Способы подвода металла
Типы литниковых систем
Литниковопитающая система - это система каналов и элементов литейной формы, по которым расплавленный металл подводят к полости формы, заполняют ее и осуществляют питание отливки во время затвердевания. Первые две задачи выполняются литниковой системой, а третье- прибылями, обеспечивающими питание отливки и предотвращающими образование в отливках усадочных раковин.
Литниковая система должна отвечать следующим требованиям: заполнять форму металлом за определенное время, обеспечивать минимальное количество неметаллических и газовых включений в металле, создавать рациональный режим затвердевания и охлаждения отливок, иметь небольшую массу и обеспечивать удобство формовки.
Простейшая литниковая система представлена на рис. 10.
Рис. 10. Литниковая система
Основными элементами литниковой системы (рис. 10) являются: 1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – коллектор (шлакоуловитель); 4 – литники; 5 – выпор.
Литниковая чаша - предназначена для приема расплавленного металла и задержания шлака (рис. 11). Перед заливкой крупных и средних форм отверстие в чаше рекомендуется закрывать пробкой, чтобы в начале заливки чаша наполнилась расплавом. При этом более легкие шлаки газы успевают всплыть. Затем пробку вынимают, и металл поступает в полость формы. В течении всего времени заливки чаша должна быть наполнена расплавом. Заливку прерывать нельзя.
Рис. 11. Литниковая чаша с пробкой
Стояк 2 – вертикальный канал, соединяющий литниковую чашу 1 с шлакоуловителем 3, и служит для передачи расплава на другой уровень и другим элементам литниковой системы.
Шлакоуловитель 3 – это горизонтальный канал, соединяющий стояк с питателями. Располагается он обычно в верхней полуформе и имеет трапецеидальное сечение.
Питатели 4 – подводят расплав непосредственно в полость формы, и сечение их может быть различным (прямоугольным, круглым, трапецеидальным), но площадь сечения должна быть меньше толщины стенки, к которой подводятся питатели. Выпоры 5 предназначены для вывода воздуха и газов из полости формы при заливке и сигнализации о ее завершении.
Выпор 5 – это вертикальный канал, служащий для вывода газов из формы и для контроля заполнения формы расплавленным металлом.
Типы литниковых систем . При выборе конструкции литниковой системы важно выбрать место подвода питателей к отливке. При одновременном затвердевании всех частей отливки металл стремятся подвести в ее тонкие сечения, а при направленном затвердевании - в толстые. Так, например, при изготовлении основной массы отливок из серого чугуна металл подводят в тонкие места отливок, а при производстве отливок из стали – в толстые. Это связано с разной объемной усадкой у этих сплавов.
Литниковые системы подразделяются по гидродинамическому признаку на сужающиеся и расширяющиеся, а по направлению течения материала в полость формы – на верхние, боковые и нижние (сифонные).
В сужающихся литниковых системах имеет место последовательное уменьшение площадей поперечных сечений стояка, шлакоуловителя и питателей: F стояка > ∑F шлакоул. > ∑F пит. . Такие соотношения площадей поперечных сечений элементов литниковых систем находят широкое применение в производстве чугунных отливок.В расширяющихся литниковых системах узкое место чаще всего находится в нижнем сечении стояка: F стояка < ∑F шлакоул. < ∑F пит. . Расширяющиеся литниковые системы применяются при изготовлении стальных отливок, алюминиевых, магниевых легкоокисляющихся сплавов.
Конструкций литниковых систем много и для каждой отливки она своя. Для начального изучения большинство их можно склассифицировать в четыре группы, рис. 12:
– верхние литниковые системы, с подводом металла в верхнюю часть отливки с верхним (рис. 12, а), боковым (рис. 12, б) подводом и дождевая литниковая система (рис. 12, в); г – литниковая система по разъему формы с боковым подводом металла; такие литниковые системы применяются часто, в том числе при машинном изготовлении форм;
– нижние литниковые системы с боковым (рис. 12, д) и сифонным (рис. 12, е) подводом металла в форму;
Как показывает практика, обычные литниковые системы в современном исполнении позволяют произвести окончательное формообразование готового изделия с четкими контурами. В некоторых случаях используются специальные конструкции, когда металл проходит длительную и сложную трансформацию. Такие агрегаты оснащены круговым коллектором, улучшающим условия заполнения.
