Типы литниковых систем.

По способу подвода расплава в рабочую полость формы литниковые системы делят на ряд разновидностей: верхнюю, нижнюю (сифонную), бо­ковую, ярусную вер­тикально-щелевую и комбинированную. Тип литниковой системы выбирают с учетом свойств литейного сплава, конфигурации и размеров отливки, расположения ее в форме и других факторов.

Верхняя литниковая системаимеет ряд достоинств: расход металла на нее невелик, конструкция ее обычно проста и легко вы­полнима при изготовлении форм; подача расплава свер­ху обеспечивает благоприятное распределение темпера­туры в залитой форме (повышение ее от нижней части отливки к верхней), а следовательно, и благоприятные условия для направленной кристаллизации и питания отливки. Однако при заливке сверху форма заполняется в направлении, противоположном направлению выхода газов, вследствие чего часть газов может попасть в отливку. Кроме того, расплав, падая на дно формы, разбрызгивается, сильнее окисляется и может размыть форму в местах падения. При верхней литниковой системе затрудняется улавливание шлака.

Применяют верхнюю литниковую систему для невы­соких (в положении заливки) отливок небольшой массы и несложной формы, изготовляемых из сплавов, не склонных к сильному окислению в расплавленном со­стоянии, например чугунов, углеродистых конструкци­онных сталей, латуней.

Нижняя литниковая система широко используемая для литья сплавов, легко окисляющихся и насыщающихся газами, например алю­миниевых, обеспечивает спокойный подвод расплава к рабочей полости формы и постепенное заполнение ее поступающим снизу, без открытой падающей струи (под уровень потока) жидким металлом. Однако при подводе расплава снизу усложняется конструкция литниковой системы, увеличивается расход металла на нее, созда­ется неблагоприятное распределение температур в зали­той форме ввиду сильного разогрева ее нижней части. Кроме того, в нижней части отливки оказывается наи­более горячий расплав, вследствие чего могут образо­ваться усадочные дефекты и внутренние напряжения в отливках. При нижнем подводе металла ухудшается заполняемость формы под действием статического напора, так как по мере подъема уровня расплава в форме этот напор падает, а текучесть непрерывно охлаждающегося в процессе продвижения по форме расплава уменьшает­ся за счет увеличения его вязкости. Поэтому при ис­пользовании нижней литниковой системы ограничена возможность получения высоких тонкостенных отливок.

Боковую литниковую систему с подводом металла в среднюю часть от­ливки (по разъему формы) применяют весьма широко при получении отливок из различных сплавов, особенно в случае машинной формовки в парных опоках малых и средних по массе деталей, плоскость симметрии кото­рых совпадает с плоскостью разъема формы. Являясь промежуточной между верхней и нижней, боковая лит­никовая система сочетает в себе как некоторые их до­стоинства, так и недостатки.

Ярусную литниковую систему, которая обеспечивает подачу расплава через несколько питате­лей, расположенных на разных уровнях по высоте фор­мы, используют обычно при получении крупных отливок большой массы (см. рис. 1.16). Ярусный подвод распла­ва способствует лучшему заполнению полости формы, благоприятному распределению температур в отливке и подводу наиболее горячего металла в верхнюю часть ее и прибыли. В результате улучшаются условия пита­ния отливки в процессе затвердевания, уменьшается опасность возникновения в ней значительных перепадов температуры и внутренних напряжений. К недостаткам ярусных литниковых си­стем относят в ряде случаев сложность их конструкций, трудоемкость отделения от отливок, повышенный рас­ход металла.

Вертикально-щелевая литниковая си­стема работает подобно ярусной, ее ча­сто используют при литье цветных сплавов, особенно при изготовлении из алюминиевых сплавов высоких корпусных деталей. Расплав подводится через верти­кальный щелевой питатель, постепенно заполняемый снизу вверх, как и сама рабочая полость формы. При этом совмещаются достоинства нижнего подвода распла­ва в начальной стадии заливки с последующей подачей его в среднюю, а затем в верхнюю часть формы. В ре­зультате не только значительно улучшается заполняемость форм и появляется возможность изготовления вы­соких тонкостенных отливок, но и обеспечивается бла­гоприятное распределение в них температур. Недоста­ток этой литниковой системы — большой расход на нее металла и трудоемкость работ по ее отделению от от­ливки.

В ряде случаев используют комбинированный подвод расплава.

Место подвода металла к отливке выбирают с уче­том как ее конструкции (конфигурации, размеров, тол­щины стенок), так и литейных свойств сплава: текучес­ти при температуре заливки; усадки в процессе охлаж­дения, при затвердевании и в твердом состоянии; темпе­ратурного интервала кристаллизации; склонности к об­разованию внутренних напряжений. С учетом этих фак­торов стремятся обеспечить либо одновременное равно­мерное охлаждение всех частей отливки, либо направ­ленное затвердевание ее от наиболее тонких частей к массивным с питанием последних прибылями.

В некоторых случаях выравнять время затвердевания расплава в толстых и тонких частях отливки, обеспечить одновременное, а при необходимости направленное за­твердевание ее можно, применяя внешние или внутрен­ние металлические холодильники. Обладая высокой теплопроводностью и спо­собностью аккумулировать теплоту, внешний холодиль­ник значительно ускоряет процесс затвердевания распла­ва в массивном узле, ввиду чего уменьшается опасность образования в нем усадочных дефектов. Внутренние хо­лодильники делают из сплава, близкого по составу с заливаемым в форму. Внутренний холодильник расплав­ляется заполнившим охлаждаемый узел расплавом или сваривается с ним, на что расходуется значительное количество теплоты. В результате расплав в массивном узле быстро охлаждается и затвердевает, не образуя усадочных дефектов. Однако подготовка и установка хо­лодильников усложняет процесс изготовления форм, вы­зывает опасность образования некоторых дефектов в от­ливках, например газовых раковин (вскипов), если по­верхность холодильника окислена, загрязнена или по­крыта влагой. Необходима тщательная подготовка хо­лодильников (очистка, лужение и т. п.). Кроме того, возможности регулирования скорости охлаждения от­дельных частей отливки с помощью холодильников ограничены. Поэтому в целях получения плотных отливок нередко холодильники применяют в сочетании с прибы­лями.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое литниковая система?

2. Какие элементы литниковой системы вы знаете?

3. Расскажите о назначении каждого элемента литниковой системы.

4. Каково назначение прибыли?

5. Каково назначение выпора?

6. Перечислите способы подвода литниковой системы к полости формы.