Медведєва О. А. Плющ Г. В. Хлєбніков Г. Г.
Один з важливих питань при точному лиття ювелірних виробів - вибір і розрахунок литниково-живильної системи. Найбільш економічною є та литниково-яка живить система, яка, забезпечуючи якість виливків, зручність виконання технологічних операцій і використання уніфікованої оснащення, дозволяє отримати при литті найбільший вихід придатного дорогоцінного металу.
Розрахунок літніковойсистеми дозволяє встановити мінімальні розміри перетину системи, але достатні для з'єднання живильного елемента з відливанням. Система вважається раціональною і в тому випадку, якщо для забезпечення харчування розміри деяких елементів буде потрібно кілька збільшити [1].
Для лиття по виплавлюваних моделях запропоновано кілька методів розрахунку. В основі всіх відомих методів визначення розмірів литниково-живлять систем, що дозволяють отримати щільний метал при литті, лежить вимога забезпечення принципу спрямованого затвердіння.
Одним з перших був запропонований розрахунок за питомою швидкості заливки, який використовується при лиття в піщані форми. Однак розрахунок давав різко занижені розміри живильників, не забезпечував щільного металу у виливках і поширення не отримав.
В даний час застосовують два методи розрахунку литниково-живлять систем при литті по виплавлюваних моделях: по модулях охолодження і діаметрам вписаних сфер [2]. Одночасно з вдосконаленням методів розрахунку розроблялася раціональна конструкція літників.
Методика, яка дозволила б для даної конкретної деталі і сплаву вибрати конструктивний варіант литниково-живильної системи, поки не розроблена. Однак накопичений практичний досвід вибору оптимальних для різних виливків конструктивних варіантів литниково-живлять систем [2]. Найбільш поширені з них:
1. Стояк з колекторами у вигляді місцевих потовщень. Стояк і колектори служать як для заповнення ливарної форми, так і для харчування виливків в період затвердіння.
2. Стояк в комбінації з розташованими зверху місцевими прибутками для харчування окремих масивних вузлів виливки.
Крім перерахованих варінт, застосовують і інші спеціальні литниково-живлять системи, що відрізняються формою стояка:
1. Гвинтоподібний стояк, що запобігає падіння розплаву в каналі [3].
2. спіралеподібного стояк забезпечений вертикальним каналом, розміщеним на його осі [4].
3. Змієподібний стояк з фільтрує сіткою [5].
Для виготовлення виливків з кольорових сплавів вагою до 1,5 кг найчастіше застосовують розгалужені системи, в яких сумарна площа перерізів ливникових ходів неминуче виходить більше площі стояка. Швидкість заповнення форми металом в цих системах практично регулюється розмірами стояків і живильників:
На ювелірних підприємствах в даний час використовують розгалужену систему із стояком круглого перетину. Ця система, проста і технологічна, дозволяє розмістити велику кількість виробів і дає можливість наблизитися до основної вимоги: забезпечення принципу спрямованого затвердіння [6,7]. Розрахунок подібних систем зручніше проводити по модулях охолодження [2]. Вихідними даними для визначення розмірів елементів литниково-живильної системи в цьому розрахунку є модуль охолодження масового вузла виливка (вузла харчування) і вага виливки.
Визначають площі перетинів елементів ливникової системи, прийнятої конструкції, які забезпечують заповнення форми за певний час.
1. Визначення площі поперечного перерізу живильників
Обсяг металу, що випливає в одиницю часу з літніковойсистеми, можна визначити за формулою [8]
де Q - обсяг металу, що випливає в одиницю часу, см 3 / сек;
σFn - сумарна площа поперечного перерізу всіх живильників;
υср - середня швидкість витікання металу з живильників в порожнину форми, м / сек;
μ - коефіцієнт витрати, що відображає загальний опір всієї форми. За даними [8], він дорівнює 0, 5-0, 7.
Виходячи з (2), площа поперечних перерізів живильників,
Так як виливок отримують відцентровим способом, в (3) υср - середня відцентрова швидкість, з якою метал заливається в порожнину форми.
