произвести расчет параметров литниковой системы

Расчет литниковой системы.

Конструкция литниковой системы зависит от сплава, размеров и конфигурации отливки.

На практике при выборе типа литниковой системы и определении сечения элементов системы для той или иной отливки используют накопленный опыт изготовления подобных отливок. Иногда после изготовления первой партии отливок появляется необходимость внесения поправок в конструкцию и размеры элементов литниковой системы.

Рассчитать литниковую систему – это значит определить сечения всех элементов, установить соотношение между ними. Расчет делают приближенно, так как явления, имеющие место в форме при заливке, сложны и многообразны, и поэтому прктически не удается учесть все факторы, влияющие на заполнение формы жидкости металлом, и свети их в строгий математический расчет. Соответствующие методы расчета литниковых систем основаны на законах гидравлики с использованием данных, полученных опытным путем.

В кокильном литье используют практически все виды литниковых систем – верхние и нижние. Для алюминиевых и магниевых сплавов широко применяются вертикально – щелевые системы.

Для магниевых сплавов такая система неприемлема.

Нижняя литниковая система обеспечивает плавное заполнение формы металлом и последовательное вытеснение воздуха и газов из полости формы. Эта система широко применяется, особенно, доя алюминиевых и магниевых сплавов.

Определяем малое сечение литниковой системы по формуле Диттера.

G- вес отливки с литниковой системой, г

— коэффициент расхода металла, зависящий от типа литниковой системы

— время заливки, с

— плотность сплава, г \

— ускорение свободного падения, см \ с

— расчетный напор металла, см.

Площадь сечения остальных элементов литниковой системы:

Cu и Al сплавы

Для Cu сплавов = 1:2,5:3,5

— Определяем оптимальную продолжительность заливки, время заполнения формы определяется по формуле А. Ф. Соболев, А. П. Дубицкого.

S- коэффициент учитывающий род сплава, тип литниковой формы и конструкции литниковой системы.

— средняя толщина стенки отливки, мм.

— масса отливки с элементами литниковой системы, литниковая система в один раз больше отливки, кг.

— количество отливок в литейной форме, шт.

— Расчетный напор металла.

— начальный напор – расстояние от верхнего уровня металла в чаще до горизонтальной оси питателей, см.

— полная высота отливки, без верхней прибыли.

— высота части отливки, находящейся выше оси питателей, см.

— Определяем размеры литниковой системы.

Соотношение площадей для Al: 2:3

— Определяем размеры стояка

Круг в сечении наиболее распространенная форма стояка.

Размер стояка снизу:

Диаметр стояка вверху:

— Рассчитываем размеры заливочной чаши:

высота чаши:

длина чаши:

угол:

— Рассчитываем размеры шлакоуловителя.

Размеры шлакоуловителя определяются после расчета его сечения.

Ширина у основания:

Ширина вверху:

Высота шлакоуловителя:

-Определяем размеры питателей:

Расчет формы

Толщина нагрева до рабочей температуры они охлаждаются медленнее, что позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать более тонкостенные отливки.

Толщина стенок кокиля зависит от толщины стенок получаемой отливки. Она выбирается по номограммам/1/.

При крупносерийном производстве отливок из алюминиевых сплавов, которые могут взаимодействовать с материалом кокиля, кокиль желательно изготовлять из чугуна. В качестве материала для изготовления кокиля отливки «Кольцо» используем чугун марки СЧ40, СЧ45, ГОСТ 1412-82

Толщину стенки кокиля выбираем по ГОСТ 21093-75 по диаграмме (стр. 134, рис. 2,32 ТЛП).

Толщина стенки от 30 до 50 мм.

Находим длину кокиля:

, где

— диаметр отливки, см

— длина питателя, см

— ширина коллектора, см

— диаметр стояка, см

Определяем ширину кокиля:

Определяем высоту кокиля:

, где

— высота отливки, см

— толщина стенки кокиля, см

Технологический процесс

Рис. 2 Литниковая система для литья в кокиль

Практическая работа №2.

Тема: выбор оборудования, составление технологического процесса и расчет литниковой системы при получении отливки способом литья под давлением.

Цель:научиться выбирать наиболее рациональное оборудование и составлять технологический процесс получения отливки литьем под давлением.

Пояснения к занятию:краткие характеристики сведения по работе, таблицы, приведенные в учебниках и методическом пособии

При выполнении задания студент должен:

Ø Классификацию оборудования используемого при литье под давлением;

Ø Устройство машины (ЛПД)

Ø Виды литниковой системы используемой при под давлением

Ø Технологический процесс литья под давлением

Ø Материалы, используемые при подготовке формы. Уметь:

Ø Выбирать рациональное оборудование

Ø Подбирать литниковую систему для заданной отливки

Ø Объяснить выбранный материал для подготовки формы.

