что такое литниковая система
Литниковые системы: элементы и принципы
Заливка металла в литейную форму
После того, как металл, например, литейный алюминиевый сплав, расплавлен и нагрет до температуры заливки, он готов для подачи его в литейную форму. Ключевым вопросом производства металлических отливок высокого качества является проектирование хорошей литниковой системы. Это еще более важно, если литье производится гравитационным методом, а не литьем с помощью давления, низкого или высокого.
Заливку расплавленного металла в литейную форму нужно выполнять осторожно и аккуратно. В противном случае в полученной после затвердевания отливке будут различные литейные дефекты, причиной которых было именно неправильная заливка расплавленного металла:
Хорошая литниковая система
Правильно же спроектированная литниковая система обеспечивает должный контроль течения жидкого металла при заполнении литейной формы.
Оптимальная конструкция литниковой системы может:
Неправильная литниковая система неизбежно приводит к нарушениям плавности и непрерывности течения металла. Результатом этого будет низкое качество отливки. Это тем более относится к алюминию и его литейным сплавам, которые являются весьма чувствительными к нарушениям плавности течения расплавленного алюминиевого сплава из-за повышенного образования шлака и оксидов.
Алюминиевые сплавы очень активно реагируют с кислородом с образованием оксида алюминия. Когда течение алюминиевого расплава происходит гладко, эти оксиды образуются на поверхности расплава и остаются там. Однако, если течение расплава является турбулентным, эти оксиды попадают внутрь расплава и приносят туда газы и включения. Поэтому, чтобы избежать нарушения непрерывности течения расплавленного алюминия литниковую систему проектируют таким образом, чтобы исключить проблемы с захватом воздуха. Это достигают путем предотвращения образования областей с низким давлением, которые могли бы приводить к засасыванию воздуха в литейную форму.
Элементы литниковой системы
На рисунке ниже представлено поперечное сечение типичной литниковой системы при литье в песчаные формы. Эта литейная форма иллюстрирует основные принципы процесса заливки расплавленного металла, в том числе, литейных алюминиевых сплавов.
Рисунок – Основные элементы типичной песчаной литейной формы.
Источник: http://www.custompartnet.com
Опока – это деревянный ящик, в котором располагается формовочная песчаная смесь.
Нижняя полуформа – это нижняя часть литейной формы.
Верхняя полуформа – верхняя часть литейной формы.
Литниковая система – это сеть каналов, которые предназначены для подачи расплавленного металла от входа в литейную форму в ее полости.
Стержень – это элемент из песка, который вставляют в форму, чтобы выполнить внутренние детали отливки.
Жеребейка – приспособление для крепления стержня.
Литниковая чаша – это часть литниковой системы, которая получает расплавленный металл из разливочного ковша. Литниковая чаша контролирует подачу металла в литейную форму. От литниковой чаши металл следует вниз по литниковому стояку – вертикальной части литниковой системы, а затем идет по горизонтальным каналам – литниковым ходам – и, наконец, через контролируемые входы – питатели или литники – в полость литейной формы.
Прибыль – резервуар для расплавленного металла, который подает металл к элементам литейной формы для предотвращения усадки в ходе затвердевания.
Физические принципы литниковой системы
Чтобы получить хорошую конструкцию литниковой системы необходимо следовать некоторым основным принципам. Расплавленный металл ведет себя в соответствии с фундаментальными принципами гидравлики. Выводы из этих принципов могут быть весьма полезным для понимания работы любой литниковой системы.
Процесс течения расплавленного металла через литниковую систему в литейную форму управляется принципами и понятиями механики сплошной среды, таким как:
Теорема Бернулли для течения расплава
Теорема Бернулли – это следствие закона сохранения энергии для стационарного течения несжимаемой жидкости. Теорема Бернулли для потока расплавленного металла заключается в том, что сумма потенциальной и кинетической энергии в любой точке такого потока является постоянной. Потенциальная энергия определяется высотой потока относительно некоторой плоскости отсчета. Кинетическая энергия зависит от скорости потока.
v = (2gh) 1/2
Из этой формулы следует, например, что чем выше расположена литниковая чаша, тем больше скорость в литнике на входе в литейную форму.
