» » Типовые литниковые системы и область их применения
23.04.2015

Опыт литья под давлением показывает, что при применяемых в современных машинах высоких удельных давлениях заполнение формы и окончательное формообразование с получением четких контуров отливки осуществляются в подавляющем большинстве случаев без затруднений одинаково при всех литниковых системах.
Только для незначительной группы отливок, где металл проходит длинный и сложный путь, применяется специальная литниковая
система с круговым коллектором, улучшающая условия заполнения.
Боковые литники. Боковые питатели расположены в плоскости разъема формы под углом 90° к входному литнику 1 (фиг. 107). Этот вид питателя преобладает в практике литья под давлением и применяется как в одногнездных, так и в многогнездных формах.
При подходе к рабочей полости формы питатель 2, уменьшаясь по толщине, переходит во впускной литник 4, сечением которого обусловливается линейная скорость впуска металла в полость формы.
Типовые литниковые системы и область их применения

При применении боковых питателей для заполнения рабочей полости, расположенной в неподвижной части формы, металл течет по плоскости разъема и одновременно с заполнением нижней части полости заглушает расположенные в этой плоскости вентиляционные каналы раньше, чем будут заполнены глубинные участки полости; это затрудняет удаление из них воздуха. Таким образом, с точки зрения условий для вытеснения воздуха боковые литники дают более благоприятные результаты при отливке неглубоких деталей.
Если расположить рабочую полость в подвижной части формы, то металл, поступающий под давлением, также будет препятствовать выходу воздуха из глубинных участков полости в вентиляционные каналы, расположенные в плоскости разъема.
При изготовлении отливок с большими центральными стержнями металл поступает из бокового питателя, расположенного перпендикулярно стержню, что приводит к ряду дефектов литья.
Типовые литниковые системы и область их применения

Расположение бокового питателя по касательной дает возможность устранить лобовой, удар и завихрения. На фиг. 108, а показана отливка, при выполнении которой с широким литником, направленным перпендикулярно стержню, имелись крупные воздушные включения. При установке литника по касательной (фиг. 108, б). вследствие того что устранены лобовые удары и встречные струи, воздушной пористости нет.
Наилучшие результаты при отливке деталей типа колец дают литники, установленные по касательной. При этом ширина литника должна быть равна ширине детали.
Нецелесообразно устанавливать литники по касательной при изготовлении деталей кольцевого типа со ступенчатым диаметром (фиг. 109), так как при этом плохо вентилируется верхнее кольцо малого диаметра.
Типовые литниковые системы и область их применения

Нельзя также отливать с такими литниками круглые сплошные детали (фиг. 110, а), так как при вращательном движении металла он завихряется и плохо заполняет центральную часть детали, образуя незаливы в центре завихрения. При применении широкого бокового литника эти дефекты устранены (фиг. 110, б).
Ширина впускного литника и его расположение влияют на качество отливки. Если литник подведен к широкой стороне детали (фиг. 17), то металл, поступая широкой струей и не будучи ограничен стенками формы, может завихряться и преждевременно заполнять вентиляционные каналы. При установке питателя с узкой стороны детали металл течет по стенкам без завихрений.
Типовые литниковые системы и область их применения

Питатели без поворота, подведенные к узкой стороне плоской отливки, можно применять только при большой высоте впускного литника и при ширине его, приближающейся к ширине отливки.
При впуске металла напрямую через литник малого сечения, струя металла проходит, не касаясь стенок, образуя завихрение при ударе о противоположную стенку.
При питателе с поворотом струя касается стенок, благодаря чему проявляется влияние вязких свойств жидкого металла; металл течет по стенкам, вытесняя воздух.
Примеры применения на практике питателей с поворотом (с перегонными резервуарами и без них) показаны на фиг. 111.
Типовые литниковые системы и область их применения