Правила выполнения практических занятий:

Студент должен строго выполнять весь объем домашней подготовки и знать материал по данной теме. Задание выполняется индивидуально и после его выполнения студент должен представить отчет с оформлением всех пунктов задания в соответствующей последовательности.

Задание:

1) Разработать конструкцию литниковой системы для заданной отливки рассчитать камеру прессования машины ЛПД и прибыли.

2) Литниковую систему

3) Выбрать модель машины ЛПД и пресс-форму

4) Разработать чертеж отливки с указанием литниковой системы

5) Заполнить сводную технологическую карту изготовления отливки способом ЛПД.

Содержание отчета:

1) Название практического занятия

2) Теоретический материал (задание, пункт2,3)

3) Чертеж отливки с исходными данными

4) Чертеж отливки с указанием литниковой системы

5) Технологическую карту изготовления отливки

6) Расчет камеры прессования и литниковой системы

Сущность способа

Сущность способа в том, что расплав запрессовывают при давлении 1000 кгс/см³ со скоростью питания 30-100 м/с в подогретую и смазанную стальную форму, где он затвердевает.

— постоянная форма с многократным ее использованием;

— полное исключение формировочных и стержневых материалов. В случае для необходимости использования неметаллических стержней для выполнения сложных полостей применяют сплавы из солевых составов на основе хлоридов, нитридов и др. с последующим их растворением из отливки в воде;

— получение отливок с точными размерами и хорошей поверхностью;

— возможность получения тонких (до 1 мм) сечений отливок;

— высокая механизация и автоматизация процесса, обеспечивающие большую производительность;

-улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

— пресс-формы изготавливают из высоколегированных сталей сложной механической обработкой. Поверхности пресс-формы полируют. Все это приводит к высокой стоимости пресс-формы;

— как правило, отливки имеют литейные дефекты в виде газовоздушных раковин и пористости, что вызывает недоверие конструкторов к этому виду литья для ответственных деталей из-за снижения их механических и эксплуатационных свойств;

— из-за неподатливости материала пресс-форм в отливах возникают значительные внутренние напряжения, приводящие иногда к деформациям отливки и даже трещинам;

— ограничением номенклатуры отливок по их массе и особенно по габаритным размерам;

— трудность выполнения отливок со сложными внутренними полостями;

— ограничение вида материала отливки только цветными металлами. Получение отливок из черных сплавов- весьма ограничено.

Источник

РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ.

Для выбранного типа литниковой системы необходимо определить поперечное сечение стояка, коллектора, питателей. По табл. 11 необходимо выбрать соотношение поперечных сечений стояка, коллектора и питателей (Fc:Fк:Fп), в зависимости от массы отливки и применяемого сплава.

Расчет и конструирование нижней литниковой системы.

Расход расплава через рабочую полость формы при ламинарном или незначительном турбулентном течение расплава в начальной стадии заливки:

к=3.5 – коэффициент, зависящий от сложности отливки, по данной классификации отливка – простая, подвод металла к нижней части рабочей полости.

Средняя фактическая скорость течения расплава в форме для отливок, заливаемых при постоянном напоре для данной классификации:

Минимально допустимое значение скорости течения расплава в форме определяется по формуле Галдина:

,

— высота отливки, см;

— толщина стенки отливки, см;

— температура заливки сплава, °С.

Из условия V_ф ≥ V_{ф min} следует, что максимально допустимый расход оптимален и выбран правильно.

Расчет стояков.

В зависимости от массы отливки и ее высоты определяем размер стояка по табл. 11 [5] =12 мм, тогда площадь стояка =113 мм .

Максимально допустимый расход металла обеспечивается суммарной площадью поперечных сечений стояков:

=>

Такая скорость не должна превышать максимально допустимого значения скорости потока для данного стояка, определяется по табл.15 [3]

Условие не выполняется, следовательно, скорость потока не лежит в допустимых пределах, поскольку частично турбулентное движение в стояке не исключено.

Литниковая чаша.

Для заливки расплава мною была выбрана чаша с порогом, она снабжена двумя вертикальными ребрами, препятствующие циркуляции металла над стояком и затрудняют образование вихревой воронки. Порог ограничивает зону падения струи металла, способствует перемещению шлака вверх, на зеркало расплава и препятствует падению его в стояк сверху рис.30а [3].

Расчет коллектора.

Площадь поперечного сечения коллектора F_к определяют из определенной площади стояка с учетом принятого между ними соотношения

Фактическая скорость потока в коллекторе

максимально допустимое значение табл.4 [5] V_{k max} = 495 см/c. Следовательно, условие V_k ≤ V_{k max} соблюдается.

