» » Размеры элементов литниковых систем
23.04.2015

Качество отливки в значительной степени зависит от конструкции впускного литника, с помощью которого можно управлять струей металла, меняя ее форму, размеры и расположение.
Входные литники и литники-питатели имеют вспомогательное значение, тем не менее от правильной их конструкции также зависит нормальный ход процесса и получение качественного литья.
Входной литник и питатели в основном должны обеспечить поступление в форму в течение заданного отрезка времени достаточного количества металла для бесперебойного питания всех участков рабочей полости, не нарушая теплового баланса формы, с наименьшими потерями кинетической энергии и с наименьшим износом форм. Назначение питателя, кроме того, заключается в направлении струи металла в соответствии с расположением впускного литника. Конструкция питателей зависит таким образом от конфигурации отливки и конструкции впускного литника.
Поэтому, прежде чем определить размеры и конфигурацию ходовых литников и питателей, необходимо определить размеры впускного литника.
Размеры впускных литников в основном определяются в соответствии с соображениями, изложенными выше.
Необходимо подбирать такие максимальные сечения впускного литника главным образом за счет увеличения толщины, при которых достигается хорошее заполнение формы и одновременно обеспечивается получение отливок с наибольшей плотностью.
Практические данные о толщине впускных литников, при которой получены положительные результаты (при работе на машинах с вертикальной камерой сжатия), приводятся в табл. 23.
Размеры элементов литниковых систем

Указанные значения не являются предельными и при небольших габаритах и хорошей обтекаемости отливки толщина впускного литника может быть доведена до толщины стенок отливки.
Значения толщины боковых — впускных литников могут быть приняты также и для центральных, боковых вертикальных и литников с кольцевым коллектором.
При применении толстых литников для изготовления отливок различной толщины необходимо руководствоваться следующим:
1) Дифференцировать отливки в зависимости от их конфигурации, толщины их стенок и линейных размеров. Очевидно, что сравнительно компактные отливки со средней (4—5 мм) и большой толщиной стенок, с небольшими линейными размерами, не имеющие глубоких и пересеченных полостей, не требуют для заполнения полости формы больших линейных скоростей. Следовательно, они мо гут быть отлиты при толстых впускных литниках.
2) Так как линейная скорость, которую приобретает струя металла, зависит в значительной степени от величины удельного давления в камере прессования, то при применении толстых впускных литников, необходимо по возможности увеличивать удельное давление, пользуясь камерами прессования наименьшего допускаемого диаметра. Если повышать давление, не увеличивая толщины литника, то это приведет к образованию чрезмерно больших скоростей со всеми вытекающими отсюда последствиями.
3) Если утолщение впускного литника производится в целях передачи статического давления для уплотнения отливки в процессе ее затвердевания, то это может быть эффективным в том случае, когда действие давления не прекращается до момента открытия формы. Это можно осуществить на машинах с горизонтальной камерой сжатия, а также на машинах с вертикальной камерой, расположенной в самой форме: № 408, № 1220 и ОВП-2 (в этих машинах при применении золотникового устройства, задерживающего поступление металла самотеком при толстом литнике).
Машины с вертикальной камерой сжатия не приспособлены для уплотнения металла в процессе его затвердевания, — они предназначены для изготовления сложных тонкостенных и равностенных отливок. Для изготовления подобных отливок максимальное допускаемое утолщение литника необходимо главным образом для упорядочения впуска металла и устранения дефектов, вызываемых большой скоростью струи металла.
Отказ от щелевых сечений впускного литника (преобладающих пока еще в заводской практике) значительно расширяет область применения литья под давлением, делая возможным получение более толстостенных деталей без той характерной пористости, которая им свойственна при отливке через впускной литник со щелевым сечением.
При определении сечения впускного литника, исходят из наименьшего, принятого на основании предварительного подсчета сечения с последующей его доводкой до оптимальных размеров. Эта задача является сложной, так как трудно определить предел, при котором четкость заполнения будет сочетаться с возможностью уплотнения отливки.
В формах новейших конструкций применяются приспособления, в которых толщина сечения впуска может регулироваться с помощью винтовой подачи. Это дает возможность изменять толщину литника на уже установленной форме.
Чтобы не увеличивать ширину литника, его целесообразно устанавливать около наиболее узкой части отливки. Преимущество этого также состоит в том, что чем длиннее путь металла, тем спокойнее идет заполнение. При впуске с широкой стороны труднее осуществить обтекание металлом контуров формы, избегнуть лобовых ударов и завихрений, так как при коротком пути течение струи не сможет быстро упорядочиться вследствие вязкости металла.
В деталях, где сечение отливки незначительно меняется по всей длине и где нет криволинейных или выступающих участков, целесообразно ширину впускного литника приближать к ширине детали, впуская металл с узкой стороны детали.
Особенное значение это имеет при изготовлении отливок с прямоугольным поперечным и продольным сечением, где только при приближении литника к толщине и ширине самой детали удается избегнуть завихрений.
Впускной литник, приближаясь к рабочей полости, должен иметь параллельные стенки на расстоянии 4—5 мм одна от другой, — это облегчает его обрезку или выштамповку. Применение пережимов на впускном литнике на очень близком расстоянии от рабочей полости нельзя рекомендовать, так как они фактически уменьшают толщину впускного литника со всеми вытекающими отсюда последствиями (фиг. 105).
Размеры элементов литниковых систем