Выше было указано на особенности литья под давлением деталей с прямоугольным поперечным сечением (типа пластин), когда струя металла, не касаясь стенок, «простреливает» полость формы, ударяется о противоположную стенку, и завихряясь, захватывает воздух (впуск первого вида).
Чтобы преобразовать впуск металла, необходимо настолько увеличить ширину и толщину бокового впускного литника, чтобы металл, поступив в рабочую полость, коснулся стенок формы и протекал бы по рабочей полости с образованием первоначального слоя. Этим будет обеспечено ламинарное движение струи и устранение дефектов поверхности и воздушных включений.
Следует учитывать эти особенности не только в деталях типа пластин, а также в более сложных фасонных деталях, где отдельные участки имеют все особенности полостей прямоугольного поперечного и продольного сечения.
Центральные питатели. Центральные питатели применяются при отливке плоских деталей, имеющих в центре свободное поле (например, рам и колец), а также деталей коробчатого и цилиндрического типа со сквозной полостью, т. е. открытых с горцев. Такая конфигурация деталей дает возможность установить ходовой литник по их центральной оси со стороны торца и отвести от него к отливке несколько ответвлений — питателей. Центральные питатели применяются также для деталей с полостями, имеющих в сплошном дне отверстие, через которое может быть пропущен стержень, переходящий в рассекатель. Стержень-рассекатель может находиться в центре детали, а может быть и смещен; в этом случае, чтобы иметь возможность применить центральный питатель, располагают полость в форме несимметрично по отношению к ходовому литнику.
Применение центральных литников имеет ряд преимуществ:
а) возможность в случае необходимости заполнения полости формы несколькими питателями без опасения образования встречных струй металла; б) одинаковый нагрев всех участков рабочей полости формы, что способствует устранению пороков поверхности, образующихся на участках, удаленных от впускного литника;
в) значительное сокращение пути металла и отсутствие поворотов струи при поступлении металла из камеры сжатия; г) одинаковое направление поступающего металла и вытесняемого им из формы воздуха; металл, направляясь к плоскости разъема через рабочую полость, вытесняет на своем пути воздух через вентиляционные каналы.
Для вытеснения воздуха и устранения завихрений струя металла должна быть направлена параллельно стенкам формы и центральному стержню.
Для отливок, полости которых расположены перпендикулярно к оси ходового литника (например, донная часть коробчатой детали), струя металла с помощью рассекателя и плавно сопряженных питателей поворачивается на 90° и направляется параллельно стержню (фиг. 112).
Типовые литниковые системы и область их применения

Центральные литники применяются только в одногнездных формах. Для отливки тонкостенных деталей с большими габаритами и плохой обтекаемостью обязательна установка трех-четырех питателей. При отливке хорошо обтекаемых деталей со средней толщиной стенок и небольшой высотой лучшие результаты достигаются применением одного питателя, установленного по касательной с толстым впускным литником, так как тогда металл, поступая в полость только с одной стороны, вытесняет весь воздух.
При отливке крупных деталей коробчатого и корпусного типа с применением нескольких центральных питателей необходимо обеспечить питание всех наиболее отдаленных участков полости без перерыва сплошности струи, чтобы не образовались неспаи и расслаивание. При этом необходимо учитывать, что суммарное сечение питателей значительно увеличивается; в подобных случаях преимущества центральных питателей смогут проявиться только тогда,
когда сечение входного литника будет настолько значительно, чтобы питать рабочую полость без перерыва струи жидкого металла в каждом из питателей.
Центральные питатели без рассекателей (прямые). Если детали описанных выше типов имеют сплошное дно или перемычку, проходящую через их центр, и отливка их с помощью «направленных» питателей затруднительна вследствие наличия фланцев или приливов, применяются центральные питатели без рассекателей. Подобные питатели применяются также в тех случаях, когда конфигурация отливки не позволяет устанавливать боковые питатели.
При этой системе входной литник устанавливается прямо на деталь, являясь одновременно питателем. Прямые литники целесообразно применять при сравнительно толстостенных, компактных деталях, где заполнение формы может осуществляться при малых скоростях, т. е. при толстых питателях большого сечения. При отливке толстостенных деталей заполнение не представляет трудности, и главное значение приобретает уплотнение металла остаточным конечным давлением в процессе отливки.
При этом лучшие результаты получаются, когда давление на металл не снимается до момента открытия формы, т. е. при работе на машинах с камерами прессования типа II и IV.
Установка прямых литников на плоские тонкостенные детали нецелесообразна, за исключением тех случаев, когда подвод металла сбоку может испортить конфигурацию отливки по ее периферии и потребовать добавочную механическую обработку (например, у деталей типа зубчатых колес).
Недостатками литниковой системы с прямым питателем являются: необходимость обрезки питателя на станке, причем не исключено вскрытие воздушных включений; малая стойкость участка формы, расположенного против ходового литника, вследствие поступления металла лобовым ударом. В некоторых случаях это может быть устранено армированием детали вкладышем-рассекателем, верхняя коническая часть которого обрезается вместе с литником.
Питатели с кольцевым коллектором. Подобные питатели целесообразно применять для трубчатых деталей или деталей, состоящих из сопряженных под различными углами цилиндрических частей со сквозной полостью, например: тройников, угольников и др. Кстати, тройники штампованные ГОСТ 17376-2001 производство в России не хуже зарубежных аналогов. Подобные детали размещаются в форме, таким образом, чтобы плоскость ее разъема совпадала с центральной осью отливки, а установка и подача стержней была в плоскости разъема (фиг. 113).
Типовые литниковые системы и область их применения

