Конструирование и расчет литниковых систем и прибылей для отливок: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 050501.69 - Профессиональное обучение (металлургические производства)

Глава 1. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ Рис. 1.1. Конструкция литниковой системы 1.1. Расчет оптимальной продолжительности заливки Таблица 1.1 Значения коэффициента S1 для стальных отливок Таблица 1.2 Значения коэффициента S1 для отливок из алюминиевых сплавов 1.2. Классификация литниковых систем 1.2.1. Литниковые системы I класса Рис. 1.2. Литниковые системы класса Iпри газопроницаемых стенках канала:а – заливка в литниковую воронку; б – заливка в чашу Рис. 1.3. Литниковые системы класса Iпри газонепроницаемых стенках канала:а – заливка в литниковую воронку; б – заливка в чашу 1.2.2. Литниковые системы II класса Рис. 1.4. Литниковые системы класса II вида IIА:а – заливка в литниковую воронку; б – заливка в чашу Рис. 1.5. Литниковые системы класса II вида IIB:а – заливка в литниковую воронку; б – заливка в чашу Рис. 1.6. Схема заполнения полости формы 1.2.3. Литниковые системы III класса Рис. 1.7. Литниковые системы вида IIIA при применениилитниковой воронки (а) и чаши (б) Рис. 1.8. Литниковые системы вида IIIВ при применениилитниковой воронки (а) и чаши (б) 1.2.4. Литниковые системы IV класса Рис. 1.9. Литниковые системы видов IVA (а) и IVB (б) 1.3. Типы разливочных ковшейи технология заливки форм Рис. 1.10. Типы поворотных ковшей:а – конический; б – чайниковый; в – барабанный; г – ручные Таблица 1.3 Массовые скорости разливки чугуна из поворотных ковшей Рис. 1.11. Схема конструкции стопорного ковша Таблица 1.4 Рекомендуемые температуры заливки чугуна Таблица 1.5 Рекомендуемые температуры заливки стали Таблица 1.6 Рекомендуемые температуры заливки некоторых цветных сплавов 1.4. Выбор уровня и места подвода сплавак полости формы Рис. 1.12. Схема подвода металла к стальной отливке «Лапа чугуновоза» (подвод в тонкие части) Рис. 1.13. Схема подвода металла в толстостенные части отливки Рис. 1.14. Рассредоточенный подвод металла:1 – питатели; 2 – шлакоуловитель; 3 – стояк Рис. 1.15. Подвод металла к отливке «Зубчатое колесо»:а – в – способы подвода сплава 1.5. Расчет литниковых системпри заливке из поворотных ковшей Таблица 1.7 Значения коэффициента расхода для чугунных и стальных отливок Таблица 1.8 Поправки к значениям коэффициента расхода Таблица 1.9 Значения коэффициента расхода для отливок из ковкого чугуна Таблица 1.10 Значения коэффициента расхода для алюминиевых сплавов Таблица 1.11 Значения коэффициента расхода для отливок из магниевых сплавов Таблица 1.12 Значения коэффициента расхода для отливок из медных сплавов Таблица 1.13 Рекомендуемые соотношения площадей элементов литниковой системыдля алюминиевых и магниевых сплавов 1.6. Расчет литниковых системпри заливке из стопорных ковшей Рис. 1.16. Схема к расчету параметров стопорного ковша:а – начальный момент заливки; б – завершающий момент заливки 1.6.1. Последовательность расчета литниковых системпри заливке из стопорных ковшей без торможения струи 1.6.2. Последовательность расчета литниковых системпри заливке из стопорных ковшей с торможением струи 1.7. Расчет литниковых систем при подводе сплавана нескольких уровнях при литьеиз поворотных ковшей 1.8. Расчет вертикально-щелевых литниковых систем Рис. 1.17. Конструкция вертикально-щелевой литниковой системы 1.9. Конструирование литниковых систем 1.9.1. Конструирование литниковых чаш и воронок Рис. 1.18. Литниковая воронка Рис. 1.19. Малая литниковая чаша Таблица 1.14 Параметры малой литниковой чаши Рис. 1.20. Большая литниковая чаша 1.9.2. Конструкции стояков Таблица 1.15 Конусность стояков, мм Рис. 1.21. Профили стояков для литья легких сплавов:а – круглый стояк; б – плоский «гусиная шейка»; в – наклонный; г – змеевидный Рис. 1.22. Конструкция зигзагообразного стояка:hз – высота змееобразной части стояка; В – шаг витка канала; l – расстояние между осями по ширине; rк – радиус кривизны оси канала 1.9.3. Конструкции шлакоуловителей и коллекторов Рис. 1.23. Форма сечения шлакоуловителя Рис. 1.24. Литниковая система