Литниковая система

,И О О ГО СУДА Р СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(71) Могилевское отделение физико-технического института АН БССР(56) Справочник по чугунному литью подред, Н, Г, Гиршовича, Л., Машиностроение,с. 333, рис. 1 У.14.(57) Использование; при заливке расплава вформу, Сущность изобретения: литниковая Изобретение относится к литейному производству.Цель изобретения - повышение качества отливок путем уменьшения величины гидроудара и колебаний расплава в форме,На фиг. 1 изображен выпор над отливкой, на фиг. 2 - то же, вид сбоку,Литниковая система состоит из воронки 1, стояка 2, литниковых каналов 3, питателя 4 и выпора 5,Площадь поперечного сечения входного отверстия выпора 5 определяется из соотношения Евх = 1,0,1,5,и Еп, а площадь поперечного сечения выпора в 2,4 раза больше площади поперечного сечения его входного отверстия, где /( - коэффициент расхода литниковой системы, Ел - площадь поперечного сечения питателя /питателей/.Выполнение площади поперечного сечения входного отверстия выпора Евх в указанных пределах обеспечивает снижение давления при гидроударе до нуля /относительно статического напора/, Как показали эксперименты, при Евх1,0 р Еп давление при гидроударе больше нуля; при Евх1,5 система содержит стояк, литниковые каналы, питатель и выпор, причем площадь поперечного сечения выпора больше площади поперечного сечения входного его отверстия в 2.4 раза, а площадь поперечного сечения входного отверстия выбирают из соотношения Е=,01,5,и Ь, где,и - коэффициент расхода литниковой системы; Ев - площадь поперечного сечения питателя, Такие сечения позволяют уменьшить гидро- удар и колебания расплава в форме, 2 ил.1 табли Ел происходит резкое возрастание амплитуды колебаний расплава в форме. Минимальное значение числового коэффициента, равное 1,0, соответствует, скругленной кромке входного отверстия выпора: максимальное, равное 1.5 - выпору без скругления кромки его входного отверстия.Площадь поперечного сечения выпора Ев в 24 раза больше сечения его входного отверстия обеспечивает уменьшение амплитуды колебаний расплава в форме и быстрое их затухание после окончания заливки. Как известно, указанные процессы являются факторами образования литейных дефектов. Как показали эксперименты, если площадь поперечного сечения выпора превосходит площадь поперечного сечения его входного отверстия менее чем в 2 раза, то возрастает амплитуда колебаний расплава в форме; при Ев4 Евх снижения величины гидроудара и колебаний расплава в форме практически не происходит, а металлоемкость литниковой системы возрастает, поэтому соотношение Ев4 Евх нецелесообразно. Кроме того, снижение амплитудыдавления колеблющегося расплава в формепосле окончания еезаливки до величиныменьшей, чем изменения газового давленияв форме от нагрева, нецелесообразно. Известно, что газовое давление в полостиформы составляет порядка десятков гектопаскалей, что соответствует нескольким (всреднем - 2.3) "антиметрам металлического столба. 1 акая амплитуда колебаний давления в форме и обеспечивается приплощади поперечного сечения выпора в2.4 раза больше площади поперечного сечения его входного отверстия. Уменьшениеплощади поперечного сечения входного отверстия выпора по сравнению с основнымсечением улучшает отделение литниковойсистемы от отливки, Это также практическиисключает выламывание тела отливки приотделении выпора,В случае применения нескольких выпоров (по технологическим соображениям)суммарные площади поперечных сеченийвыпоров и их входных отверстий должнысоответствовать предлагаемым соотношениям,Выпор, включая его входное отверстие,может быть иметь различную геометрическую форму сечения: круглую, квадратную идр. Оптимальной является круглая форма,т,к. технологична, имеет минимальное гидравлическое сопротивление и обеспечиваетминимальную турбулизацию потока расплава при его движении в выпоре. Однако наэффективность гашения гидроудара формасечения выпора практически не влияет,Литниковая система работает следующим образом,Заливаемый расплав через воронку 1,стояк 2, литниковые каналы 3 и питатель 4поступает в полость формы 6,В момент соприкосновения зеркала металла с верхней стенкой формы расплав тормозится; его кинематическая энергияпереходит в потенциальную - повышаетсядавление, Начинает развиваться процессгидравлического удара,Так как в это время в выпоре 5 давление близко к атмосферному, повышенное (по сравнению с ним) давление в полости формы 6 вызывает истечение расплава в выпор, В результате оттока жидкости из полости формы 6 давление в ней уменьшается; при этом чем больше площадь поперечного сечения входного отверстия Ех выпора, (см, фиг, 1, 2), тем интенсивнее отток жидкого металла из полости формы 6, а следовательно, меньше амплитуда гидроудара. Однако уменьшать амплитуду гидроудара, например, до нуля (относительно атмосферного давления) не имеет смысла, т,к, в результатезаполнения формы давление в полости 6становится равным статическому.