Переход от питателя к впускному литнику должен быть плавный при падении толщины под углом 10—15° и с достаточно большими радиусами на наружных и внутренних переходах.
Размеры питателей. Размеры и сечения питателей должны быть по возможности минимальными, но вместе с тем они должны обеспечить хорошее заполнение полостей формы.
При чрезмерно малых размерах питателей литниковой системы образуется большая линейная скорость движений металла до его входа в рабочую полость, в то время как увеличение скорости необходимо только при прохождении металла через рабочую полость для сохранения его подвижности.
При образующихся при этом торможениях и потерях кинетической энергии скорость движения струи в некоторой степени снижается за счет превращения энергии в теплоту и нагрева участка, который и без того достаточно нагревается металлом, проходящим через литниковые каналы.
При значительном увеличении объема питателей не только затрачивается излишнее количество металла, но увеличивается и полость формы, а следовательно, и объем воздуха, заключенного в ней.
Помимо того, чрезмерно увеличенные сечения литниковой системы ухудшают температурный режим формы; главным образом при сопряжении питателей с входным литником образуются большие местные скопления жидкого металла.
Практически отношение сечения входного литника (при сопряжении его с камерой сжатия) к среднему сечению питателей принимается как 1:2.
Первые порции поступающего в форму металла, попадая в литниковую систему, вследствие большого давления и высокой температуры оказывают разрушительное действие на поверхность каналов. Чтобы уменьшить износ литниковой системы, необходимо создать плавное течение металла, устранив резкие переходы.
Входные литники. В машинах с горизонтальной холодной камерой прессования диаметр ходового литника равен диаметру камеры прессования. Уменьшение диаметра камеры одновременно экономит металл и увеличивает удельное давление, что способствует уплотнению отливки. Поэтому для каждой отливки целесообразно подбирать минимальный диаметр камеры и входного литника. Следует, однако, учитывать, что произведение проекции площади отливки на неподвижную часть формы на удельное давление в камере сжатия не должно быть более 85% от мощности замыкающего блока машины.
В табл. 8 приведены диаметры входных литников и зависящие от них удельные давления для машин с горизонтальной камерой сжатия.
В этих машинах высота литникового остатка будет равна толщине неподвижной части формы за вычетом 50—52 мм, т. е. той величины, на которую может войти в форму прессующий плунжер с учетом его дальнейшего движения (до 62 мм) для выталкивания отливки из неподвижной части.
Чтобы при отливке высоких деталей не увеличивать высоты литникового остатка, необходимо применять вкладыши (типа рассекателей), установленные в подвижную часть формы и перекрывающие часть высоты литникового канала. По всей высоте вкладыша прорезан канал для питателя. Надиры на прессующем плунжере и стакане камеры прессования часто приводят к заеданию плунжера при его движении на выталкивание отливки. Чтобы отливка при раскрытии формы оставалась на ее подвижной части, целесообразно входной литник устраивать с небольшим коническим раструбом около плоскости разъема.
В машинах с холодной камерой, расположенной в верхней части формы, входного литника нет. Этим экономится металл и сокращается путь металла от камеры до рабочей полости формы. Диаметр камеры подбирается в соответствии с заливаемым объемом металла.
В машинах с вертикальной холодной камерой сжатия возможно в широких пределах менять размеры входных литников.
Чем больше диаметр входного литника, тем меньше неполадок при отливке, но чрезмерное утолщение литника нерационально, так как оно вызывает излишний расход металла.
Для каждой группы отливок необходимо подбирать оптимальный диаметр входного литника.
В табл. 24 приведены значения диаметров нормализованных литниковых втулок применительно к машинам № 600 и 900.
Размеры элементов литниковых систем

После открытия формы отливка должна оставаться на ее подвижной части — пуансоне. Это осуществимо при условии, если ходовой литник свободно извлекается из литниковой втулки; для этого он должен иметь конусность — примерно около 1,5 мм на каждую сторону (табл. 24).
Чрезмерное увеличение конусности, приводящее к значительному утолщению литника около плоскости разъема, вызывает разрежение и понижение давления потока.
Соответственно весу заливаемой детали нужно менять и диаметр наполнительных стаканов, чтобы не затрачивать избыточного металла на литниковые остатки.
Применяемые на практике круглые резервуары в основании входного литника при его переходе к питателю вызывают перегрев участка формы, прилегающего к впускному литнику, и нарушают равномерность нагрева формы.
Целесообразно постепенное увеличение скорости движения металла при подходе к питателям. Это может быть достигнуто путем перехода входного литника от сплошного цилиндрического сечения к кольцевому; при этом площадь сечения не должна значительно изменяться. Для этого входному литнику придается ступенчатая внешняя форма, а с помощью высокого рассекателя, имеющего малую конусность, — кольцевое сечение (фиг. 106).
Размеры элементов литниковых систем

Подобное устройство имеет, кроме того, следующие преимущества:
а) значительно уменьшаются скопления металла на участке, прилегающем к питателю, что способствует выравниванию температуры формы;
б) высокий рассекатель при обжатии его металлом облегчает удаление входного литника из матрицы. Для снятия отливки с рассекателя необходимо устройство выталкивателей.
Литниковая втулка и канал в форме должны быть тщательно изготовлены и очень хорошо отшлифованы.
При срезании затвердевшего литника нижним поршнем на гидравлических машинах или при отводе мундштука литниковой втулки от камеры в компрессорных машинах на конце входного литника остаются неровности. Это ускоряет износ литникового канала, металл начинает налипать на пораженных участках втулки. Чтобы предохранить канал от износа, необходимо его подвергнуть термической обработке, придав высокую твердость внутренней части литниковой втулки.