Литниковая система при литье

Литниковая система – это система каналов форм, служащая для транспортирования расплава от сопла машины-автомата к форме за возможно более короткое время (т.е. возможно более коротким путем) с минимальными потерями расплавом энергии и создание благоприятных условий для интенсивного и качественного заполнения расплавом оформляющей полости.

Литниковая система существенно влияет на работоспособность формы; именно из-за неточностей, неполадок в этой системе вероятнее всего получаются недоливы, раскрываются или „дышат" сомкнутые формы, приводя к образованию облоя на изделии, возникают значительные или многочисленные области „холодных" спаев потоков массы, заполняющей полость формы, появляются затруднения со своевременным отводом воздуха из литниковых каналов и полости формы по мере их заполнения расплавом.

Конструкция литниковой системы влияет на:

– производительность процесса (возможно прямо влиять на время впрыска расплава),

– качество изделия (возможно влиять на ориентацию материала, однородность температуры расплава, заполняющего полость и т.д.),

– экономию материала (можно сокращать или полностью ликвидировать отходы в виде затвердевших литников).

Классификация литниковых систем выделяет системы с затвердевающими, незатвердевающими и частично затвердевающими (точнее -затвердевающими только на отдельных участках, вблизи полости формы) литниками. Соответственно этому формы для литья под давлением и литниковые системы получили название холодноканальных, горячеканальных и комбинированных. Конструкции литниковых систем варьируются в зависимости от гнездности формы, числа впусков в одно гнездо, расположения литниковых каналов (в плане и относительно плоскости размыкания формы), конфигурации каналов и т.д. Все это позволяет классифицировать литниковые системы по соответствующим признакам. Выделим основные.

1. Структура элементов литниковой системы. Как видно из рис. 17, литниковая система состоит из трех элементов: основного литникового канала, по которому расплав из материального цилиндра поступает в форму; разводящего канала, ответвляющегося от основного в сторону оформляющего гнезда; впускного канала, по которому расплав непосредственно поступает в оформляющую полость. В зависимости от конструкции изделия и формы литниковые системы могут иметь: все три элемента, первый и третий, только первый (например, в одногнездных формах, особенно для крупногабаритных изделий, в оформляющую полость материал поступает прямо из основного канала), только третий.

Основной канал выполняют в литниковой втулке, в этом канале образуется центральный литник. Разводящие каналы выполняют в литниковой плите (или в обойме матрицы – по плоскости разъема), в них образуются разводящие литники. Впускные каналы (с впускными литниками) являются продолжением разводящих каналов.

Рис. 17. Структура элементов литниковой системы: 1 – литниковая втулка с основным каналом; 2 – центральный литник; 3 – плита литниковая; 4 – разводящий литник; 5 – впускной литник; 6 – изделие

2. Расположение литниковых разводящих и впускных каналов. На рис. 18 показаны возможные варианты расположения каналов с одним впуском в одно гнездо.

Рис. 18. Схемы расположения литниковых и впускных каналов (а — д) и движения расплава в полостях формы (е — к):

а — прямолинейное расположение, б — радиальное, в — радиальное с разветвляющимися разводящими каналами, г — комбинированное, д — параллельное и рядное, е — центральный литник, ж — точечный литник для плоскости, з — щелевой литник, и — точечный литник для кольца, к — точечный литник с двумя впусками;

1 — разводящий канал; 2 — изделие; 3 — основной канал; 4 — впускной канал

Прямолинейное расположение позволяет разместить большое число гнезд при относительно малой массе литников, удобно расположить охлаждающие каналы. Заполнение гнезд происходит неравномерно, ближние к литнику изделия охлаждаются раньше и изделия получаются разного качества (по точностным и прочностным параметрам). Радиальное расположение позволяет одновременно заполнить все гнезда, но конструктивно такое расположение охлаждающих каналов неудобно. При необходимости увеличивать число гнезд разводящие каналы удлиняются и увеличивается сечение основного литника, а это приводит к увеличению сопротивления течению массы и падению давления в оформляющей полости. Это в значительной степени устраняется при радиально-разветвляющемся расположении.

В каждом конкретном случае можно рационально расположить разводящие и впускные каналы, т.е. так, чтобы заливка всех гнезд происходила одновременно. Принципиально любой тип расположения впускных каналов может быть реализован и в холодно-, и в горячеканальных литниковых системах, но в первых – большие возможности для разнообразия.

