Литниковая система: назначение, детали, виды

Производство отливок дает возможность существенно уменьшить затраты труда на обработку деталей, снятие лишнего материала. Литниковая система служит для перевозки расплава с ковша в форму. Она одинаково заполняет пустоты, гарантирует кристаллизацию металла без образования стрессов. Литниковая система собой представляет трудную конструкцию каналов, регулирующих скорость движения и давление расплава. Она собственной конфигурацией содействует всплыванию шлака в прибыль.

При извлечении отливки из формовочной смеси, ЛС смотрится грубо. Создается впечатление лишнего металла вокруг детали. В действительности через детали литниковой питающей системы в процессе заливки выводится воздух и отсоединяется шлак, подпитывается металлом усадка при охлаждении. ЛПС изменяет давление для наполнения всех компонентов заготовки. В результате точного расчета, структура получившейся отливки плотная и однородная по всему сечению.

Назначение системы

Перевозка жидкого расплава без разрушения стенок, одинаковое заполнение пустоты формы с одинаковой скоростью считают назначением литниковой системы. Одновременно лабиринт ходов из стояков, питателей и прибылей:

• разделяет шлак от металла;
• не пропускает и разделяет воздух;
• выводит скопившиеся газы;
• изменяет кристаллизацию;
• питает форму при остывании.

Форма деталей литниковой системы мешают контакту поверхности остывающей отливки с воздухом, обеспечивает одинаковое охлаждение без переходных зон и мест быстрой кристаллизации.

Литейное производство в себя включает создание контуров изготавливаемых деталей с нужными технологичными уклонами и допусками на обработку. После чего в прессформах выполняется система питания – ЛПС. Она рассчитывается с учетом одинакового наполнения всей пустоты исходя из формы будущей детали и толщины ее стенок.

Расположение и вид литниковой системы выбирается исходя из формы заготовки, ее размера. Металл должен заполнить Все место одинаково, с одинаковой скоростью, не разрушив внутренние стенки прессформы.

Важные элементы

Литниковая система собой представляет трудную конструкцию с несколькими элементами. Любая деталь делает собственную роль и убрать ее невозможно.

К элементам литниковой системы относятся:

• внешний конус;
• вертикальный конусообразный стояк;
• питатель;
• литник.

Жидкий металл попадает с ковша в чашу – коническую перевернутую воронку. В широкую наружную часть конуса попасть струёй жидкого металла легче, чем в неширокий канал. Одновременно воздух, сопровождающий струю, выдавливается вверх и вовнутрь не попадает. Литниковая чаша применяется во всех конструкциях заливных систем. Размер конуса подбирается по размеру отливки, ее весу. Наружным конусом изменяется скорость движения расплава по литниковой системе и время заливки.

Тяжёлая жидкость устремляется вниз по узкому стояку, делая меньше скорость движения. независимо от направления конуса, сечение стояка намного меньше, чем воронки.

Под стояком есть маленькое конусное увеличение и углубление – зумпф, предотвращающий распыление. В нем собирается жидкий металл и гасит энергию струйки по аналогичности пруда под водопадом. Если струйка будет падать на твёрдую поверхность формы, то она ее разобьет. Очень маленькие брызги быстро застынут, образовав раковины и несплошности в общей массе материала.

С зумпфа жидкость течет снизу вверх, перетекая в литниковый ход и подталкивая шлаки к всплытию. Это дает возможность уменьшить длину ходов, правильно применять металл.

Литниковые хода всегда выполняются в плоскости разъема. Они имеют трапецеидальное сечение и разделяют общий поток на несколько, распределяя его по питателям одинаково, по всей длине.

В ЛПС питатели последние из ее компонентов. Они распределены по всей территории разъема и одинаково наполняют пустоту будущей отливки.

Помимо питательной системы в верней части детали ставятся: прибыль и выпор. Первая служит для накопления шлака и подпитки усадки. При охлаждении деталь уменьшается в размерах, проседает, и металл с прибыли восполняет уровень. Кол-во прибылей зависит от формы и площади отливки. К примеру, заливается маховик. Его ось располагают вертикально. Над ступицей устанавливают одну прибыль, если деталь до 0,5 тонны. При больших размерах конусы для шлака выполняются и по ободу.

Через находящийся в верхней части формы выпор наружу выходят газы, которые все же попали вовнутрь формы и поднялись вверх. Разрешается соединять выпор с центральной прибылью.

После полного охлаждения, деталь выбивают из формы, и выполняется обрубка – автогеном или отбойным молотком обрезаются все питатели и прибыля. Длина оставшегося участка зависит от марки стали. У высоколегированных сталей он составляет 80–150 мм и целиком убирается механообработкой после отжига. Высоколегированные стали и чугун отжигаются одновременно с литниковой системой или только прибылями, лишь потом выполняется обрубка. Термическая обработка выполняется сразу, после извлечения отливки из смеси, для снимания стрессов и уменьшения твердости.