Принцип сплошности течения расплава
Принцип сплошности заключается в том, что для несжимаемой жидкости – расплавленного металла – в условиях непроницаемых стенок литниковой системы объемная скорость потока Q остается постоянной. Это значит, что для любых двух точек литниковой системы 1 и 2:
где
А – площадь поперечного сечения литниковой системы;
v – скорость потока расплава по литниковой системе.
Отсюда следует, что для ускорения потока жидкого металла площадь поперечного сечения каналов литниковой системы по ходу потока должна уменьшаться.
Характеристики течения расплава
При конструировании литниковой системы очень важно учитывать характеристики течения расплавленного металла, от которых зависит, будет это течение ламинарным, турбулентным или смешанным.
Ламинарное течение расплава
При ламинарном течении жидкость движется слоями, которые не пересекаются. При этом ламинарное течение необязательно является прямолинейным. При ламинарном течении течение идет вдоль криволинейных поверхностей и идет гладко, слоями. Более того, слои жидкости могут скользить относительно друг друга без какого-либо обмена жидкостью между слоями.
Турбулентное течение расплава
В турбулентном течении на главное течение накладываются вторичные случайные движения. В этом типе течения уже происходит обмен жидкостью между смежными слоями жидкости. Кроме того, в таком течении происходит обмен энергией между медленными и быстрыми частицами жидкости: медленные частицы ускоряются, быстрые – замедляются.
Число Рейнольдса для металлического расплава
Тип течения – ламинарный или турбулентный – определяется величиной отношения внутренних инерционных силы в жидкости к ее внутренним вязким силам. Это отношение выражается в виде безразмерного числа Рейнольдса (Re), которое можно упрощенно записать следующим образом:
Re = (инерционные силы)/(вязкие силы)
Вязкие силы возникают из-за внутреннего трения в жидкости. Зависят от динамической вязкости жидкости. Снижаются с увеличением температуры.
Инерционные силы представляют сопротивление жидкости ускорению. Увеличиваются с повышением плотности жидкости и скорости течения.
В течении с малым числом Рейнольдса инерционные силы являются пренебрежимо малыми по сравнению с вязкими силами, тогда как при большом числе Рейнольдса вязкие силы являются малыми по сравнению с инерционными силами. Для малых чисел Рейнольдса характерно ламинарное течение, а для больших – турбулентное.
Источник: Vukota Boljanovic, Metal Shaping Processes, 2010
Литниковая система
Литниковой системой называются каналы в форме, служащие для подачи в форму расплавленного металла. Назначение литниковой системы состоит также в том, чтобы улавливать шлак, 1 попадающий вместе с металлом в форму, и питать отливку в процессе затвердевания.
Литниковая система (рис. 1) обычно состоит из следующих элементов: литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3, питателя 4.
Рис. 1. Литниковая система: 1 — литниковая чаша; 2 — стояк; 3 — шлакоуловитель; 4 — питатель; 5 — коллектор; 6 — сетка; 7 — отливка; 8 — выпор; 9 — прибыль
Литниковая чаша (рис. 54, а и б) служит для уменьшения удара струи металла и для отделения шлака. Стояк 2 (рис. 1) располагается вертикально и имеет форму усеченного конуса с Сужением книзу. Шлакоуловители 3 служат для улавливания шлака. Их формуют в верхней опоке. Питатели 4, подводящие металл в полость формы, выполняют в виде щели. Количество питателей и их расположение зависят от конфигурации отливаемых деталей. В зависимости от конструкции, веса отливки и состава сплава применяют различные типы литников, показанные на рис. 1.
В дождевом литнике (рис. 1, г) металл из стояка 2 попадает в кольцевой коллектор 5, из которого через большое количество питателей 4 он заполняет форму сверху. При заливке снизу подают сплав через коллектор 5 (рис. 1, л и н) и несколько питателей 4. Тонкостенные отливки часто заливают сверху через клиновидный литник или боковой щелевидный литник (рис. 1, з). Для больших отливок сложной конфигурации применяют разветвленную многоэтажную литниковую систему (рис. 1, л и м).