3. Сбалансированность системы. По этому признаку литниковые системы делятся на сбалансированные и несбалансированные. Последние требуют специальной корректировки размеров поперечных сечений и протяженности разводящих и впускных каналов для обеспечения одновременности заполнения всех гнезд формы расплавом. Это особо важно при соответствующих требованиях к качеству изделий для прямолинейного, параллельного и рядного расположения гнезд в многогнездных формах, а также при литье под давлением в одной многогнездной форме разных изделий, несколько различающихся по массе и размерам (в этом случае по существу должны решаться одновременно задачи распределения масс и синхронности заполнения гнезд).

Читайте также:  Флюгеры на крышу эскизы

Дата добавления: 2015-09-07 ; просмотров: 2604 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Литниковая система – система каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла к полости формы, ее качественное заполнение и питание отливки при затвердевании. Ее основными элементами являются (рис. 3.45): литниковая чаша 7, стояк 2, шлакоуловитель 3, питатели 4, выпор 5, прибыль, зумф 6.

Литниковая чаша – элемент литниковой системы для приема расплавленного металла из ковша и подачи его в форму. Кроме того, заполненная литниковая чаша при заливке препятствует проникновению в форму шлака, который легче металла, а потому всплывает и остается на поверхности литниковой чаши. При заливке из больших ковшей широкая струя металла может разрушить дно чаши и смытые куски смеси попадут в форму. Чтобы избежать размывания литниковой чаши, стенки ее делают из более прочной облицовочной смеси, а в дно заформовывают керамическую плитку.

Тип литниковой чаши зависит от необходимого объема металла в ней. Маленькие литниковые чаши удобно делать утопленными на поверхности формы (рис. 3.45, а), если между дном чаши и полостью формы 8 остается достаточный слой смеси. Если дно чаши расположено близко к полости формы, то металл, заливаемый в чашу, может продавить небольшой слой смеси и разрушить верх формы. В таких случаях литниковую чашу делают не в форме, а в отдельной небольшой рамке 7, поставленной на поверхность формы над стояком (рис. 3.45, б).

Стояк – элемент литниковой системы в виде вертикального или наклонного канала, служащий для подачи расплавленного металла из литниковой чаши к другим элементам системы или непосредственно в рабочую полость формы. Для удобства удаления модели из формы стояки делают коническими, расширяющимися кверху. В маленьких формах верхняя часть стояка заканчивается небольшой воронкой, выполняющей роль чаши (рис. 3.45, в). При заливке крупных форм во избежание размыва металлом дна стояка под ним (на поверхности разъема формы, в нижней опоке) делают углубление, называемое зумпфом (рис. 3.45, а, б).

Рис. 3.45. Элементы литниковой системы: 1 – литниковая чаша; 2 – стояк; 3 – шлакоуловитель; 4 – питатели; 5 – выпор; 6 – зумпф; 7 – рамка; 8 – полость формы

Шлакоуловитель – элемент литниковой системы для задерживания шлака, кусочков формовочной смеси и подвода расплавленного металла из стояка к питателям. Существуют несколько конструкций шлакоуловителей: трапецеидальные, зигзагообразные, шаровые, ступенчатые. В сырых формах для художественных отливок чаще всего используют шлакоуловители с трапецеидальным сечением. Частицы шлака, попадая с металлом в шлакоуловитель, расположенный выше питателей, всплывают и остаются в нем, не проникая в полость формы. В кусковых формах устройство шлакоуловителя, подающего расплавленный металл из стояка к питателям, не всегда представляется возможным. В этих случаях для подачи металла из стояка к питателям на поверхности разъема формы вырезают канал, называемый литниковым ходом.

Питатель – элемент литниковой системы для подвода расплавленного металла в полость литейной формы. Питатели чаще всего располагают в нижней полуформе под шлакоуловителем. Их не следует делать в том месте под шлакоуловителем, где в него входит стояк, так как возможно попадание шлака в форму. В формах толстостенных отливок питатели прорезают в виде каналов с треугольным сечением, в тонкостенных отливках – в виде широких трапецеидальных каналов (рис. 3.45, в). Толщина таких питателей не должна превышать толщину стенки отливки; в противном случае при обрубке литника будет выламываться стенка отливки.

Выпор – элемент литниковой системы для вывода газов из формы при заливке, контроля заполнения формы расплавленным металлом, питания отливки в момент ее затвердевания, смягчения удара струи металла в верхнюю стенку полости формы в конце заливки, слива холодного металла из верхней части полости формы.

Заливка, при которой часть холодного металла сливается из полости формы через выпор, носит название заливки с перепуском. При заливке формы с перепуском уровень металла в чаше должен быть несколько выше уровня металла в выпоре. В литейных формах, полость которых расположена в нижней опоке, выпор делают в виде стояка на противоположном от литниковой системы конце формы (рис. 3.46, а). Такой выпор называют отводным. Кроме того, он может быть питающим и сигнальным.