При этом металл, пройдя входной литник 4, питатель S и кольцевой коллектор 2, через впускной литник 1 подводится к отливке.
Кольцевой коллектор расположен концентрически к подвижному стержню 5 и при подходе к рабочей полости переходит в кольцевой впускной литник 2. Подбором соответствующего размера кольцевого сечения можно получить требуемую для заполнения линейную скорость впуска. Благодаря большому сечению коллектора и прямолинейному (одновременно по всей окружности) движению металла по высоте цилиндра хорошее заполнение достигается при большем, чем обычно, сечении впускного литника. Значительно улучшаются условия вентиляции благодаря последовательному вытеснению металлом воздуха.
Подводить питатель к кольцевому коллектору следует по возможности плавно, без резких поворотов, желательно по касательной.
Питатели с кольцевым коллектором применяются также для деталей со сквозной полостью, имеющих коробчатое или другое замкнутое сечение, располагаемых в форме симметрично в обеих ее половинах.
В подобных случаях коллектор имеет сечение, соответствующее конфигурации сечения отливки.
Для отливки деталей полукольцевого и таврового типа применяются полукольдевые, тавровые и тому подобные коллекторы, располагаемые в неподвижной части формы (фиг. 114).
Типовые литниковые системы и область их применения

Литники с круговым коллектором. Tакие литники применяют в тех случаях, когда один питатель не обеспечивает хорошего заполнения всех отдаленных от него частей отливки.
Назначение кругового коллектора — подводить металл одновременно по всей периферии отливки, откуда он при помощи нескольких впускных литников подается во все наиболее трудно питаемые точки. Это обычно требуется, когда отливка имеет отдаленные от литника части, выходящие из габарита детали, а также для деталей решетчатого типа, заполнение которых металлом встречает препятствия из-за общей тонкостенности детали (тем более, если около отдаленных частей установлены стержни).
На фиг. 115 показана литниковая система с круговым коллектором, применяемая при отливке детали типа решетки. В данном случае при встрече двух струй в узких каналах степень завихрения значительно меньше, чем при встрече струи в полостях большого объема.
Типовые литниковые системы и область их применения

Литники с круговым коллектором также широко применяются при отливке тонкостенных мелких зубчатых колес с большим шагом и трибок. От кругового коллектора ответвляются к каждому зубу питатели весьма малого сечения с толщиной около 0,5 мм, легко обламываемые без повреждения зуба.
Направленные питатели — принадлежат к числу литниковых систем, способствующих вытеснению воздуха металлом из углубленных трудновентилируемых участков рабочей полости. Они наиболее пригодны для изготовления деталей коробчатого и корпусного типа, отливка которых с применением ранее существующих литниковых систем вызывала образование лобовых ударов и не давала возможности вытеснить воздух из участков, расположенных на вершине рабочей полости.
Чтобы металл мог попасть на эти участки раньше, чем будут заполнены нижележащие полости, должны быть соблюдены следующие условия: участок отливки, расположенный около впускного литника, должен иметь прямоугольное сечение без выступающих частей, чтобы струя металла, впущенная через тонкий и узкий литник параллельно стенкам формы и стержню, протекала бы с большой скоростью, не касаясь стенок. Достигнув вершины рабочей полости, струя поворачивает и соприкоснувшись со стенками формы, заполняет ее со стороны, противоположной впускному литнику.
После заполнения вершины детали весь поступающий металл направляется сверху вниз для заполнения нижележащих участков. При этом он поджимает воздух к плоскости разъема, где расположены вентиляционные каналы.
Направленность эффективна только при большой скорости впуска, а также когда струя металла не раздваивается и вследствие этого не образуются встречные потоки металла.
На фиг. 101 показана форма для отливки коробчатой детали с литником малого сечения, направленным с помощью фасонного рассекателя параллельно стенкам формы и стержня.
При попытке уширить литник вследствие уменьшения при этом линейной скорости направленность уменьшается; металл одновременно с направлением на вершину затекает в боковые полости. Образуются встречные струи и завихрения, приводящие к образованию воздушных раковин.
Направленные литники-питатели применяются также при отливке цилиндрических полых деталей, имеющих сплошное дно. Они конструктивно оформляются в виде двух полукольцевых коллекторов, расположенных в передвижной части формы (фиг. 116).
Типовые литниковые системы и область их применения