Боковые модификации
Боковые литниковые системы оснащены питателями, которые располагаются под прямым углом к входному литнику. Такой тип часто используется в формах с одним и несколькими рабочими гнездами .
Питатель при подходе к рабочей полости имеет уменьшенную толщину, агрегирует с впускным элементом, сечение которого влияет на количество проходящего метала по полости формы. В питателях бокового типа сырье перемещается по плоскости разъема с последующим заполнением нижней части рабочей камеры. При этом происходит блокирование вентиляционных каналов, что затрудняет удаление воздуха. В связи с этим боковые литниковые системы наиболее эффективны при изготовлении неглубоких заготовок.
Если переместить полость в подвижную часть агрегата, поступающий под давлением металл также будет препятствовать удалению воздушных пузырьков из глубины. Стоит отметить, что при литье деталей с большими центральными стержнями, расположенными перпендикулярно, возможно появление ряда дефектов.
Особенности работы бокового литника
Размещение бокового питателя по касательной линии позволяет нивелировать лобовой удар и завихрения. Отливка имеет широкий элемент, который установлен перпендикулярно стержню, а также присутствуют крупные воздушные подключения. В итоге отсутствует воздушная пористость и встречные струи.
С касательными литниками наиболее качественно получается кольцевое литье, при условии, что ширина детали соразмерна с аналогичным показателем рабочего элемента. Нерационально использовать подобный механизм при отливе кольцевых заготовок со ступенчатым диаметром и сплошных деталей. Связано это с тем, что при вращении металла он завихряется, а это негативно влияет на заполнение центральной части, образуя в ней пробелы. Для решения проблемы применяют литник с более широким диаметром.
Расчет литниковой системы требует учета ширины впускного коллектора и его размещения. Эти факторы влияют на качество отливки. Стоит отметить, что при расположении литника возле широкой части заготовки металл будет поступать широкой струей , завихряясь и преждевременно заполняя вентиляционные гнезда . Если система смонтирована с узкой стороны детали, сырье будет течь по стенкам без существенного завихрения.
Литниковые системы центрального типа
Центральные вариации применяются для отливки плоских заготовок, у которых предусмотрено свободное центральное поле (рамы, кольца). Также они используются для выпуска коробчатых и цилиндрических деталей с открытой центральной полостью.
Подобная особенность конструкции позволяет смонтировать ходовой литник по центру оси с торцовой стороны. При этом может использоваться несколько питателей. Центральные отверстия применяются при производстве деталей с полостями, днище которых имеет отверстие. Через него пропускается стержень, трансформирующийся в рассекатель. Этот элемент может проходить строго по центру или со смещением, что дает возможность поместить форму в полости несимметрично к ходовому элементу.
Среди преимуществ центральных литниковых систем для литья под давлением отмечается следующее:
- Имеется возможность заполнения рабочей полости несколькими питателями без образования встречных струй металла.
- Конструкция имеет одинаковый температурный режим всех рабочих поверхностей, что обеспечивает исключение деформаций поверхности.
- Гарантируется существенное сокращение пути металла без добавочной струи из камеры сжатия.
- Обеспечивается равное направление поступления металла и извлечения воздуха.
Для корректной работы агрегата и устранения завихрений струя должна направляться параллельно центровому стержню и стенкам формы.
Применение центральных литников
Рассматриваемые приспособления применяются исключительно в формах с одним рабочим гнездом. Отливка тонкостенных заготовок требует монтажа нескольких питателей. Для работы с толстостенной деталью и слабой обтекаемостью достаточно будет одного элемента. Он устанавливается по касательной с впускным отсеком, что позволяет при поступлении металла с одной стороны максимально убрать воздушные примеси.
Обработка крупных заготовок коробчатой и корпусной конфигурации проводится с применением нескольких питателей центрального типа. Это позволяет обеспечить питание всех отдаленных участков рабочей полости, а также исключить возникновение сплошной струи, вызывающей расслаивание сырья. Суммарное значение питателей увеличивается, а плюсы центральной литьевой формы проявляются, если сечение входного элемента будет превышено настолько, чтобы обеспечить питание рабочей полости без возникновения перебоев струи жидкого металла на каждом питателе.
