Типы литниковых систем
К атегория:
Литейное производство
Типы литниковых систем
Литниковой системой называют совокупность каналов и резервуаров, по которым жидкий металл из ковша поступает в полость литейной формы. Литниковая система оказывает существенное влияние на качество отливок; неправильно сконструированная или неправильно рассчитанная она может явиться причиной брака отливок.
Основными элементами литниковой системы являются следующие.
Литниковая воронка или чаша - резервуар, предназначенный для приема жидкого металла из ковша, частичного удержания шлака (в чаше) и передачи металла в стояк.
Стояк - вертикальный (иногда наклонный) канал круглого, овального или иного сечения, предназначенный для передачи металла из чаши (воронки) к другим элементам литниковой системы (шлакоуловителю, питателям).
Рис. 1. Элементы литниковой системы
Литниковый ход, называемый «шлакоуловителем» для чугунного литья и коллектором для цветного, - это горизонтальный канал предназначенный для удержания шлака и передачи металла стояка к питателям.
Питатели (литники) - каналы, предназначенные для передачи металла непосредственно в полость формы.
Рис. 2. Типы литниковых систем: 1 - чаша (воронка); 2 - стояк; 3 - литниковый ход; 4 - питатель; 5 - выпор; 6 - отливка
Литниковые системы делят на пять основных типов:
1. Верхняя литниковая система (рис. 2, а). Питатели подводят либо в верхнюю часть отливки, либо в прибыль или под прибыль.
2. Нижняя или сифонная литниковая система (рис. 2, б). Питатели подводят в нижнюю часть отливки.
3. Боковая литниковая система (рис. 2, в). Питатели подводят по разъему формы.
4. Ярусная (этажная) литниковая система (рис. 2, г). Питатели подводят к отливке на нескольких уровнях. Разновидностью ярусной литниковой системы является вертикально-щелевая (рис. 2, д).
5. Дождевая литниковая система.
Гип литниковой системы выбирают в зависимости от вида металла, конструкции отливки, положения ее при заливке и т. д.
Всегда стремятся к тому, чтобы при обеспечении необходимого качества отливки расход металла на литниковую систему был наименьшим. При соблюдении указанного условия повышается выход годного литья (отношение расхода металла на отливку к общему расходу металла с учетом литниковой системы и прибылей).
Верхняя литниковая система наиболее проста по конструкции, легко выполнима, требует незначительного расхода на нее металла. Она создает наиболее благоприятные условия для питания отливки, т.е. создает нужное для направленной кристаллизации распределение температур - повышение температур от нижней части отливки к верхней.
Однако верхняя литниковая система имеет существенный недостаток, а именно, при падении струи металла с большой высоты размывается форма, образуются засоры; металл окисляется, разбрызгивается, в нем увеличивается количество неметаллических включений. К тому же верхняя литниковая система не обеспечивает задержание шлака. Поэтому ее применяют для низких отливок небольшой массы, простой конфигурации, с малой и средней толщиной стенок.
Нижняя (сифонная) литниковая система обеспечивает спокойное заполнение формы, устраняет опасность размывания стенок и образования засоров. Однако нижний подвод металла создает неблагоприятное распределение температур по объему металла отливки (так как горячий металл поступает снизу), способствует развитию местных разогревом и внутренних напряжений.
Сифонная литниковая система сложна в изготовлении и требует повышенного расхода металла, применяется обычно для отливок средней и большой массы значительной высоты, с большой толщиной стенок.
Подвод металла по разъему является одним из самых распространенных способов заливки форм различных отливок, особенно отливок, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы.
Боковая литниковая система, уменьшая (по сравнению с верхней) высоту падения металла и возможность разрушения формы, вместе с тем ухудшает условия кристаллизации и увеличивает расход металла. Она применяется для отливок небольшой высоты, средней массы, больших размеров; широко используется при машинном способе изготовления форм.
Ярусная литниковая система применяется для крупных, тяжелых отливок. Она обеспечивает лучшее питание отливки, чем сифонная литниковая система. Ярусы системы должны подавать металл в полость формы последовательно, снизу вверх. Ярусная литниковая система наиболее сложна в выполнении и требует наибольшего расхода металла. Вертикально-щелевая литниковая система, обеспечивающая спокойное заполнение формы при сохранении направленности затвердевания, используется для литья цветных сплавов.