Методы расчета литниковой системы базируются на быстроте полного наполнения формы. Они формируют первым делом сечение питателей, их кол-во. В основе расчетов гидравлические формулы и высота стояков, создающих давление. Для чугуна и сталей различных сортов соотношение площадей питателей, прибылей и стояков различная, основывается на жидкотекучести материала, толщины стенок. По мимо этого в формулу вводят поправочный показатель, значение которого зависит от веса отливки.

Типы систем

Вид ЛПС устанавливается как подходящий вариант между быстрым и одинаковым заполнением формы и наименьшими потерями металла в каналах. Применяют разные варианты систем.

В большинстве случаев конструкция зависит от марки материала. Для мелких деталей из цветных металлов и чугуна до двадцати килограмм, выполняется литье в прессформу под давлением. Принцип ее состоит в заполнении первой части формы жидким металлом, после быстрое, под большим давлением, запрессовывание расплава во вторую половину, собой представляющую конкретно форму детали. Быстрая кристаллизация при помощи системы охлаждения и через пару секунд отливка достается.

Большая цена прессформы до $100 000 и срок изготовления 2–3 месяца делают единичные отливки сказочно дорогими. Рентабельно применять прессформы под давлением с их работоспособностью 10–50 отливок в час, в массовом производстве.

Разрушающий метод – литье алюминия в песок по выплавляемым моделям, позволяет выплавлять непростые по форме изделия.

Характерность состоит в создании из воска или иного легкоплавкого материала точной копии детали и помещение ее в песок с одним питательным каналом. Заливка выполняется вертикально, без потерь на металл в ЛПС. Выделяется достаточным количеством выпоров, через которые выходит газ от сгоревшей модели.

Для стальных изделий и чугуна, весом более 50 кг, по большей части применяется горизонтальная литниковая система, намного удобнее конструкция для сочетания с разъемами. Вертикальная конструкция питателей подойдет для цветных сплавов и металлов с большой температурой плавления, которые заливаются. На типы литниковых систем и расчеты оказывают влияние характеристики детали:

• масса;
• соотношение ширины и длины;
• толщина стенок;
• сложность формы.

Типы литниковых конструкций отличают в направлении заливки: вертикальные для невысоких деталей с приличной площадью, и горизонтальные, если высота отливки больше ширины.

По методу подвода

В ЛПС могут подаваться расплавы на различных уровнях:

• сверху;
• с боковой стороны;
• снизу;
• вертикально по высоте;
• комбинированно в несколько линий.

По методу расположения питателей отличают типы ЛПС.

При верхней системе питатели стоят в одном уровне с литниками. Применяется этот способ очень часто для получения тонкостенных отливок из чугуна. Металл заливается сверху. При сложной формы перетекает по нижним перемычкам на иную от чаши и стояка сторону формы. Чтобы заполнение осуществлялось быстро, при тонких перемычках со стороны стояка выполняется утолщение в форме. Во время обработки на станке оно убирается.

Верхняя система литников самая простая в применении, отличается быстрым прямым заполнением формы металлом. Она приводит к одинаковой кристаллизации и небольшим расходом материала для наполнения подводящих каналов. При выбивке отливка легко избавляется от формовочной смеси.

Отличительным минусом считается каскадный сброс жидкого металла. Это приводит к захвату воздуха и перемешиванию металла со шлаком. В результате энергичного направления образуется пена. Шлак задерживается в коллекторе, не выходя в литник. Расплав падает в форму с большой высоты и зумпф не спасает от разрушительных процессов стенок, дна формы и стержней горячей струёй. Появляются брызги.

Минусы верхней литниковой системы убираются кантовкой или уклоном формы. Применяется заливка сверху для деталей высотой менее 100 мм.

Для тонкостенных пустотелых деталей применяется дождевая система – разновидность верхней. Питатели ставятся вдоль периметра сверху и одинаково наполняют отливку. Кристаллизация происходит снизу вверх, усадка материала возмещается конкретно из питателей. Дождевую систему при заливке массивных деталей соединяют с литниками.

Расплавленный металл подается питателями в нижнюю часть формы. Давление создается за счёт высоко расположившейся чаши и длинных стояков с обратным конусом – заужены к низу. Заполнение формы снизу происходит одинаково, без окисления и вспенивания. Неметаллические включения задерживаются, не попадая в ключевой металл. Поступая снизу, по литниковым каналам, расплав вытесняет в прибыля воздух, газы, шлак.

Минус литниковой конструкции в перегреве нижней части формы и большой усадке при кристаллизации. Особенно ощутимо это на цветных металлах, их сплавах, чугуне. Усадочные раковины могут спускаться в основное тело детали. в высоколегированных сталях появляются переходные зоны стрессов во время перегрева нижней части и быстром охлаждении верхней.

В расчет литниковой системы для алюминия с его большой проводимостью тепла, входит система охлаждения и дополнительный металл для компенсации усадки, увеличенная высота литников и питателей.