Прямые питатели
Центральные питатели без рассекателей используются для отливки конструкций, конфигурация которых не позволяет установку боковых аналогов. В данном случае элементы литниковой системы монтируются непосредственно на деталь, служат также в качестве питателя. Прямые модификации резонно применять для отлива толстостенных компактных заготовок, которые обрабатываются при малых скоростях питателями большого сечения.
Заполнение при работе в таких условиях не представляет особых трудностей. Основной упор делается на уплотнение металла итоговым давлением. Оптимальные результаты в процессе получаются тогда, когда нагрузка на сырье не убирается до периода открытия рабочей формы (камеры прессованного типа).
Модели с круговым коллектором
Подобные литниковые системы для стальных отливок применяются при невозможности обеспечения одним питателем достаточного заполнения всех удаленных частей рабочей камеры . Основное предназначение агрегата заключается в синхронном подводе металла по всем периферическим отсекам, после чего сырье попадает в трудно питаемые точки при помощи нескольких впускных элементов .
Такая конструкция уместна при наличии удаленных частей от литника, которые не вписываются в стандартные габаритные размеры . Кроме того, подобная конфигурация подходит для отливки решетчатых заготовок, которые при изготовлении встречают препятствия в связи с тонкостенной конструкцией. Особенно это важно, если возле отдаленных отсеков установлены стержни. При отливе решетки встреча двух струй в узких гнездах практически не испытывает вихревых препятствий, в отличие от аналогичного процесса в полостях большого объема .
Эксплуатация
Системы литья с круговым коллектором применяются для обработки зубчатых небольших колес с тонкими стенами, которые имеют широкий шаг и трибок . К каждому зубцу от коллектора подводятся питатели с малым сечением и толщиной около 0,5 мм.
Использование направленных питателей дает возможность вытеснить воздух из металла даже в труднодоступных и слабовентилируемых местах. Они оптимально подходят для выплавки заготовок коробчатой и корпусной конфигурации. Конструкция позволяет избежать возникновения лобовых ударов и излишнего завихрения.
Пресс-форма
Данный элемент литейного производства представляет собой сложное устройство для получения металлических, полимерных и резиновых изделий разных форм. Агрегат служит для литья разнообразной продукции под давлением от литьевых машин. Пресс-форма может быть нескольких типов:
- Механического типа.
- Полуавтомат или автомат.
- Стационарного и съемного монтажа.
- С горизонтальными и вертикальными плоскостями разъема .
Узел включает в себя неподвижную матрицу и активную часть. Формирующие полости этих деталей сконструированы обратным способом, что позволяет обеспечить требуемый отпечаток заготовки. Подвод сырья производится посредством литниковой системы, а регулировка температуры осуществляется при помощи воды, циркулирующей в контуре охлаждения.
Короткий путь http://bibt.ru <<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>
Литниковая система
Литниковая система состоит из следующих элементов (рис. 55): литниковой чаши 1, стояка 2, коллектора или шлакоуловителя 3, питателей 4, выпора 5 и прибыли 6.
Рис. 55.
Литниковую чашу устраивают для приема металла из ковша и направления его в стояк. Литниковая чаша уменьшает силу удара струи жидкого металла о форму, обеспечив более равномерное питание формы, и задерживает шлак, всплывающий на поверхность металла в этой чаше.
Для лучшего удержания шлака при отливке ответственных Деталей в литниковой чаше делают перегородку, не доходящую до дна чаши, или ставят фильтровальные сетки.
Стояк — это вертикальный канал, по которому металл поступает в коллектор (шлакоуловитель). По последнему металл растекается к питателям, непосредственно соединяющим коллектор с полостями формы.
В верхних частях отливки устраивают выпора, через которые выходит воздух при заполнении формы жидким металлом. В больших формах делают несколько выпоров.
По мере остывания объем металла, залитого в форму, уменьшается. Функции выпоров при больших размерах их поперечного сечения — дополнять формы жидким металлом в процессе остывания отливки.
В этом случае устраняется возможность появления в отливке усадочных раковин, что особенно важно при литье сплавов, имеющих большую усадку, таких, как сталь, бронза и другие сплавы. В этих случаях вместо выпоров устраивают прибыли — особые придатки с большими размерами сечений. В некоторых случаях нельзя предупредить появление усадочных раковин в местах переходов от тонких стенок к толстым путем применения прибылей. Тогда устанавливают холодильники — металлические вкладыши для ускорения затвердевания соответствующих частей отливки.