Дождевая литниковая система применяется в основном для отливок цилиндрической формы. Металл из стояка попадает в кольцевой коллектор, из которого через питатели, расположенные по окружности на равном расстоянии друг от друга, тонкими струйками равномерно заполняет расположенную ниже полость формы. Металл при этом не должен разбрызгиваться, так как капли металла быстро затвердевают, окисляются и не свариваются с основным металлом, образуя дефекты в отливках, называемые королевами,
Помимо выбора типа литниковои системы, большое значение имеет выбор места подвода питателей к отливке. В зависимости от свойств сплава, конструкции отливки (габаритных размеров, толщины стенки) при подводе металла стремятся обеспечить либо направленное затвердевание, либо одновременное равномерное охлаждение различных частей отливки.
Для отливок с толстыми стенками, массивными узлами, склонных к образованию усадочных раковин, необходимо создавать условия направленной кристаллизации. Это достигается не только соответствующим расположением отливки в форме, когда более массивные части располагаются над тонкими, но и соответствующим подводом металла к наиболее массивным частям отливки. Такой подвод металла усиливает эффект направленного затвердевания. Поэтому сталь, имеющая большую усадку и пониженную жидкотекучесть, подводится в толстое сечение под прибыли с тем, чтобы разогреть форму около прибыли и улучшить питание затвердевающей отливки. Также поступают при изготовлении отливок из специальных бронз, латуней, некоторых алюминиевых сплавов. Иногда сталь заливают непосредственно через прибыли.
Однако, если вследствие чрезмерно большой разницы в скоростях охлаждения отдельных частей отливки возникает опасность появления напряжений и трещин, то для ослабления разницы в скоростях охлаждения металл подводят в менее массивные части отливки.
Одновременное и равномерное затвердевание и охлаждение отливки достигается подводом металла в тонкие части отливки и соответствующим расположением питателей, обеспечивающим симметричное и равномерное заполнение формы. При этом уменьшается опасность образования внутренних напряжений, коробления и трещин. Подобный подвод металла применяют при изготовлении отливок большой протяженности со стенками различной толщины.
Сужающиеся литниковые системы лучше улавливают шлак, уменьшают инжекцию воздуха, увеличивают линейную скорость прохождения металла через каналы литниковой системы. Их применяют при литье сплавов, не склонных к окислению, образующих непрочные окисные пленки.
Расширяющиеся литниковые системы уменьшают скорость движения металла, обеспечивают спокойное заполнение полости формы без окисления металла. Их применяют при литье сплавов, склонных к окислению, образующих прочные окисные пленки.
Литниковая система
Литниковая система – это система каналов и резервуаров для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, её заполнения и питания отливки при затвердевании.По конструкции и расположению в литейной форме литниковые системы очень разнообразны, но независимо от конструкции такая система должна обеспечивать:
– непрерывную подачу сплава в форму;
– кратчайший путь металла в полости формы, чтобы он не терял температуру;
– спокойное и плавное без завихрений заполнение металлом полости формы, что устраняет размывание формы, а также подсос и замешивание в металл воздуха;
– улавливание шлака и других неметаллических включений для предотвращения попадания их в полость формы с металлом;
– создание направленного затвердевания снизу вверх для питания отливки в процессе кристаллизации жидким металлом с целью не допустить образования усадочных раковин;
– однородность структуры отливки после ее кристаллизации;
– отсутствие препятствия при усадке отливок с целью не допустить образования напряжений и трещин;
– минимальный расход сплава на литниковую систему (включая выпоры и прибыли);
– легкое отделение от отливки в процессе выбивки из формы.
Конструкция литниковой системы должна состоять из стандартных элементов, легко изготовляемых и заменяемых при износе. Нормальная литниковая система, применяемая при подводе питания по разъему, показана на рис. 1. Литниковая чаша (воронка) 1 является приемником, в который жидкий металл поступает из разливочного ковша. При заливке необходимо стремиться быстро заполнять чашу и поддерживать в ней металл на высоком уровне, это обеспечивает задерживание шлака в чаше.
Также для задерживания шлака и неметаллических включений при использовании заливочной воронки между ней и стояком может устанавливаться фильтрующий элемент 2 в виде сетки. Стояк 3 представляет собой вертикальный канал, сужающийся книзу; по этому каналу металл поступает в шлакоуловитель 4 . Шлакоуловитель расположен в верхней полуформе и служит для задерживания шлака, неметаллических включений и подвода металла к питателю 5 , находящемуся в нижней полуформе и подводящему сплав в формообразующую полость литейной формы.