де ω - відцентрове прискорення;
t - час заливки, сек.
Швидкість витікання металу з живильників залежить від моменту часу, в який відбувається заливка, тому для розрахунків використовуємо середню швидкість
Відцентрове прискорення, що виникає за рахунок відцентрової сили, залежить від лінійної швидкості, з якою обертається форма, і радіусу обертання:
де υ - лінійна швидкість обертання, м / сек;
ρ - - радіус обертання.
Лінійна швидкість при обертанні
де п - швидкість обертання, об / хв.
Для визначення швидкості металу при заливці необхідно знати час, протягом якого відбулася заливка всього металу в порожнину форми. Його можна визначити, використовуючи формулу шляху при рівноприскореному русі
де h - висота стояка, мм;
Обсяг металу, що випливає з літніковойсистеми в одиницю часу,
де θ - обсяг заливається металу, см 3
Знаходимо обсяг розплавленого металу
де Р - вага заливається металу, г;
γ - щільність сплаву при температурі заливки, г / см 3.
Підставляючи знайдені значення в (3), визначаємо сумарну площу живильників.
Площа одного живильника знаходять за формулою
де Qn - обсяг металу для заповнення одного виробу в одиницю часу, см 3 / сек.
Число виробів, що розміщується на стояку в одному перерізі, визначають за формулою
Зазвичай на практиці перетин письменників збільшують, щоб заповнення вироблялося з меншою швидкістю.
2. Визначення площі поперечного перерізу стояка
Площі поперечного перерізу стояка знаходять із співвідношення (1).
Приклад розрахунку.
Необхідно розрахувати литниково-живильну систему для відцентрового лиття ювелірних виробів по виплавлюваних моделях із сплавів золота, що відливаються на машині типу НLS-1,5.
В даному випадку використовують розгалужену схему заливки: виливки з живильниками розташовують навколо центрального живлячої стояка.
При числі оборотів машини п = 300 об / хв і відстані від осі обертання до літніковойсистеми ρ = 0,3 м отримаємо лінійну швидкість обертання
Знаходимо величину відцентрового прискорення
Визначаємо обсяг розплавляється металу (щільність сплаву ЗлСрМ 583-80 при температурі 1100 ° С становить 12 г / см 3
(Вага заливається металу не перевищує 500 г).
Обчислюємо час заливки (висота стояка - 150 мм)
Знаходимо середню швидкість витікання металу з живильників в порожнину форми
Обсяг металу, що випливає в одиницю часу з літніковойсистеми,
Визначаємо сумарну площу живильників, розміщених в одному перерізі,
Площа перетину стояка, згідно співвідношенню (1),
Звідси D ст = (6-4) мм.
При лиття дорогоцінних сплавів домінуючим є прагнення скоротити розміри і, отже, витрата металу на литниковую систему.
Наведений розрахунок показує, що можна застосовувати стояки діаметром 4 мм. На Київському ювелірному заводі і Калі-нінградском янтарний комбінаті була випробувана литниковая система з живильним стояком такого діаметру. Вихід придатного металу на ділянці литва збільшився в середньому на 8-10%, а шлюб виливків в досвідчених партіях на кінцевих операціях знизився на 3-5%.
ЛІТЕРАТУРА
1. Питання теорії ливарних процесів. М. Машгиз, 1960.
2. Лиття по виплавлюваних моделях. Під ред. Шкленник Я. І. та Озерова В. А. М. «Машинобудування», 1971.
3. Опис винаходу до авт. свид. № 310729.
4. Опис винаходу до авт. свид. № 343755.
5. Опис винаходу до авт. свид. № 203850.
6. Андронов В. П. Головін В. А. Виробництво напівфабрикатів з дорогоцінних металів і сплавів. М. «Металургія», 1965.
7. Андронов В. П. плавильних-ливарне виробництво, дорогоцінних металів і сплавів. М. «Металургія», 1974.
8. Дубецький Г. М. Літніковие системи. Методи підведення, конструкції розрахунку. М. Машгиз, 1951.
Планування літніковой сістемиСплави Спанголд для ювелірних виробів