Размеры элементов литниковой системы зависят от размеров формы, рода заливаемого металла и других факторов. Поэтому литниковую систему заранее рассчитывают.
Литниковая система заливается металлом, который в ней застывает. Литники, выпора и другие элементы литниковой системы отделяют от отливки в обрубном отделении, а места отломов, отпилов и другие неровности зачищают в очистном отделении литейного цеха.
При получении фасонных отливок литейную форму, как правило, заполняют расплавом через специальные каналы, называемые литниковой системой. В общем случае литниковая система состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, шлаковика-коллектора 3, литников 4 и шлаковыпоров 5 (рис. 11). Литники - это каналы, непосредственно примыкающие к отливке 6; их часто называют питателями. Однако термином «питание» в литейном производстве обозначают процесс заполнения усадочных раковин и пор в отливке, возникающих при затвердевании Для этого служат специальные полости - прибыли. Поэтому правильнее называть каналы, через которые металл поступает непосредственно в форму, литниками.Литниковая система необходима для того, чтобы обеспечить спокойное, без вспенивания и разбрызгивания поступление металла в форму, не допускать в форму частиц оксидов, флюсов, шлака, создать такие тепловые условия в форме, при которых в процессе затвердевания отливки в ней не возникали бы усадочные раковины, рыхлоты, пористость.
Литниковая чаша. Первая струя металла непосредственно из ковша поступает в чашу. Этот металл наиболее загрязнен оксидами, шлаком, флюсами. При попадании в чашу скоростной напор в металле гасится, и заполнение формы происходит уже под напором, определяемым уровнем металла в чаше, а не под действием всей высоты струи, начиная от ковша. Чашу следует заполнить в первый же момент заливки и держать полной до конца заполнения формы Струю металла не направляют в отверстие стояка, льют всегда в противоположный конец чаши. Благодаря этому металл дольше находится в чаше, и за это время частицы загрязнений могут всплыть на поверхность.
В тех случаях, когда нет необходимости тщательно очищать расплав или нежелательно снижать его температуру, применяют не чашу, а воронку - расширение в верхней части стояка.
Стояк. Из чаши металл попадает в стояк - вертикальный канал чаще всего круглогосечения.
Обычно ради удобства формовки стояки делают суженными книзу.
Очень важным является вопрос заполнения стояка на выходе из чаши. Если выходное отверстие в чаше меньше, чем примыкающее сечение стояка, то струя металла будет свободно падать вниз и стояк будет заполняться по мере подъема уровня расплава. При частичном заполнении стояка линейная скорость истечения металла из него в полость формы будет малой.
Однако в самом стояке может происходить захват воздуха, разбрызгивание и окисление струи расплава.
Если стояк заполнен целиком, окисление металла непосредственно в этом канале значительно уменьшается Однако в шлаковик из стояка расплав попадает с большой линейной скоростью, которая определяется высотой столба металла от нижнего сечения стояка до уровня металла в чаше. Это вызывает значительное перемешивание и окисление металла в шлаковике. Особенно опасен в этих условиях начальный этап заполнения Первый поток металла, попавший в заполненный стояк, движется с большой скоростью Увеличение скорости первого потока металла является результатом своеобразного гидравлического удара в момент заполнения суживающегося канала, вызывающего резкий выброс металла в шлаковик.
Шлаковик. Этот канал называют также коллектором Основное назначение шлаковика - задерживать частицы шлака, флюса, футеровки, пленки окислов и других взвешенных включений, которыми загрязнен расплав. При достаточно малой скорости потока расплава загрязнения, как более легкие, постепенно всплывают и скапливаются вверху. Расплав в нижней части шлаковика оказывается свободным от загрязнений, и именно отсюда он отводится в литники и далее в отливку. Следовательно, в шлаковике расплав должен течь как можно медленнее, поэтому сечение шлаковика должно быть достаточно большим. Необходимо, чтобы высота шлаковика была такой, чтобы задержанные загрязнения занимали лишь верхнюю часть его, а внизу находился чистый расплав. Для более надежного удержания шлака устанавливают так называемые шлаковыпоры (5 на рис. 11). Их обычно располагают в глухих торцах шлаковика. Иногда шлаковыпоры устанавливают над входом литника в шлаковик. Большая высота, создаваемая шлаковыпором, дает возможность отвести загрязнения дальше от входа в литник.