Рис. 1. Литниковая система для подвода металла по разъему формы:
1 – воронка; 2 – фильтрующий элемент; 3 – стояк;
4 – шлакоуловитель; 5 – питатель
Выпоры и прибыли также являются частью литниковой системы. Выпоры служат для удаления газов и неметаллических включений из полости формы в процессе заливки, а также позволяют контролировать окончание процесса заполнения полости формы с помощью наблюдения за подъемом металла в них. Число выпоров зависит от размеров и конфигурации отливок. В случае изготовления мелких и средних отливок можно ограничиться установкой одного выпора, а для крупных отливок ставят два-три выпора и более. Если отливка имеет фасонную поверхность, выпор устанавливают на самый высокий элемент модели, по которой изготавливается верхняя полуформа. Следует избегать установки выпоров на массивных частях отливки, так как это приводит к образованию под выпором усадочной раковины в связи с тем, что относительно тонкий выпор остывает быстрее массивной части и питается за ее счет.
Разновидности литниковых систем
Литниковые системы, в зависимости от формы, размеров отливки и свойств литейного сплава, имеют различное устройство.
1.По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на: верхнюю, сифонную (нижнюю), ярусную, вертикально-щелевую (рис. 34Л).
Рис. 2 Типы литниковых систем
а - верхняя; б – сифонная (нижняя); в – боковая; г - ярусная; д –вертикально- щелевая;
1 – литниковая чаша; 2 - стояк; 3 -шлакоуловитель; 4 - питатель; 5 - выпор; 6 - отливка
Верхняя литниковая система (рис. 2, а).
Достоинствами системы являются: малый расход металла; конструкция проста и легко выполнима при изготовлении форм; подача расплава сверху обеспечивает благоприятное распределение температуры в залитой форме (температура увеличивается от нижней части к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания отливки.
Недостатки: падающая сверху струя может размыть песчаную форму, вызывая засоры; при разбрызгивании расплава возникает опасность его окисления и замешивания воздуха в поток с образованием оксидных включений; затрудняется улавливание шлака.
Верхнюю литниковую систему применяют для невысоких (в положении заливки) отливок, небольшой массы и несложной формы, изготовленных из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном состоянии (чугуны, углеродистые конструкционные стали, латуни).
Сифонная (нижняя) литниковая система (рис. 2, б)
Широко используется для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами (алюминий), обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу без открытой струи металлом. При этом усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, создается неблагоприятное распределение температур в залитой форме ввиду сильного разогрева ее нижней части. Возможно образование усадочных дефектов и внутренних напряжений. При такой системе ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок (при литье алюминиевых сплавов форма не заполняется металлом, если отношение высоты отливки к толщине ее стенки превышает 60, H/δ≥60).
Боковая литниковая система (рис. 2, в).
Подвод металла осуществляется в среднюю часть отливки (по разъему формы).
Такую систему применяют при получении отливок из различных сплавов, малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью разъема формы. Является промежуточной между верхней и нижней, и следовательно сочетает в себе некоторые их достоинства и недостатки.
Ярусная литниковая система(рис.2, г).
При ярусной литниковой системе подача расплава осуществляется на нескольких уровнях. Питатели действуют последовательно, начиная с нижних, по мере подъема уровня металла в полости формы. Эти системы, обеспечивающие спокойное заполнение и горячий металл в головной части потока, широко применяют при изготовлении крупных и тонкостенных отливок из черных и цветных сплавов.
Вертикально-щелевая литниковая система(рис.2, д) .
Разновидность ярусной. Предназначена, главным образом, для цветных металлов и сплавов.
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:
- слишком быстрый поток жидкого металла может причинить повреждения литейной форме,
- сильно турбулентный поток может захватывать воздух и различные посторонние включения, а
- слишком медленное заполнение литейной формы может привести к образованию холодных пробок.
Хорошая литниковая система
Правильно же спроектированная литниковая система обеспечивает должный контроль течения жидкого металла при заполнении литейной формы.
Оптимальная конструкция литниковой системы может:
- снизить турбулентность течения расплавленного металла;
- минимизировать содержание в отливке газов и включений;
- снизить количество шлака.
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 . Эта литейная форма иллюстрирует основные принципы процесса заливки расплавленного металла, в том числе, литейных алюминиевых сплавов.
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;
- принцип сплошности;
- число Рейнольдса.
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.
Если пренебречь потерями на трение и считать, что вся литниковая система находится под воздействием атмосферного давления, то из теоремы Бернулли следует, что скорость v течения расплавленного алюминия в нижней точке питателя литейной формы зависит от высоты h , на которой расположена литниковая чаша по формуле:
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:
Q = A 1 v 1 = A 2 v 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.
Устройство литниковых систем.
Устройство литниковых систем. Система каналов, обеспечивающая подвод расплава в полость формы, питание отливки в процессе кристаллизации и улавливание шлака и песочных включений, называется литниковой системой. После выбивки форм литниковая система отделяется от отливки и поступает на переплавку.