Обеспечивая получение качественной отливки, литниковая система в то же время должна иметь наименьший объем, занимать мало места на модельной плите и не осложнять процесса формовки.
Площадь сечения питателя литниковой системы можно рассчитать по формуле
Для чугунного литья площади поперечного сечения питателя Fп, шлакоуловителя Fш и стояка ст имеют следующее соотношение:
Литниковая система
Полезное
Смотреть что такое «Литниковая система» в других словарях:
Литниковая система — Литниковая система, Литниковая питающая система система каналов и полостей в форме, через которые жидкий расплавленный материал расплав (металл или пластик) подается в полость литьевой формы или пресс формы для литья под давлением. Элементы … Википедия
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании. В зависимости от расположения в форме и способа подвода металла различают литниковые… … Металлургический словарь
Литниковая система — система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании В зависимости от расположения в форме и способа подвода металла различают литниковую… … Энциклопедический словарь по металлургии
литниковая система — Система каналов и устройств для подвода в определенном режиме жидкого металла (сплава) к полости литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании. Примечание По устройству литниковые системы… … Справочник технического переводчика
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — совокупность резервуаров, вертикальных и горизонтальных каналов, служащих для приёма и заполнения рабочей полости литейной (см.) расплавленным металлом, питания (см.) при её затвердевании, а также для улавливания первых порций металла, фильтрации … Большая политехническая энциклопедия
литниковая система — [gating system] система каналов и устройств для подвода жидкого металла к полости литейной формы, отделяющей неметаллические включения и питания отливки при затверд. Литниковая система состоит из литниковой чаши или заливочной воронки,… … Энциклопедический словарь по металлургии
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — совокупность каналов и полостей (элементов), служащих для заполнения рабочей полости литейной формы расплавл. металлом, питания отливки при затвердевании, улавливания первых порций металла, шлака и загрязнений. Осн. элементы Л. с. (чаша, стояк,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ПО РАЗЪЁМУ — литниковая система с подводом металла по плоскости разъема. ГОСТ 18169 86 … Металлургический словарь
ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — литниковая система с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости разъема формы (рис. Г 14). ГОСТ 18169 86. литниковая система простой конструкции WIDTH=391 HEIGHT=281 BORDER=0> литниковая система с подводящей и питающей системами… … Металлургический словарь
Вертикальная литниковая система — литниковая система с питателями, расположенными в вертикальной плоскости разъема формы на нескольких уровнях или вертикально. Вертикальную литниковую систему подразделяют на верхнюю, дождевую, сифонную, ярусную … Энциклопедический словарь по металлургии
Типы литниковых систем
Выбор того или другого типа литниковой системы зависит от многих факторов, главными из которых являются: положение отливки в форме и наличие разъема формы; габаритные размеры и конфигурация отливки; предъявляемые к отливке требования (ответственная или неответственная отливка); свойства сплава; возможности питания отливки прибылями; удобство отделения питателей от затвердевшей отливки.
Верхняя литниковая система
Верхняя литниковая система (рис. 1, а) обеспечивает хорошую заполняемость при кратчайшем пути металла до формы, создает наиболее благоприятные условия для последовательной направленной кристаллизации отливки снизу к прибылям, не вызывает развития местных перегревов формы и связанных с этим дефектов. Она наиболее проста по выполнению, легко удаляется при обрубке литья и требует наименьшего по сравнению с другими типами литниковых систем расхода металла за счет уменьшения размеров прибылей. Основной недостаток этого типа систем — каскадный сброс расплава в форму, приводящий к его интенсивному перемешиванию и окислению, захвату воздуха, образованию пены и ее замешиванию внутрь отливки. При верхней литниковой системе ухудшаются также условия задержания шлака в коллекторе, так как питатели большую часть времени заливки не могут работать под затопленный уровень. Кроме того, верхняя литниковая система создает опасность размыва формы и стержней падающим с большой высоты потоком металла.