Чтобы в шлаковике надежно задерживались инородные частицы, необходима возможно меньшая линейная скорость движения расплава. Это наглядно видно на рис 12. Пусть инородная частица оказалась на самом дне шлаковика 2 под стояком 1. Расстояние до входа в литник 3 равно х, высота шлаковика h. Скорость всплывания частицы v2 есть величина постоянная для данного металла, размера и формы частицы. Скорость потока v1 можно менять, изменяя величину и форму чаши, стояка, шлаковика и литников. Очевидно, частица, двигаясь в потоке, пройдет расстояние х за время т = x/v1. За это же время частица всплывает вверх на расстояние у = v2т = xv2/v1. Чем больше y, тем выше окажется частица над литником, тем меньше вероятность, что ее занесет потоком металла в литник и далее в отливку. Величина yтем больше, чем меньше v1 и больше v2. Следовательно, снижение скорости потока - уменьшение v2 - обеспечивает лучшее отделение загрязнений. Увеличение х - расстояния вдоль шлаковика до входа в литник - влияет так же. Однако слишком сильно увеличивать х нецелесообразно; когда y станет равным h, т. е. когда частица окончательно всплывет, дальнейшее увеличение х уже не будет улучшать условий отшлакования. Расчетное определение соотношения h и х почти невозможно, так как имеется слишком много неизвестных величин (размеры и форма инородных частиц и закономерности их движения в расплаве). Поэтому на практике пользуются опытными данными и справочными материалами. Однако проделанный простейший анализ показал, что литник не должен находиться непосредственно под стояком. Только когда литник расположен на некотором расстоянии от стояка, возможно всплывание и удержание инородных частиц.
Поскольку в шлаковике желательна наименьшая скорость потока, он не должен сразу заполняться первыми потоками расплава. Если шлаковик заполняется сразу, то скорость в нем определяется большим напором, зависящим от степени заполнения стояка и чаши. Если же шлаковик не заполняется первыми потоками расплава, линейная скорость течения в нем оказывается значительно меньшей. Чтобы обеспечить незаполнение стояка на первых порах, обычно площадь поперечного сечения шлаковика делают значительно больше, чем площадь поперечного сечения стояка.
Для удержания взвешенных в металле частиц в литниковой системе иногда устанавливают фильтрующие сетки. Чаще всего сетки размещают в шлаковике. Размер отверстий в сетках составляет 0,5-3 мм. Действие таких сеток весьма своеобразно. Они задерживают взвешенные частицы не только механически. Сетки действуют как гидравлические сопротивления-диафрагмы, создающие после себя в потоке зону вихрей. Эти вихри возникают из-за турбулентного характера течения после сетки, создающего участки с пониженным давлением. Взвешенные частицы захватываются вихрями и удерживаются в них. Действие сеток в этом отношении подобно действию снегозащитных лесных полос или щитов вдоль дорог. Как известно, снег скапливается не перед полосой или щитами, а за ними по направлению ветра.
Литники. По литникам-питателям расплав поступает непосредственно в форму. Первые потоки металла, попадающие в литниковую систему, оказываются в наибольшей степени загрязненными оксидами, флюсом и шлаком. Это объясняется тем, что удержание инородных включений и в литниковой чаше, и в шлаковике возможно лишь после частичного их заполнения. Поэтому нельзя допустить, чтобы первые потоки расплава сразу попали в литники и оттуда в форму. Это достигается, как уже отмечалось, незаполнением шлаковика в начале заливки и, кроме того, обеспечивается малой высотой литников, которым часто придают форму горизонтально расположенной щели. Из-за малой высоты литников расплав может затечь в них лишь после того, как высота расплава в шлаковике достигнет определенного уровня. Затеканию расплава в литники препятствуют поверхностные силы, поскольку расплав не смачивает литейную форму. Расчеты показывают, например что для затекания алюминиевого расплава, имеющего прочность поверхностного слоя 1000 мН/м, в щель толщиной 5 мм необходимо давление, создаваемое столбом расплава высотой 16 мм.
Линейная скорость движения расплава в литниках и особенно на выходе из них в полость формы во избежание разбрызгивания должна быть незначительной. Для этого поперечные сечения литников должны быть достаточно большими. Поскольку желательна небольшая высота литников, приходится увеличивать ширину их поперечного сечения. Именно по этой причине литники имеют форму узкой и широкой щели.