Рис. 97. Элементы литниковой системы
На рис. 97 изображены элементы литниковой системы, состоящей из литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3 и питателей 4.
Литниковая чаша , имеющая форму воронки, предназначается для удобства заливки расплава в форму и частичного удержания шлака. Литниковые чаши бывают различной конструкции. Они изготовляются либо в виде отдельных стержней, либо заформовываются в металлической рамке.
Рис. 98. Конструкция литниковых систем :
1 - литниковая чаша, 2 - стояк, 3 - выпор, 4 - выпорная чаша, 5 - перегородка, 6 - ручки, 7 - металлический корпус, 8 - питатель, 9 - шлакоуловитель
На рис. 98 изображены наиболее распространенные виды литниковых чаш .
Чаши для мелких форм выполняются в верхней полуформе в виде воронки 1 (рис. 98, а) и в виде чаши с порошком (рис. 98, б), который при течении расплава способствует всплыванию шлака.
Чаши для среднего литья изготовляются отдельно в виде стержней 1 (рис. 98, в и г), устанавливаемых на форму при сборке. Такие чаши более емки и удобны при заливке. В дне чаш для среднего литья делают несколько мелких отверстий (диаметром 5—8 мм), играющих роль фильтровальной сетки и способствующих удержанию шлака.
Чаши для крупного литья (рис. 98, г) формуются в металлической рамке 7, а для удобства установки их на форму при сборке в рамке предусматриваются ручки 6. В конструкции такой чаши имеется специальная перегородка 5. При заполнении расплавом левой полости чаши 1 шлак, располагаясь сверху расплава, удерживается перегородкой от попадания внутрь сифонного стояка 2.
Стояк 2 (см. рис. 98) представляет собой вертикальный канал круглого сечения, соединяющий литниковую чашу и шлакоуловитель. Стояк формуется в верхней полуформе с помощью модели стояка. Модель стояка имеет форму конуса, расширяющегося к чаше. Делается это для облегчения извлечения модели из формы. Иногда стояк вырезается в верхней полуформе полой стальной трубкой.
У форм с вертикальной заливкой стояк формуется на плоскости разъема верхней и нижней полуформ. После сборки и кантования их на 90° вертикальный канал соединяет чашу и шлакоуловитель.
Шлакоуловитель 9 представляет собой горизонтальный канал трапецеидального сечения, выполняемый обычно в верхней полуформе. Назначение шлакоуловителя — задерживать шлак, попавший из литниковой чаши, и облегчать подвод расплава к отливке. При ручной формовке шлакоуловитель прорезается вручную, при машинной —выполняется в форме по модели, закрепленной на модельной плите.
Питатели 8 — тонкие и короткие каналы, соединяющие шлакоуловитель с литейной полостью формы. Питатели имеют различную форму поперечного сечения: трапецеидальную, прямоугольную, полукруглую и т. п. При машинной формовке модели питателей закрепляются на подмодельной плите нижней или верхней полуформы.
Конструкции литниковых систем подразделяются на вертикальные и горизонтальные со свободным падением расплава и с падением его по ломаной линии.
Литниковая система со свободным падением расплава состоит из литниковой чаши и стояка (см. рис. 98, а).
Литниковые системы с падением расплава по ломаной линии подразделяются на три подгруппы: у первой подгруппы расплав вводится через разъем в полость формы сверху (см. рис. 98, б), у второй расплав вводится через разъем формы преимущественно на половину высоты отливки (см. рис. 98, в), у третьей подгруппы расплав подводится в полость формы снизу сифоном (см. рис. 98, а). При изготовлении мелкого и среднего литья широкое применение нашла горизонтальная дроссельная литниковая система. Основным элементом дроссельной литниковой системы является дроссель — узкий щелевидный канал, соединяющий стояк и полость формы, регулирующий торможением расход расплава и обеспечивающий плавное поступление его в форму с хорошей очисткой от посторонних примесей.
Рис. 99. Дождевая литниковая система
Дождевая литниковая система (рис. 99) состоит из литниковой чаши 7, стояка 2, кольцевого шлакоуловителя 5, нижняя часть которого соединяется с литейной полостью отливки 4 большим количеством мелких вертикальных каналов — питателей 3. После заполнения шлакоуловителя расплав отдельными струйками стекает в полость формы, обеспечивая получение плотных отливок. Такая система применяется для отливки в сухих формах втулок, труб, барабанов и других цилиндрических ответственных отливок.
Ярусная литниковая система (с расположением питателей по высоте стояка) применяется при отливке крупных деталей с неравномерной толщиной стенок. Эта система позволяет хорошо питать отливку горячим расплавом в различных ее частях.