с принудительным заполнениемшлакоуловителя Рис. 1.25. Конструкции литниковых систем с принудительным заполнением шлакоуловителя:а, б – типы дроссельных литниковых систем; 1 – дроссель; 2 – питатель; 3 – шлакоуловитель Рис. 1.26. Схема центробежного шлакоуловителя Рис. 1.27. Конструкции литниковых систем с принудительным заполнением центробежного шлакоуловителя:а – г – типы дроссельных литниковых систем;1 – дроссель; 2 – питатели; 3 – шлакоуловитель 1.9.4. Конструкции питателей Таблица 1.16 Основные размеры трапецеидальных питателей Рис. 1.28. Схемы размещения шлакоуловителя и питателя в форме:а – литниковая система с питателем в нижней полуформе; б – литниковая система с питателем в верхней полуформе 1.9.5. Применение фильтровальных сеток Рис. 1.29. Примеры установки фильтровальных сеток в литниковых системах для чугунных отливок:а – литниковая воронка; б – фильтровальная сетка у основания стояка;в – фильтровальная сетка в шлакоуловителе Рис. 1.30. Схемы установки фильтровальных сеток в литниковых системахдля отливок из легких сплавов:а – под стояком; б – в расширенной части коллектора; в – под питателем;г – в колодце и вертикальной щели; д – в вертикальной щели 1.9.6. Особенности конструкции литниковых системдля отливок из ковкого чугуна Рис. 1.31. Подвод металла к отливкам заднего моста автомобиля (а)и гаечных ключей (б):1 – стояк; 2 – шлакоуловитель; 3 – боковые прибыли; 4 – холодильники;5 – шейки прибылей Рис. 1.32. Схема полной литниковой системы для отливокиз ковкого чугуна:1 – стояк; 2 – шлакоуловитель; 3 – питатель; 4 – боковая прибыль;5 – шейка прибыли; 6 – отливка Рис. 1.33. Номограмма для определения размеровбоковых прибылей Рис. 1.34. Номограмма для определения сечения шейкибоковых прибылей 1.9.7. Особенности конструкцийступенчатых литниковых систем Рис. 1.35. Ступенчатая литниковая система с обратным стояком Рис. 1.36. Ступенчатая литниковая система со шлакоуловителем Рис. 1.37. Ступенчатая литниковая система:1 – дроссель; 2 – шлакоулавливающая бобышка; 3 – сетка; 4 – стержень;5 – распределительный стояк; 6 – шлакоуловитель; 7 – порог 1.9.8. Особенности литниковых системдля отливок из цветных сплавов 1.10. Специальные конструкции литниковых систем 1.10.1. Тормозящая литниковая система В. И. Фундатора Рис. 1.38. Схемы тормозящих литниковых систем:а – с тремя коленами; б – с двумя коленами (х – окно между элементами) 1.10.2. Дроссельные литниковые системы Рис. 1.39. Литниковая система с односторонним дросселем:1 – стояк; 2 – дроссель; 3 – шлакоуловитель Рис. 1.40. Литниковая система с двухсторонним дросселем:1 – стояк; 2 – дроссель; 3 – шлакоуловитель Таблица 1.17 Размеры односторонних дросселей Таблица 1.18 Размеры двухсторонних дросселей 1.10.3. Дождевые литниковые системы Рис. 1.41. Схема дождевой литниковой системы:1 – форма; 2 – стержень с дождевой литниковой системой; 3 – кольцевой канал;4 – вертикальные отверстия; 5 – стержень; 6 – щелевой канал 1.10.4. Другие разновидности специальных конструкцийлитниковых систем Рис. 1.42. Методы подвода сплава с помощью рожкового литника:1 – стояк; 2 – зумпф; 3 – рожковый литник; 4 – полость формы Рис. 1.43. Литниковые системы для тонкостенных отливок:а – клиновые литники; б – щелевые питатели 1.11. Примеры расчета литниковых систем Контрольные вопросы и задания Рис. 1.44. Форма для отливки «Крышка» Рис. 1.45. Форма для отливки «Барабан» Рис. 1.46. Форма для отливки «Цилиндр» Рис. 1.47. Форма для отливки «Радиатор» Таблица 1.19 Исходные данные для выполнения задания Таблица 1.20 Исходные данные для расчета литниковых систем Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ ОТЛИВКИ 2.1. Обеспечение направленного затвердевания отливки 2.1.1. Анализ конфигурации отливки.