Как уже отмечалось, назначение литниковой системы состоит в том, чтобы обеспечить спокойное поступление расплава в отливку. Поэтому место подвода литников к отливке необходимо выбирать очень осмотрительно. Очевидно, наиболее спокойное поступление расплава будет наблюдаться, если литники подведены в самую нижнюю часть формы. В этом случае не будет свободно падающих струй в полости формы. Заполнение будет идти в результате постепенного повышения уровня расплава без разбрызгивания и захвата окисных пленок, образующихся на открытой поверхности расплава. Иногда такой способ заполнения формы называют «сифонным». Это определение неверно, так как в этом случае никакого сифона нет.
Необходимо иметь в виду, что литники оказывают очень большое действие на ход и характер затвердевания отливки. Участок отливки, к которому подведены литники, затвердевает медленнее, чем более удаленные ее части. Через литник протекает весь расплав, заполняющий форму. Из-за этого форма около литников разогревается и последующее охлаждение и затвердевание замедляются. Это обстоятельство вынуждает решать вопрос о месте подвода литников к отливке, учитывая не только спокойное заполнение, но и обеспечение нужного хода затвердевания отливки Из-за того, что подавляющее большинство технических сплавов при кристаллизации уменьшается в объеме, в отливках могут возникать пустоты усадочного происхождения. Они появляются в тех местах отливки, где затвердевание шло в последнюю очередь. Следовательно, местный разогрев формы, создаваемый литниками, может вызвать появление на этих участках усадочных пустот. Очевидно, что подвод литников в нижнюю часть отливки (по положению при заливке) обеспечивает наилучшие условия заполнения формы, но неблагоприятен для процесса затвердевания отливки. Последовательное и направленное затвердевание отливки без образования усадочных пустот наиболее легко достигается, если оно проходит снизу вверх. Поэтому подвод литников в верхнюю часть формы дает возможность создать наилучшие условия для получения плотной отливки, однако условия заполнения в этом случае будут совершенно неудовлетворительными. По этим причинам приходится искать компромиссные решения и подводить литники так, чтобы удовлетворить условиям, которые в каждом конкретном случае являются более важными.
В зависимости от соотношения площадей поперечных сечений каналов литниковые системы могут быть сужающимися или расширяющимися В сужающихся литниковых системах соблюдается следующее соотношение площадей поперечных сечений каналов. Fст≥Fщл≥ΣFлитн, где Fст, Fщл, ΣFлитн - площади поперечных сечений стояка, шлаковика и литников (одного или нескольких) соответственно (рис. 13). Сужающиеся системы заполняются первыми потоками расплава В этих системах линейная скорость истечения расплава из литников определяется напором, измеряемым разностью высот от уровня расплава в чаше до литников. В расширяющихся литниковых системах соблюдается обратное соотношение площадей поперечных сечений каналов - Fст≤Fщл≤ΣFлитн (рис. 13, б).
Основное достоинство расширяющихся литниковых систем состоит в том, что в первые моменты заливки расплав из литников вытекает в полость литейной формы с малой линейной скоростью, определяемой уровнем расплава в незаполненном шлаковике. Сужающиеся литниковые системы раньше широко применялись для чугунного литья. Когда началось освоение фасонного литья из алюминиевых сплавов, оказалось, что строить литниковые системы по аналогии с системами для чугунного литья совершенно невозможно из-за интенсивного окисления и захвата окисных пленок. Поэтому были разработаны иные принципы создания литниковых систем - с расширяющимися каналами. В настоящее время во всех случаях для отливок из алюминиевых, магниевых и медных сплавов применяют расширяющиеся литниковые системы. В последнее время такие системы успешно используют для ответственного чугунного литья.
Размеры каналов литниковых систем определяют путем расчетов. В расчетных формулах имеется ряд эмпирических коэффициентов, поскольку невозможно полностью описать движение расплава при заполнении литейной формы строгими аналитическими формулами. Расчетные формулы основаны на уравнении. Бернулли и условии постоянства расхода.
В зависимости от величины, конфигурации и материала отливаемого изделия литниковая система в форме может быть горизонтальной, верхней, дождевой, сифонной и ярусной. Рассмотрим несколько типов литниковых систем, применяемых при литье художественных и архитектурных изделий.