Из полукольцевого коллектора металл через впускные литники поступает в рабочую полость параллельно стержню.
Второй полукольцевой коллектор является перегонным резервуаром, через который воздух, вытесняемый с вершины рабочей полости, направляется к вентиляционным каналам, расположенным в плоскости разъема формы; металл должен поступать в полукольцевой коллектор по касательной.
Так же как и в предыдущем случае, струя не должна затекать в боковые полости. Поэтому впускной литник типа полукольцевого коллектора должен быть направлен по дуге 15—20°. Вентиляционно-перегонный коллектор может быть увеличен (до дуги 180°) и соединен с отливкой щелью высотой до 1 мм (фиг. 116).
Аналогичная литниковая система может быть применена также для деталей коробчатого типа, причем вместо полукольцевых коллектора и слива устанавливаются фасонные коллекторы и сливы, соответствующие торцевой части детали.
Литники боковые вертикальные с питанием по высоте детали находят применение в деталях с глубокими полостями в тех случаях, когда боковой питатель, расположенный в плоскости разъема формы, не может обеспечить хорошего заполнения при сложных пересечениях или когда затруднено удаление воздуха из глубинных участков полости. На фиг. 117 показана деталь, состоящая из двух спаренных по высоте цилиндров. Стержни прямые и наклонные затрудняют течение металла и удаление воздуха.
Типовые литниковые системы и область их применения

При боковом питателе, расположенном по всей высоте цилиндра, металл поступает на вершину цилиндра (вытесняя по мере заполнения воздух к плоскости разъема) и, обтекая его, заполняет форму. Основное назначение вертикального щелевого питателя — сокращение пути металла от источника питания до отдаленных рабочих полостей, устранение возвратных потоков воздуха и металла и создание условий для попадания первых порций металла в глубинные участки полости с вытеснением из них воздуха до того момента, когда будут заглушены вентиляционные каналы.
Питание по всей высоте детали особенно целесообразно при отливке на машинах с горизонтальной камерой прессования, где нельзя применять центральных литников.
Вертикальные боковые литники применяются также, когда часть рабочей полости расположена в подвижной части формы. Это затрудняет удаление воздуха из этой части, так как металл преграждает путь воздуху, стремящемуся к вентиляционным каналам, расположенным в плоскости разъема формы.
На фиг. 118 показан корпус, предназначенный для нарезки в нем резьбы. К половине квадратного фланца, утопленного в подвижной части формы, подведен вертикальный литник, способствующий удалению воздуха.
Типовые литниковые системы и область их применения

Литниковая система для форм, имеющих камеру сжатия в своей верхней части. Подобная литниковая система применяется в гидравлических машинах типа ОВП-2 и Полак № 408 и 1220 с заливкой металла непосредственно в форму, при этом стакан (резервуар), в который подается металл, располагается в верхней части формы. Резервуар, как и питатели, соединяющие его с полостью формы, прорезаны в плоскости разъема по одной с ним оси.
Литниковая система (фиг. 119) не должна допускать, чтобы металл поступал в форму самотеком. Для этого отрезок питателя, соединяющий резервуар с полостью формы, должен быть выполнен в виде щелевого канала толщиной до 1 мм. Благодаря тому что канал переходит от большого сечения к меньшему в месте соединения его с отливкой из жидко-твердого металла под некоторым углом, металл может поступать в форму только принудительно под действием прессующего поршня.
Типовые литниковые системы и область их применения

Чтобы металл не затвердел в питателе до подачи давления, толщина конического питателя в верхней части не должна быть меньше 8 мм с достаточно резким переходом в щелевой канал.
При работе на машинах, имеющих автоматическое золотниковое устройство, задерживающее жидкий металл до момента поступления на него прессующего пуансона, заполнение может производиться жидким металлом через обычные питатели, не имеющие щелевого пережима.
На фиг. 120 показана литниковая система с кольцевым коллектором 6 для отливки детали 7 цилиндрического типа на машине с камерой сжатия 1, расположенной в верхней части разъемной формы 2 и 9. Чтобы металл не попадал в форму самотеком, применяется золотниковое устройство 8, перекрывающее литниковый канал, автоматически включаемое при опускании прессующего пуансона или приводимое в движение от гидропривода, аналогичного тем, которые применяются для движения стержня. При движении золотника открывается доступ металла в форму.
Типовые литниковые системы и область их применения

Чтобы осуществить на машинах с камерой прессования, расположенной в форме, отливку в многогнездных формах, ходовой литник 3 соединяется непосредственно с питателем 2 типа кругового коллектора (фиг. 121).
При соответствующем расположении верхней части коллектора выше уровня нижней части ходового литника можно устранить попадание металла в форму самотеком.
Типовые литниковые системы и область их применения