Определение узлов питания Рис. 2.1. Применение метода вписанных окружностей:а – г – типы конструкций отливок Рис. 2.2. Примеры определения числа узлов питания для отливок:а – «Колесо»; б – «Корпус»; в – «Цилиндр» 2.1.2. Построение технологических напусков Рис. 2.3. Схемы применения метода вписанных окружностей (а) и построения технологического напуска (б):1 – прибыль; 2 – холодильник Рис. 2.4. Примеры построения технологических напусков:а, б – типы конструкций отливой Рис. 2.5. Устранение термических узлов сложной отливки 2.1.3. Расчет и конструированиевнутренних и наружных холодильников Рис. 2.6. Схема установки внутреннего холодильника (Х)в массивном узле отливки:hв, hн, hм – высота верхней, нижней и массивной частей отливки; δв, δн, δм – толщина верхней, нижней и массивной частей отливки Рис. 2.7. Схемы установки холодильников в тепловых узлах отливок:а – костыль; б – скоба; в – решетка; г – спираль;1 – холодильник; 2 – тепловой узел; 3 – жеребейка Рис. 2.8. Размеры и форма внутренних холодильников:а – ежей; б – сварных; в – спиральных Таблица 2.1 Размеры и масса спиральных холодильников Таблица 2.2 Размеры и масса холодильников типа ежей Таблица 2.3 Размеры и масса сварных холодильников различной формы сечения Рис. 2.9. Схемы расположения плоских, круглых и фасонныхнаружных холодильников Таблица 2.4 Размеры наружных холодильников, мм Таблица 2.5 Толщина плоских холодильников для стальных отливок 2.2. Виды прибылей.Определение количества прибылей 2.2.1. Классификация прибылей Рис. 2.10. Установка прибылей на отливке «Зубчатое колесо»:1 – секторная открытая прибыль на ободе; 2 – открытая прибыль на ступице Рис. 2.11. Установка закрытых прибылейна отливке «Корпус редуктора»:1, 2, 3 – прибыли Рис. 2.12. Конструктивные типы прибылей:а – шаровая; б – полушаровая; в – коническая закрытая; г – овальная закрытая;д – открытая коническая; е – призматическая открытая прямого действия;ж – закрытая с формой сечения, близкой к горизонтальному сечению узла питания;з – местная призматическая закрытая Рис. 2.13. Схема боковой прибыли:1 – прибыль; 2 – отливка 2.2.2. Определение протяженности зон действия прибылей Рис. 2.14. Схема расположения прибылей:а – е – примеры расположения прибылей на отливках;1 – отливка; 2 – прибыль; 3 – холодильник Таблица 2.6 Протяженность зон действия прибылей 2.2.3. Определение количества прибылей 2.3. Расчет прибылей 2.3.1. Метод Й. Пржибыла 2.3.2. Упрощенный метод УЗТМ Рис. 2.15. Схема к расчету прибыли:а – шаровой; б – конической Рис. 2.16. Схемы установки прибылей на узлах отливки:а – разветвленном; б – концентрированном 2.3.3. Расчет боковых прибылей и питающих элементов в литниковых системах Рис. 2.17. Конструкции питающих выпоров (α = 10–30°):а – прямого; б – отводного Таблица 2.7 Размеры прямых питающих выпоров для чугунных отливок, мм Рис. 2.18. Питающие бобышки для отливок из ковкого чугуна:1 – стояк; 2 – шлакоуловитель; 3 – питатель; 4 – бобышка; 5 – шейка;6 – отливка Рис. 2.19. Диаграмма для определения размеров бобышекпри производстве отливок из ковкого чугуна Рис. 2.20. Питающие бобышки для отливок из серого чугуна:1 – отливка; 2 – литниковый канал; 3 – бобышка; 4 – питатель; 5 – шлакоуловитель; 6 – стояк Рис. 2.21. Схема расположения прибылей при получении отливки«Картер главной передачи»:1 – шлакоуловитель сечением 30 × 25 × 40 мм; 2 – питатель сечением 20 × 10 мм;3 – прибыль Таблица 2.8 Значения площади шейки бобышек при изготовлении отливокиз ковкого чугуна Таблица 2.9 Размеры питающих бобышек для отливок из серого чугуна 2.4. Специальные конструкции прибылей 2.4.1. Применение теплоизоляции и обогрева прибылей Рис. 2.22. Способы утепления прибылей (h = 0,1Dпр):1 – песчаная форма; 2 – облицовка из теплоизоляционной смеси; 3 – прибыль;4 – отливка; 5 – выпор; 6 – оболочка из теплоизоляционной смеси Рис. 2.23. Экзотермическая оболочка для круглой прибыли Таблица 2.10 Экзотермические смеси для облицовки прибылей Таблица 2.11 Нормаль на экзотермические оболочки для круглых прибылей 2.4.2. Прибыли, работающие под высоким газовым давлением Рис. 2.24. Расположение газового патрона в прибыли Рис. 2.25. Номограмма для определения массы мелового зарядав зависимости от давления и массы отливки с прибылью 2.4.3. Легкоотделяемые прибыли Рис. 2.26. Конструкция легкоотделяемой прибыли Контрольные вопросы и задания Рис. 2.27. Схемы отливок:а, в – отливки из углеродистой стали 35Л; б – отливка из углеродистой стали 45Л;г – отливка из алюминиевого сплава АК7ч Таблица 2.12 Исходные данные Заключение Библиографический список