Горизонтальная литниковая система (рис. 3.47, а) с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости, обеспечивает подвод металла в полость формы по ее разъему. Такая литниковая система имеет все основные элементы и применяется в формах, заливаемых в сыром виде с глубиной полости в нижней опоке до 200 мм. Тонкостенные ажурные отливки (вазы, блюда, тарелки, кронштейны) при незначительной толщине стенок имеют сложную поверхность. Качественно заполнить литейные формы таких изделий через литниковую систему с горизонтально расположенным питателем с одной стороны полости формы не удается, так как расплав в тонком сечении полости формы быстро охлаждается и не заполняет ее полностью. В таких случаях для заливки применяют горизонтальную литниковую систему с большим числом питателей, расположенных по разъему полости (рис. 3.47, б). Для этого вокруг нее в верхней полуформе вырезают шлакоуловитель с треугольным сечением, а под ним, в нижней полуформе вокруг полости формы, - необходимое число питателей. Металл, заливаемый в форму с такой литниковой системой, поступает в нее одновременно в нескольких местах. При этом он не успевает охлаждаться и хорошо заполняет мельчайшие углубления и выступы сложной поверхности полости.
Сифонная литниковая система (рис. 3.47, в) - горизонтальная или вертикальная - обеспечивает подачу расплавленного металла в полость формы снизу. Такая система исключает возможность разрушения нижних поверхностей полости формы, разбрызгивания металла при падении его струи на дно формы. Отдельные капли металла плохо сплавляются с общей массой его и образуют в отливке включения (корольки). Литейные формы статуэток, имеющих значительную высоту при малых поперечных размерах, заливают обычно в вертикальном положении. В полость таких форм металл поступает снизу (по стояку до дна формы), а затем по горизонтальному питателю проходит в полость формы и под давлением в стояке постепенно заполняет ее до верха.
Рис. 3.47.
Верхняя литниковая система (рис. 3.47, г) обеспечивает подачу металла в полость формы сверху. В небольших формах ажурного литья стояк верхней литниковой системы делают в виде щели в полость формы сверху, поэтому ее часто называют щелевой литниковой системой. Такая литниковая система удобна тем, что ее можно ставить в центре полости формы, откуда металл равномерно растекается во все ее части. Кроме того, применение вертикальной литниковой системы в формах тонкостенного литья удобно тем, что сечение щелевого стояка не превышает толщины отливки, поэтому стояк легко отламывается, не разрушая стенки отливки и не оставляя большого следа на ее поверхности.
Ярусная литниковая система - вертикальная литниковая система - обеспечивает подачу металла в полость формы на нескольких уровнях ее высоты. Сифонная литниковая система обеспечивает спокойное последовательное заполнение формы, в то же время имеет существенный недостаток при литье тонкостенных художественных отливок. Металл в такой форме, поднимаясь снизу вверх, встречаясь с холодными стенками формы, быстро охлаждается, плохо заполняет верхнюю часть полости формы и не дает резкого рельефа поверхности отливки. Такой недостаток можно устранить, если несколько изменить устройство сифонной литниковой системы, снабдив ее дополнительными питателями по высоте формы. При ярусной литниковой системе первая порция металла, попавшая в форму в начале заливки, успев несколько остыть, разогревается порцией горячего металла, поступившего на уровне первого дополнительного питателя.
То же самое произойдет, когда форма заполнится до второго питателя. Таким образом, верхний холодный слой металла в форме подогревается порциями горячего, поступающего из ярусных питателей. При этом происходит некоторое выравнивание температуры металла в полости формы, обеспечивающее получение одинаковой резкости рельефа поверхности отливки во всех ее частях.
В литейных формах статуэток и бюстов при сифонной и ярусной литниковой системе устройство шлакоуловителя не представляется возможным. В таких формах шлак при заливке удерживается в литниковой чаше, которая должна иметь достаточные размеры и соответствующую конструкцию, обеспечивающие всплывание шлаковых частиц при заливке.
При использовании небольших литниковых чаш (воронок) этому способствует специально изготовленная из стержневой смеси и высушенная фильтровальная сетка, вставленная в дно воронки. Если в воронке есть фильтровальная сетка, металл тормозится в ней и заполняет воронку. Шлак и грязь всплывают на поверхность металла и остаются здесь до окончания заливки.