В зависимости от величины, конфигурации и материала отливаемого изделия литниковая система в форме может быть горизонтальной, верхней, дождевой, сифонной и ярусной. Рассмотрим несколько типов литниковых систем, применяемых при литье художественных и архитектурных изделий.
Горизонтальная литниковая система (рис. 3.47, а) с питателями, расположенными в горизонтальной плоскости, обеспечивает подвод металла в полость формы по ее разъему. Такая литниковая система имеет все основные элементы и применяется в формах, заливаемых в сыром виде с глубиной полости в нижней опоке до 200 мм. Тонкостенные ажурные отливки (вазы, блюда, тарелки, кронштейны) при незначительной толщине стенок имеют сложную поверхность. Качественно заполнить литейные формы таких изделий через литниковую систему с горизонтально расположенным питателем с одной стороны полости формы не удается, так как расплав в тонком сечении полости формы быстро охлаждается и не заполняет ее полностью. В таких случаях для заливки применяют горизонтальную литниковую систему с большим числом питателей, расположенных по разъему полости (рис. 3.47, б). Для этого вокруг нее в верхней полуформе вырезают шлакоуловитель с треугольным сечением, а под ним, в нижней полуформе вокруг полости формы, - необходимое число питателей. Металл, заливаемый в форму с такой литниковой системой, поступает в нее одновременно в нескольких местах. При этом он не успевает охлаждаться и хорошо заполняет мельчайшие углубления и выступы сложной поверхности полости.
Сифонная литниковая система (рис. 3.47, в) - горизонтальная или вертикальная - обеспечивает подачу расплавленного металла в полость формы снизу. Такая система исключает возможность разрушения нижних поверхностей полости формы, разбрызгивания металла при падении его струи на дно формы. Отдельные капли металла плохо сплавляются с общей массой его и образуют в отливке включения (корольки). Литейные формы статуэток, имеющих значительную высоту при малых поперечных размерах, заливают обычно в вертикальном положении. В полость таких форм металл поступает снизу (по стояку до дна формы), а затем по горизонтальному питателю проходит в полость формы и под давлением в стояке постепенно заполняет ее до верха.
Рис. 3.47.
Верхняя литниковая система (рис. 3.47, г) обеспечивает подачу металла в полость формы сверху. В небольших формах ажурного литья стояк верхней литниковой системы делают в виде щели в полость формы сверху, поэтому ее часто называют щелевой литниковой системой. Такая литниковая система удобна тем, что ее можно ставить в центре полости формы, откуда металл равномерно растекается во все ее части. Кроме того, применение вертикальной литниковой системы в формах тонкостенного литья удобно тем, что сечение щелевого стояка не превышает толщины отливки, поэтому стояк легко отламывается, не разрушая стенки отливки и не оставляя большого следа на ее поверхности.
Ярусная литниковая система - вертикальная литниковая система - обеспечивает подачу металла в полость формы на нескольких уровнях ее высоты. Сифонная литниковая система обеспечивает спокойное последовательное заполнение формы, в то же время имеет существенный недостаток при литье тонкостенных художественных отливок. Металл в такой форме, поднимаясь снизу вверх, встречаясь с холодными стенками формы, быстро охлаждается, плохо заполняет верхнюю часть полости формы и не дает резкого рельефа поверхности отливки. Такой недостаток можно устранить, если несколько изменить устройство сифонной литниковой системы, снабдив ее дополнительными питателями по высоте формы. При ярусной литниковой системе первая порция металла, попавшая в форму в начале заливки, успев несколько остыть, разогревается порцией горячего металла, поступившего на уровне первого дополнительного питателя.
То же самое произойдет, когда форма заполнится до второго питателя. Таким образом, верхний холодный слой металла в форме подогревается порциями горячего, поступающего из ярусных питателей. При этом происходит некоторое выравнивание температуры металла в полости формы, обеспечивающее получение одинаковой резкости рельефа поверхности отливки во всех ее частях.
В литейных формах статуэток и бюстов при сифонной и ярусной литниковой системе устройство шлакоуловителя не представляется возможным. В таких формах шлак при заливке удерживается в литниковой чаше, которая должна иметь достаточные размеры и соответствующую конструкцию, обеспечивающие всплывание шлаковых частиц при заливке.
При использовании небольших литниковых чаш (воронок) этому способствует специально изготовленная из стержневой смеси и высушенная фильтровальная сетка, вставленная в дно воронки. Если в воронке есть фильтровальная сетка, металл тормозится в ней и заполняет воронку. Шлак и грязь всплывают на поверхность металла и остаются здесь до окончания заливки.