Тогда размеры коллектора рис.3 [5]: высота коллектора 15 мм по табл.6 [5]. Основание трапеции 16 мм, верхняя сторона 14мм.

Расчет питателей.

Суммарную площадь поперечных сечений питателей:

Площадь поперечного сечения одного питателя:

,

Толщина питателя δ_п рассчитывается, исходя из условий предотвращения засоса шлака:

мм.

Ширина питателя 14 мм (основание трапеции), другая сторона 10 мм.

Другие элементы конструкции нижней литниковой системы.

Радиус перехода чаша-стояк и стояк-зумпф:

мм.

Радиус перехода питатель-коллектор, равен толщине питателя.

Радиус закруглений коллектора:

мм.

Малый радиус зумпфа:

мм.

Большой диаметр зумпфа:

мм.

Расчет прибыли.

Расчет прибыли произведем по методу вписанных сфер. Т.е. одна сфера будет вписана в основание прибыли, другая – в тепловой узел, питаемый прибылью. Типы расчетных прибылей и расчетные формулы приведены в табл.18 [3].

мм.

мм.

КОНСТРУИРОВАНИЕ МОДЕЛИ.

Конструирование модели состоит из выбора плоскости разъема модели (если требуется), определение рабочих и нерабочих поверхностей моделей, материал модели, толщина стенки, возможные уклоны, а также элементы фиксации к подмодельной плите при формовке.

Положение модели в форме было выбрано раннее, модель, не имеет разъемов. С учетом назначенных выше припусков на механическую обработку необходимо установить уклон для модели в плюс – минус. Сплав МЛ5 имеет линейную усадку 1,2% табл. 17 [3], тогда необходимо назначить припуск с учетом усадки, кроме поверхностей, оформляемых болваном. Уклоны на модельные комплекты для получения отливок в песчаных формах согласно ГОСТ 3212-80, что соответствует не более 3° в зависимости от высоты модели. Материал модели сплав АЛ2, позволяет делать до 45000 съемов при машинном способе формовки. Минимальная толщина стенки модели – 4 мм, табл.4 [3], в зависимости от сплава и приведенного размера отливки. Модель крепится к подмодельной плите 4-мя винтами М12 по ГОСТу 1491-72.

Вторая модель, задача которой – оформление отверстий и наружного контура, выполнена аналогично первой, кроме отверстий. Первая модель, рассмотренная в курсовой работе, оформляет внутренний контур, и формуется на пресс машине.

5. Подбор инвентаря и оборудования.

Выбор опоки.Зависимость толщины слоя формовочной смеси на различных участках формы от массы отливки приведена в табл.27 [2].

— от верха модели до верха опоки – 40 мм;

— от низа модели до низа опоки – 50 мм;

— от модели до стенки опоки –20 мм;

— между моделями – 30 мм;

— между моделью и шлакоуловителем – 30 мм.

Из соображений экономии формовочного материала, возможно получение сразу четырех отливок, в опоке 600х500х300. Выбираем стандартную опоку 0272-0012.

Подмодельная плита. Согласно ГОСТ 20088-74 под соответствующую опоку выбираем подмодельную плиту 0280-0221. На которой будут установлены 4 модели, а также некоторые элементы литниковой системы.

Формовка. Для уплотнения формы в сборе используется импульсная формовочная машина с указанным раннее размером опоки

ФОРМОВОЧНАЯ МАТЕРИАЛЫ.

Все магниевые сплавы в жидком состояние активно взаимодействуют с формой, поэтому кварцевые или полужирные пески и глины должны отчищаться от угля, торфа, других материалов органического происхождения. Поэтому для сохранения физических и технологических свойств формовочных и стержневых смесей необходимо:

1) просушивать, просеивать и охлаждать кварцевые пески до температуры не выше 30°С;

2) просеивать полужирные формовочные пески через сито с размером ячеек 6-10 мм;

3) применять бентонит и глины в виде готовых порошков с размерами частиц не крупнее 50 мкм или в виде суспензий определенной концентрации.

Для производства отливок из заданного сплава воспользуемся табл.25 и 26 [1]. Из которой выберем смесь Ф-2,на основании умеренной влажности и газопроницаемости, с высокой прочностью, со следующими свойствами:

(по сырому) – 0,4-0,7 кгс/мм .

Состав формовочной смеси.

Состав смеси для освежения аналогичен исходному.

Рабочий состав – оборотная смесь – 90-95%, освежающая смесь – 5-10%, вода – до нормы.

Для отливки с большой высотой согласно ГОСТ 10136-62 в формовочную смесь необходимо добавлять смесь диэтиленгликоля, которая предупреждает осыпание формы. влажность регулируется присадкой ВМ, при увеличение присадки влажность смеси необходимо поддерживать на нижнем уровне.

Источник