Рис. 1. Типы литниковых систем: а — верхняя; б — нижняя; в — боковая (по разъему); г — вертикально-щелевая; д и е — ярусные соответственно с горизонтально и вертикально расположенными питателями; ж — комбинированная; 1 — чаша; 2 — стояк; 3 — зумпф; 4 — металлоприемник (промежуточный канал); 5 — коллектор; 6 — питатель горизонтальный; 7 — отливка; 8 — прибыли; 9 — колодец (обратный стояк); 10 — вертикальная щель; 11 — шлакосборник над коллектором; 12 — шлакосборник над питателем — питающая бобышка; 13 — питатель вертикальный; 14 — выпор
Отмеченные недостатки верхней литниковой системы в значительной мере могут быть устранены при заливке форм в наклонном положении или при выполнении заливки с кантовкой. Поэтому верхнюю литниковую систему часто применяют для отливок с высотой до 100 мм, а также при литье мелких деталей в кокиль, кантовку которого обеспечивать значительно проще, чем кантовку песчаной формы.
Нижняя литниковая система
Нижняя литниковая система (рис. 1, б) в наибольшей степени обеспечивает спокойное заполнение формы расплавом, исключающее его вспенивание, разбрызгивание и окисление, хорошо задерживает неметаллические включения, находящиеся в расплаве до его поступления в форму, способствует удовлетворительной заполняемости и последовательному вытеснению воздуха и газов из полости формы. Нижняя литниковая система легко удаляется при обрубке, а расход металла на нее меньше, чем на вертикально-щелевую систему.
Однако при такой литниковой системе из-за перегрева нижних слоев формы могут нарушиться тепловой режим охлаждающейся отливки и, следовательно, самый ход последовательной направленной кристаллизации, что может привести к образованию усадочных раковин и рыхлот. Чтобы избежать образования этих дефектов, применяют холодильники, устанавливают прибыли увеличенных размеров или доливают их горячим металлом. Но этих мер может оказаться недостаточно при литье сплавов с широким температурным интервалом кристаллизации, склонных к образованию рассеянной усадочной пористости. Кроме того, при нижней литниковой системе трудно обеспечить заполняемость тонкостенных высоких отливок с развитой поверхностью. Поэтому при hотл/δотл > 50 (где hотл — высота отливки без прибылей; δотл — средняя толщина стенки) для обеспечения заполняемости формы применяют вертикально-щелевую или комбинированную систему. Такой тип литниковой системы в наибольшей степени отвечает требованиям, предъявляемым к литниковым системам, и поэтому получил наибольшее распространение для литья цветных сплавов.
Боковая литниковая система
Боковая литниковая система (рис. 1, в) обеспечивает заполнение нижней части отливки сверху, а верхней части — снизу. Преимущество системы — удобство выполнения в форме.
Вертикально-щелевая литниковая система
Вертикально-щелевая литниковая система (рис. 1, г) наряду со спокойным вводом расплава в форму обеспечивает хорошую заполняемость форм тонкостенных отливок, задерживает неметаллические включения при отшлаковывании в коллекторе и вертикальном колодце, создает благоприятные условия для последовательной, Направленной снизу вверх кристаллизации отливок, обеспечивая подачу Горячего металла в верхние слои отливки и прибыль. Таким образом, этот тип литниковой системы обеспечивает лучший тепловой режим и лучшую заполняемость тонкостенных высоких отливок, чем нижняя литниковая система.
К недостаткам вертикально-щелевой системы относятся: возможность вспенивания сплава в начальный момент заполнения формы и опасность возникновения местных перегревов формы в области, прилегающей к вертикальным щелям, приводящих к образованию дефектов усадочного характера, а также сложность ее выполнения в форме и удаления при обрубке.
Вертикально-щелевая литниковая система наиболее эффективна при литье высоких тонкостенных (hотл/δотл > 50) отливок цилиндрической и коробчатой форм, а также при литье мелких и средних отливок в кокили, наклоняемые для устранения опасности вспенивания расплава в начальной стадии заполнения.
