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.

Система каналов и элементов литейной форм, с помощью которых расплав подаётся в полость формы, называется литниковой системой.

Рисунок 2- Элементы литниковой системы: литниковая чаша- 1, стояк- 2, шлакоуловитель- 3 и питатели – 4

Литниковая чаша или воронка являются резервуарами, служащими для приема металла из разливочного устройства и подачи его через стояк и другие элементы литниковой системы в рабочую полость формы.

Стояк представляет собой вертикальный (реже наклонный) прямой или изогнутый канал, служащий для подачи расплава из литниковой чаши (или воронки) к другим элементам литниковой системы. Наиболее распространены конической формы, сужающиеся книзу. Применяют стояки и цилиндрической формы, а также с овальным и прямоугольным поперечными сечениями. При литье цветных сплавов (алюминиевых, магниевых), легко окисляющихся в расплавленном состоянии, применяют в целях снижения скорости движения расплава, уменьшения опасности перемешивания его с воздухом змеевидные и щелевые стояки. При литье крупных деталей стояки выполняют ступенчатыми.

Шлакоуловитель. Он является своеобразным передаточным звеном, откуда очищенный от шлаков сплав поступает к питателям. По внешнему виду шлакоуловитель представляет собой горизонтально расположенный канал.

Обычно шлакоуловитель выполняют в верхней полуформе, а питатели - в нижней. В процессе заполнения формы металлом для лучшего задержания шлака шлакоуловитель должен быль обязательно заполнен металлом.

Питатели (литники) - это каналы для подачи жидкого металла непосредственно в полость формы. Сечение питателей должно быть такой конфигурации, чтобы металл плавно поступал в полость формы, мало охлаждался на пути от шлакоуловителя к отливке, а после затвердевания ее питатели легко отламывались от отливки. Практикой установлено, что наилучшая конфигурация поперечного сечения питателей - трапеция с переходом в широкий прямоугольник в месте сопряжения с отливкой. Для лучшего отделения питателей от отливок, в случае если толщина ее тела меньше полуторной высоты питателя в месте его подвода к отливке, на питателях на расстоянии 2-2,5 мм от отливки делают пережим.

Выпор - Элемент литниковой системы, служащий для удаления газов из полости формы во время заливки и контроля заполнения литейной формы жидким металлом, а иногда для питания отливки жидким металлом во время её остывания.

Прибыль – это часть литниково-питающей системы, предна-значенной для устранения в отливке усадочной раковины и пористости. Эффективность работы прибыли обеспечивается при соблюдении следующих условий: прибыль должна затвердевать после отливки или питаемого термического узла; запас жидкого металла в прибыли должен быть достаточным для питания отливки во время ее затвердевания; форма прибыли и ее расположение должны обеспечивать свободный доступ жидкого металла к отливке и питаемому узлу; размеры и масса прибыли должны быть минимальными.

Прибыли в отливке обычно назначают в тех случаях, когда существует высокая вероятность, что усадочные дефекты (раковины или пористость) будут локально располагаться в теле отливки. Прибыли не назначают для отливок из сплавов, которые имеют низкий коэффициент объемной усадки (менее 1,1-1,2%), например, из серого чугуна или силумина. Кроме того, прибыли могут отсутствовать в мелких фасонных отливках, масса литниковой системы которых составляет не менее 10-15% от массы заливаемого металла. В этом случае усадка металла компенсируется за счет металла литникового стояка и выпоров.

В некоторых случаях выровнять время затвердевания расплава в толстых и тонких частях отливки, обеспечить одновременное, а при необходимости направленное затвердевание ее можно, применяя внешние или внутренние металлические холодильники.

Каждый из элементов литниковой системы имеет свое назначение, неправильное изготовление его может стать причиной брака отливки. Поэтому при серийном производстве отливок выгоднее применять заранее изготовленные модели литниковой системы, имеющие расчетную площадь и правильный профиль.

Литниковая чаша или воронка являются резервуарами, служащими для приема металла из раз­ливочного устройства и подачи его через стояк и другие элементы литниковой системы в рабочую полость формы.

В литниковой чаше струя расплава по­падает сначала в полость М, в результате чего снижает­ся напор металла, и создаются условия для частичного отделения шлаковых включений. Литниковая воронка обычно имеет форму усе­ченного конуса, расширяющегося вверх, что облегчает при заливке попадание в нее струи металла. При изго­товлении средних по массе и крупных отливок литниковые чаши часто выполняют в отдельных надставках. Чаша может иметь перегородку, обеспечивающую лучшее задержа­ние шлака; чаша, обеспечивает лучшее всплывание и задержание шлака приданием ра­сплаву центробежного вращения.

Особенностью мерной чаши является то, что объем ее соответствует металлоемкости литейной формы. Перед заливкой расплава в чашу выходное отверстие ее перекрывают пробкой, что позволяет накопить в чаше нужное для за­полнения формы количество расплава, выдержать его для всплывания шлака и, подняв пробку, обеспечить спокойную заливку формы.