Удобная в выполнении литниковая система. Ее детали большей частью размещены в плоскости разъема. Расплав заполняет снизу часть сверху отливки и сверху перетекает вниз. Стенки не приходят в негодность, пена не появляется. Заполнение происходит медленно, спокойно по всей ширине пустоты.

Вариацией боковой заливки считается вертикально-щелевая литниковая система, применяемая для производства деталей большой высоты. В ней питатели размещены с боковой стороны, вдоль оси детали вертикально. Система подойдет для отливки с переменным сечением, тонкими стенками и резкими переходами. Расплав вводится спокойно, отлично заполняет форму. Шлаки и частицы песчаной смеси отделяются в коллекторе. Процесс кристаллизации течет одинаково, снизу вверх.

Слабым местом вертикально-щелевой конструкции считается вспенивание горячей жидкости в начальный момент заливки. В местах рядом с питателями может появиться перегрев и усадка металла. Вертикально-щелевую литниковую систему тяжело исполнять, выбивать из формы и удалять.

Большие детали заполняются одновременно 2-мя и больше линиями питателей. Их располагают в горизонтальном положении или вертикально в плоскости разъема, сделав больше количество секций формы. Металл течет в форму сверху и снизу, одинаково наполняя значительный объем. Процесс кристаллизации выполняется по всему объему.

Если расположена в горизонтальном положении система ярусная, расчет совершается с поправочными коэффициентами, учитывающими намного быстрое заполнение пустоты через находящиеся снизу литниковые питатели с высоким давлением. Разравнивание скорости движения расплава выполняется уменьшением сечения нижних питателей.

При ярусной литниковой системе заливки происходит одинаковое поступление металла в различных плоскостях. Становится меньше риск создания переходных зон при кристаллизации. Усадка происходит неторопливо, с восполнением пустых мест расплавом.

Для высоких деталей питатели размещают в 2 линии вертикально. Металл подается через стояки снизу. Заполнение одинаковое и спокойное, без захвата воздуха. Газы и шлак поднимаются одновременно с ключевым металлом вверх, наполняя прибыля.

Комбинированная

Соединение в одну конструкцию нескольких типов литниковых конструкций позволяет возместить минусы одних плюсами иных. Подобные системы делаются при отливе деталей с приличной массой и сложной конфигурацией в песочные формы. Если деталь имеет поперечное сечение по краешкам больше, чем в середине, питатели подводятся к линиям самых больших размеров. В результате происходит заполнение самых больших по массе компонентов. После заливается середина. Кристаллизация начинается вдоль периметра одновременно во всех частях отливки.

Непростые формы просят одновременного поступления расплава во все детали, соединенные тонкими перегородками. Комбинирование литниковых конструкций позволяет поступать металлу одновременно во все места.

Расплав подается в комбинированных системах по стояку вниз и по литниковым ходам подымается вверх. Происходит плавное наполнение пустоты из нескольких точек.

По гидродинамическому признаку

Процесс кристаллизации и выделение шлаков зависит от скорости наполнения отливки жидким расплавом. Ее регулируют через скорость заливки размер сечения компонентов литниковой системы. Горячий металл должен заполнить форму полностью до начала процесса кристаллизации. Одновременно нельзя заливать очень быстро, чтобы не позволить перегрев стенок в месте поступления расплава из литниковых питателей. В основе расчета гидродинамические формулы ламинарного направления насыщенный жидкости и «диаграмма состояния железо-углерод» в зависимости от температуры.

Сужающиеся

В сужающихся литниковых системах конусы направлены узким концом в сторону пустоты в форме. Металл на каждом элементе повышает собственную скорость движения и давление. Расчет литниковой системы определяет идеальное сечения питателей. Высокая скорость движения расплава приводит к быстрому наполнению всех компонентов с малым сечением и отделению шлака.

Падение с большим напором металла приводит к размыву стенок и разбрызгиванию. При этом жидкий металл захватывает воздух, окисляется.

Сужающиеся системы применимы для материалов с высокой жидкотекучестью и небольшой отдачей тепла.

Они должны заполнить все пустоты. Газы и шлак поднимаются вверх пока необразуется отвердевшей корки на поверхности.

Сужающиеся системы используют как правило при отливке деталей внушительных размеров и чугунных чушек.

Расширяющиеся

В расширяющихся литниковых системах конусы всех компонентов расширяются по ходу движения расплава. Металл вливается в полость формы спокойно, без разбрызгивания и окисления. Используются расширяющиеся питатели для стальных отливок всех размеров, при литье алюминия, бронзы, цветных сплавов.

Чем меньше деталь по весу, тем легче литниковая система. Для больших отливок с очень приличным количеством переходов устанавливают ярусные и комбинированные системы литниковых ходов. Конструкцию облегчают сочетанием ее компонентов. К примеру, выпор и прибыль, заливка через шлакосборники.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.