Рис. 3.46. Устройство выпора и прибыли: а – отводной выпор; б – выпор в верхней части формы; в – отливка без прибыли; г – отливка с прибылью

Читайте также:  Как установить узо самостоятельно схема

В формах, полости которых расположены в верхней опоке, выпор ставят в той части полости формы, которая расположена выше всех остальных (рис. 3.46, б). Если выпор поставлен в части формы, которая расположена ниже других, газы и шлак, всегда скапливающиеся в верхней части формы, могут не попасть в него, а потому останутся в форме, образуя газовые или шлаковые раковины.

Прибыль. Во время усадки металла в форме в стенках отливки могут образовываться усадочные раковины. Наиболее часто они возникают там, где металл долгое время остается в жидком состоянии, т. е. в толстых сечениях отливки (рис. 3.46, в). В тонких сечениях раковины образоваться не могут, потому что возникающая в процессе затвердевания усадка компенсируется металлом из соседних, более толстых сечений отливки, находящихся еще в жидком состоянии.

Таким образом, усадочные раковины располагаются в наиболее толстых частях отливки, которые затвердевают последними. Если во время затвердевания отливки в то место, где происходит образование усадочной раковины, своевременно добавлять жидкий металл – питать отливку, то усадочной раковины в ней не будет. Такой 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 (рис. 3.46, г). Но такая прибыль может питать отливку лишь в том случае, если металл в ней в момент образования раковины в отливке еще жидкий и затвердевает после затвердевания питаемого узла. Следовательно, чтобы в прибыли сохранить металл в жидком состоянии, сечение и размеры ее должны быть больше размеров той части отливки, которую она питает. При таком условии усадочные раковины будут образовываться не в отливке, а в прибыли, которая впоследствии будет удалена. Прибыли могут быть закрытыми и открытыми. На рис. 3.46, г показана часть отливки трубы с фланцем и открытой прибылью.

Описанный выше способ устройства прибылей как средство борьбы с усадочными раковинами в отливках неэкономичен вследствие большого расхода металла и трудоемкости операции отрезки прибылей. Существуют более выгодные способы питания отливок с помощью прибылей с атмосферным и газовым давлением, позволяющие значительно уменьшить размеры прибылей. Принцип работы прибыли, действующей под атмосферным давлением, состоит в том, что в полость ее до заливки вставляют песчаный стерженек, через который вовнутрь передается атмосферное давление, способствующее подаче жидкого металла в питаемый узел.

В прибыль, действующую под газовым давлением, вставляется патрон с мелом. Разлагаясь при заливке, он выделяет газ и создает в прибыли повышенное давление. Толщина стенки патрона делается такой, чтобы она расплавилась после того, как на поверхности прибыли образовалась корка затвердевшего металла.

Применяемые при отливке крупных изделий открытые прибыли для уменьшения их размеров подогревают путем доливки металла, засыпки материалами, выделяющими теплоту (молотым шлаком, древесным углем, лункеритом). Обогрев открытых прибылей производится при помощи облицовки их экзотермическими смесями, в состав которых входят алюминиевый порошок, ферросилиций, железная окалина, шамотный порошок и огнеупорная глина. При химической реакции между составляющими смеси выделяется теплота, которая обогревает прибыль. Экзотермический обогрев прибыли позволяет уменьшить ее размеры на 8-9 %.

Прибыли делают прямыми и отводными. Отводные прибыли применяют для питания местных термических узлов и нескольких небольших отливок. В отличие от прямых их располагают сбоку от питаемого узла и соединяют с ним массивной шейкой.

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

Создание литниковой системы

После того, как зубной техник смоделировал каркас будущего протеза, литейщик приступает к созданию литниковой системы.

Создание литниковой системы

Она играет важную роль в обеспечении качества литья каркаса бюгельного протеза. В процессе литья необходимо получить гладкую, не имеющую пор поверхность каркаса, которая хорошо полируется и остается блестящей при осуществлении больным ухода за протезом. Точное литье обеспечивает сохранение пружинящих свойств кламмеров, необходимых для фиксации бюгельного протеза.