Стояк представляет собой вертикальный (реже на­клонный) прямой или изогнутый канал, служащий для подачи расплава из литниковой чаши (или воронки) к другим элементам литниковой системы: металлоприемнику, литниковому ходу (коллектору), шлакоуловите­лям, питателям (рис. 1.8). Реже стояк подводится непо­средственно в рабочую полость формы.

Наиболее распространены стояки конической формы, сужающиеся книзу. Применяют стояки и цилиндричес­кой формы, а также с овальным и прямоугольным попе­речными сечениями. При литье цветных сплавов (алю­миниевых, магниевых), легко окисляющихся в расплав ленном состоянии, применяют расширяющиеся стояки в целях снижения скорос­ти движения расплава, уменьшения опасности переме­шивания его с воздухом змеевидные стояки.

Металлоприемник, называемый также зумп­фом, выполняется в конце стояка в виде полусферы и служит для смягчения удара падающей струи расплава, уменьшения разбрызгивания его, плавного изменения направления движения потока.

Литниковый ход, называемый также коллекто­ром, непосредственно примыкает к нижней части стояка или к металлоприемнику и выполняется обычно в виде горизонтально расположенного канала либо системы каналов, служащих для распределения металла в плоскос­ти разъема формы. Обычно через литниковый ход рас­плав подводится непосредственно к питателям, он часто выполняет роль шлакоуловителя.

Шлакоуловители служат для задержания шла­ка и других неметаллических включений в расплаве, например оксидных плен, частиц фор­мовочного материала и огнеупорной облицовки (футе­ровки) ковша. Частицы шлака, попадая с металлом в шлакоуловитель, расположенный выше питателей, всплывают и остаются в нем, не проникая в полость формы.

Улавливание шлака может происходить и в коллек­торе, если он быстро заполняется металлом и имеет до­статочную протяженность, чтобы частицы шлака успели всплыть в верхнюю часть его до попадания в питатель. Это наиболее вероятно при малых скоростях движения расплава в коллекторе, в случае литья тяжелых сплавов (чугуна, стали, латуней и бронз), когда значительно бо­лее легкие неметаллические включения быстро всплыва­ют. При литье легких сплавов (алюминиевых, магние­вых) это обычно не происходит и коллектор выполняет только роль канала, подводящего расплав к питателям в горизонтальной плоскости. Поэтому для надежного задержания шлаков и других неметаллических включе­ний при изготовлении отливок из любых литейных спла­вов в литниковой системе выполняют различные специ­альные шлакоулавливающие устройства.

Литниковые дроссели - местные сужения в литниковой системе в виде вертикальных щелевидных каналов, используются для регулирования скорости дви­жения расплава и заполнения формы.

Питатели - каналы, служащие для непосредст­венного подвода металла в рабочую полость формы. Обычно питатели представляют собой прямые каналы трапециевидного сечения и располагаются между литни­ковым ходом или шлакоуловителем и отливкой. Наибо­лее характерно расположение питателей под литнико­вым ходом или в нижней части его (см. рис. 1.15,6), что затрудняет попадание шлака в полость формы.

Выпоры - элементы литниковой системы для вы­вода воздуха и газов из полости формы и контроля за­полнения ее расплавленным металлом. В ряде случаев выпоры служат и для питания отливки металлом при ее затвердевании, т. е. выполняют роль прибыли. В соответствии с назначением выпоры представля­ют собой открытые сверху вертикальные или наклонные каналы обычно круглого, овального или прямоугольного сечения, устанавливаемые над наиболее возвышенными и удаленными от места подвода металла частями формы либо примыкающими к ним сбоку.

Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины, которые возникают там, где металл долгое время остается в жидком состоянии, т.е. в толстых сечениях отливки. В тонких сечениях отливки раковины образоваться не могут, потому что возникающая в процессе затвердевания усадка компенсируется металлом из соседних, более толстых сечений отливки, находящихся еще в жидком состоянии. Если во время затвердевания отливки в то место, где происходит образование усадочной раковины, своевременно добавлять жидкий металл – питать отливку, то усадочной раковины в отливке не будет. Подобный прием в производстве отливок используется как средство борьбы с усадочными раковинами. Питание отливки в момент ее усадки осуществляется за счет жидкого металла элемента литниковой системы, устраиваемого в форме над той частью отливки, где возможно образование раковины. Такую полость в форме называют прибылью. Прибыли представляют собой открытые или закрытые полости в форме, примыкающие к наиболее мас­сивным частям отливки и служащие для питания отливок в период затвердева­ния с целью предупреждения образования усадочных ра­ковин и рыхлот.

Прибыли классифицируют по расположению их отно­сительно отливки на верхние и боковые, или отводные; по конструкции - открытые и закрытые, по форме - конические, цилиндрические, полусферические, шаровидные, в виде бобышек и др.

Распо­ложение, устройство и размеры прибыли должны быть такими, чтобы:

1.запас жидкого металла в прибыли должен быть доста­точным для компенсации усадки в питаемой части от­ливки;

2. затвердевание расплава в прибыли должно заканчиваться после затвердевания питаемого узла, а усадочные де­фекты (раковины, пористость) полностью находиться в прибыли, не переходя в отливку.

Одновременно стремят­ся к тому, чтобы при выполнении указанных условий расход металла на прибыли был минимальным (опреде­ляют расчетом).