Расплав после прохождения входного5 отверстия выпора 5 резко снижает скоростьв его расширенной части, Снижение скорости обеспечивает плавный подъем расплавленного металла в выпоре и небольшиеего колебания в форме,10 В таблице представлены результаты физического моделирования литниковых систем, Примеры ММ 1-5 показывают характервеличины гидроудара и амплитуды колебаний уровня жидкости в выпоре при измене 15 Евнии Ецх, при этом отношениеблизко кЕвх3, т,е, оптимально, Примеры ММ 6-10 показывают характер изменения указанных веЕвличин от отношения при неизменномЕвхоптимальном сечении Евх. Как видно из таблицы, если Е 8 х1,0 р Е, то при гидроудареимеет место повышение давления в полостиформы 6 выше статического /пример М. 1/.Если Е 8 х1,5,и Ел, то, хотя величина гидроудара меньше статического напора, резковозрастает амплитуда колебаний уровнярасплава в выпоре 5 и давления в полостиформы 6 после окончания заливки /пример30 5/,Если ЕвЙЕвх то амплитуда колебанийуровня в выпоре, и соответственно, давления в форме после окончания заливки увеличиваются (пример М 6), При Е4 Е 8 х,величина гидроудара меньше статическогонапора и амплитуда колебаний давления после окончания заливки не превышает среднего газового давления в полости формы отее нагрева, однако объем и масса выпора40 (пример М 10) почти в 1,5 раза больше посравнению с оптимальным (примеры МК. 3и 8).Параметры литниковой системы, ука 45занные в примерах ММ. 2-4 и 7-9 обес печивают безударное заполнение иминимальную амплитуду колебаний уровнярасплава в выпоре и давления в форме после окончания заливки,Формула изобретения Литниковая система, содержащая стояк, питатель и выпор, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения качества отливок путем уменьшения величины гидроудара и колебаний расплава в форме, площадь поперечного сечения входного отверстия выпора определяется из соотношенияЕвх = 1,0",1,5,И Ел,1766590 выпора в 2.4 раза больше площади поперечного сечения его входного отверстия,где,и - коэффициент расхода литниковой системы, Еп - площадь поперечного сечения питателя, а площадь поперечного сечения- т ---Параметры литниковой системы Результаты испытаний Пример Количестводефектныхотливок(из 10 шт,) Коэффициентрасходалитниковойсистемы Площадь поперечногосечениявходногоотверстияРак см Значениечисловогокоэффициента в формуле Рвх,02:15)ОРя Площадь поперечногосечения пыпоРа Ра смз Величина Амплитуда гидроуда- колебаний ра Нг, см уровняжидкости Н см ОтношениеРа/Р,2 3 5 6 7 8 9 1 О 15О-10 0 0 -2 -1 -2 1 О 4 3 2 2 П р и м е ч а н и я; 1. Статический напор Н25 см, 2, Площадь поперечного сечения питателя Ря4,0 смз 3 Величине гидроудара -. относительно уровня металла в заливочной чаше. 40 45 50 55 0,25 0,25 0,25 0,25 0,250,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 О 70 0,70 0,70 0,70 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,90 1,00 1,25 1,50 1,60 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 2,52 2,80 З,5 а 4,20 4,48 3,50 3,5 О 3,50 350 3,50 342 3,80 4,755,7 О 6,08 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 090 1,00 1,25 1,50 4,80 1,25 1,25 1,г 5 1,г 5 125 0,90 1,00 1 25 1,50 1,60 1,25 1,25 125 1 25 1,25 0,90 1,00 1,25 1,50 1,60 1,25 1,25 1,25 1,251,25 2,70 3,00 3,75 450 4,80 2,00 250 3 75 5,00 5,50 7,07 8,04 10,18 12,56 13,82 6,16 7,00 10,18 14,00 15,21 10,26 11,40 14,25 18,24 7,60 9,50 14,25 19,00 20,90Ю 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 1,60 2,00 3,00 4,00 4,40 281 2,87 2,91 2,99 3,08 1,76 г,оа 2,91 4,00 4,35 3,00- - - 3,00 3,00 3,00 3,00 1,60 200 3, 00 400 4,4 О/ 6трр/ / гИР. Составитель А,КузнецоваРедактор С.Кулакова Техред М,Моргентал Корректор А.Козориз Тираж венного комитет 113035, Москва, Жроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3504 ВНИИПИ Госуда Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб 4/5