланца: 1, 2 – нижняя и верхняя опоки, соответственно; 3 – литниковая чаша; 4 – стояк; 5 – шлакоуловитель; 6 – выпор; 7 – питатель; 8 – стержень; 9 - полость формы; 10 - наколы |
Литейная опока – это приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, транспортировании ее и заливке жидким металлом. Внутренние размеры опоки в свету складываются из размеров моделей отливок, литниковой системы и расстояния между моделями и стенками опоки.
Высота опок определяется высотой полумоделей и допускаемым расстоянием от них до верхней и нижней плоскостей формы. В одной опоке можно получить одновременно несколько отливок, в зависимости от их массы и размеров. Длина, ширина и высота опок зависят также от толщины стенок песчано-глинистой формы между границами опок и моделью или элементами литниковой системы. Основные размеры толщины стенок песчано-глинистой формы в зависимости от веса отливки приведены в табл. 8.
Таблица 8
Минимальные толщины стенок песчаной формы
| Масса отливки, кг | Между верхом (низом) модели и верхом (низом) опоки, мм | Между моделью или стояком и стенками опоки, мм | Между моделями и шлакоуловителем, мм |
| До 5 5 – 10 10 – 25 25 – 50 |
Полученные размеры опок округляют до ближайших размеров в большую сторону. Длина опоки может иметь размеры: 350, 400, 450, 500, (550), 600, (650), 700, (750), 800, 900, 1000 мм; ширина: 250, 300, 350, 400, 450, 500, (550), 600, (650), 700, (750), 800 мм; высота: 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 мм.
Литниковая система – это система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании. Литниковую систему выполняют в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией, которую выполняют красным цветом.