Для достижения высокого качества литья необходимо соблюдать следующие требования:

1) все участки отливки при литье должны находиться в равных условиях;

2) все толстостенные участки отливки должны иметь дополнительное депо жидкого металла для устранения усадочной раковины, рыхлости и пористости металла;

3) к тонким участкам отливок должен быть подведен наиболее горячий металл. Опыты показали, что не только длина и диаметр литьевого канала, но и его направление и расположение имеют огромное значение для получения качественного литья. Направление литьевых каналов и полого пространства должны соответствовать, чтобы расплавленный металл резко не менял направление, а применяемая при литье центробежная сила способствовала уплотнению металла;

4) расплавленный металл должен течь от толстостенных участков к тонкостенным. Если деталь имеет несколько толстостенных участков, связанных посредством тонкостенных, то каждый толстостенный участок должен иметь свой литьевой канал (литникобразующий штифт).

В процессе охлаждения расплавленный металл вытягивается из литейных каналов и массивных частей. Более тонкие части модели остывают быстрее, чем более массивные. Поэтому литники должны устанавливаться на наиболее массивных участках конструкций, например, на переходе от седловидной части к дуге протеза. Массивные части, в которые металл может попасть только через другие, тонкие части модели, следует дополнить круглым каналонаполнителем диаметром 3 мм.

Литники представляют собой каналы, по которым расплавленный металл поступает в форму. Их моделируют в виде цилиндров диаметром не менее 2-3 мм, которые можно изготовить с помощью специального шприца с канюлями различных диаметров – от 0,8 до 4,5 мм или восковой ниткой.

При отливке сложных конструкций дуговых протезов или съемных шин с многозвеньевыми кламмерами в литниковой системе рекомендуется моделировать усадочные муфты и выход для газов (выпор). Последний делают из воска в виде стержня диаметром 1,5-2 мм и приклеивают с одной стороны к каркасу, а с другой – к верхнему краю литниковой чаши.

Размер и форма литниковой системы зависит от способа плавки и заливки металла. Если плавка осуществляется в литниковой чаше, то диаметр литника не превышает 1,5 мм, если при плавке металла применяют центробежную заливку, то литник должен быть толстым (он играет роль питателя – прибыли).

Литниковая система может быть выполнена в виде литникового креста, крыльчатки или одного канала. Крестообразная система применяется при отливке сложных каркасов и съемных шин. Литники делают плоскими, толщиной 0,5-0,6 мм и шириной 1-1,6 мм. Расплавленный металл заливают в форму 3-4 широкими потоками.

Литье «сверху»

Крыльчатая литниковая система образуется путем приклеивания круглых восковых литников к основному стержню. Литники диаметром 3-4 мм имеют дугообразное направление (для того чтобы металл резко не менял направление потока).

Одноканальную литниковую систему применяют при центробежной или вакуумной заливке. Толстый литник диаметром 4-6 мм устанавливают по направлению вращения модели при ее заливке расплавленным металлом. Литник суживается у детали каркаса и расширяется в области литниковой чаши. В этом случае необходимости в создании усадочной муфты нет.

При изготовлении протеза нижней челюсти литье можно осуществить «сверху» и «сквозь модель». В этом случае достаточно двух литейных каналов диаметром 3,5 мм каждый. Они фиксируются непосредственно к дуге протеза.

При моделировании восковой конструкции на верхней челюсти и из-за большого количества широких и дополнительных элементов на его дуге следует установить как можно более плоские литейные каналы и отливку каркаса во избежание деформации осуществлять только «сверху».

В местах прикрепления литейных каналов могут возникать изъяны. Чтобы избежать этого, используются «депо» металла (усадочные муфты), действующие в качестве литейных резервуаров.

Усадочные муфты обеспечивают гомогенную отливку. Для этого необходимо, чтобы процесс кристаллизации металла происходил при постоянном поступлении дополнительного количества расплавленного металла для заполнения образующихся пустот. Если это условие не будет соблюдено, то в середине детали, как правило, образуются так называемые усадочные раковины, ослабляющие прочность всей конструкции каркаса дугового протеза. Для предотвращения их образования на литнике вблизи детали каркаса устанавливается восковой шарик, который должен быть в 3-4 раза больше объема отливки. Если литник короткий (2-4 мм) или широкий, усадочную муфту (прибыль) можно не устанавливать. В этих случаях ее роль выполняет сам литник или литниковая чаша.

При моделировании литниковой системы следует обращать внимание на обеспечение возможности отпилить литники от готового каркаса. Литники должны быть гладкими, поскольку неровности и шероховатости стенок литьевого канала создают завихрения в потоке жидкого металла, что отрицательно сказывается на качестве отливки.

Литье «сквозь модель»

После создания литниковой системы приступают к формовке огнеупорной модели.

Читайте также:  Газовая плитка своими руками на пропане