Ярусная литниковая система
Ярусная литниковая система (рис. 1, д и е) создает благоприятные условия для заполнения формы и кристаллизации отливки, так как наиболее горячие порции расплава поступают в верхнюю часть, а последовательная заливка снизу способствует спокойному заполнению и вытеснению воздуха. Недостаток этой системы — сложность ее изготовления, так как в этом случае необходимы несколько горизонтальных разъемов формы. Преимущественное применение ярусной системы — при литье в кокили с вертикальным разъемом. Кроме того, может использоваться при литье крупных высоких и тонкостенных отливок в песчаные формы.
Комбинированная литниковая система
Комбинированная литниковая система (рис. 1, ж), в которой сочетаются несколько типов систем, например, нижняя система с вертикально-щелевой обладает преимуществами этих систем. В этом случае форма спокойно заполняется расплавом, рационально распределяется температура по сечению отливки и тем самым обеспечивается ее последовательная кристаллизация. Эту систему применяют преимущественно для заливки крупногабаритных отливок сложной конфигурации в песчаных формах, особенно в тех случаях, когда площади горизонтальных сечений отливки резко меняются с ее высотой. Недостаток комбинированной системы — сложность выполнения и удаления ее при обрубке, а также повышенный расход металла.
Литниковая система
Литниковая система в литьевой форме состоит из воронки или литниковой чаши, стояка, коллектора или шлаковика, питателей и выпора. В зависимости от места подвода расплава к отливке относительно поверхности разъема формы: верхняя литниковая система, нижняя (сифоннная), боковая (по разъему) и ярусная. После затвердевания расплава металла литниковая система обрубается и идёт на переплав.
В пресс-форме для литья пластмасс под давлением литниковая система состоит из центрального, разводящего и впускных литников. Она охлаждается в каждом цикле литья и застывает вместе с деталью в холодноканальной пресс-форме либо постоянно поддерживает пластик в расплавленном состоянии в горячеканальной.
 | Это заготовка статьи о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным. |
Полезное
Смотреть что такое «Литниковая система» в других словарях:
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании. В зависимости от расположения в форме и способа подвода металла различают литниковые… … Металлургический словарь
Литниковая система — система каналов и элементов литейной формы для подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечения ее заполнения и питания отливки при затвердевании В зависимости от расположения в форме и способа подвода металла различают литниковую… … Энциклопедический словарь по металлургии
литниковая система — Система каналов и устройств для подвода в определенном режиме жидкого металла (сплава) к полости литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании. Примечание По устройству литниковые системы… … Справочник технического переводчика
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — совокупность резервуаров, вертикальных и горизонтальных каналов, служащих для приёма и заполнения рабочей полости литейной (см.) расплавленным металлом, питания (см.) при её затвердевании, а также для улавливания первых порций металла, фильтрации … Большая политехническая энциклопедия
литниковая система — [gating system] система каналов и устройств для подвода жидкого металла к полости литейной формы, отделяющей неметаллические включения и питания отливки при затверд. Литниковая система состоит из литниковой чаши или заливочной воронки,… … Энциклопедический словарь по металлургии
Литниковая система — совокупность каналов (элементов), через которые расплав из ковша или другого разливочного устройства подводится к рабочей полости литейной формы (См. Литейная форма). Назначение Л. с. обеспечение оптимальных условий и продолжительности… … Большая советская энциклопедия
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — совокупность каналов и полостей (элементов), служащих для заполнения рабочей полости литейной формы расплавл. металлом, питания отливки при затвердевании, улавливания первых порций металла, шлака и загрязнений. Осн. элементы Л. с. (чаша, стояк,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ПО РАЗЪЁМУ — литниковая система с подводом металла по плоскости разъема. ГОСТ 18169 86 … Металлургический словарь
ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА — литниковая система с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости разъема формы (рис. Г 14). ГОСТ 18169 86. литниковая система простой конструкции WIDTH=391 HEIGHT=281 BORDER=0> литниковая система с подводящей и питающей системами… … Металлургический словарь
Вертикальная литниковая система — литниковая система с питателями, расположенными в вертикальной плоскости разъема формы на нескольких уровнях или вертикально. Вертикальную литниковую систему подразделяют на верхнюю, дождевую, сифонную, ярусную … Энциклопедический словарь по металлургии