Расчёт литниковой системы с пенокерамическими фильтрами

ПОмогаем
ЛИтейщикам и
МЕТаллургам

Автор -Ing. Jaromir Roucka, CSc. VUT University Brno  
внутренние материалы компании Lanik, Чехия

При конструировании литниковой системы необходимо учесть следующие критерии, предшествующие выбору подходящего фильтра и его применение в литниковой системе.

1. Самым важным критерием является то, чего мы ожидаем от фильтрации и чего хотим добиться при помощи фильтрации.
  • Снижение расходов 
    • более экономное использование жидкого металла (упрощение литниковой системы)
    • расширенное применение опоки (повышение производительности, сокращение сроков поставки)
    • минимизация брака и некачественного производства
  • Ограничить наличие дефектов в отливке, т.е. определить:
    • какие дефекты встречаются (внутренние, поверхностные, низкие механические свойства…)
    • чем они вызваны (шлаком, формовочным материалом, газонасыщением…)
    • как они проявляются (повышение расходов на обработку, претензии заказчика, более длинные сроки поставки, более высокие расходы на зарплату, необходимость обработки металла, и т.д.)
2. Следующим критерием являются конкретные условия, при которых хотим добиться требуемых результатов:
  • технология литья (прецизионное литье, заливка под давлением, литье в песчаные формы, кокильное литье, литье в керамические оболочковые формы,…)
  • марка сплава, температура разливки, масса металла, масса самих отливок, способ литья из ковшей или разливочного устройства, обработка металла до разливки
  • место в форме, возможность переделки литниковой системы для установки фильтра
  • интерес работников к проблематике, их квалификация, готовность к изменениям
3. Последним критерием, который важен особенно для менеджмента, проверяется с точки зрения расходов на входе – это цена приобретения данного фильтра на рынке.

По анализу этих 3 критериев можно выбирать:

  • Вид фильтра в зависимости от эффективности фильтрации (пенокерамический, прессованный, из пеноматериалла)
  • Материал фильтра (стойкость к температуре, механической нагрузке, обработка отходов)
  • Размер и исполнение фильтра (ресурс, форма для установки, толщина, открытость пор)
  • Плотность фильтра (ppi, cpsi, количество отверстий, размер отверстий или ячеек)
  • Размещение фильтра в литниковой системе

Так же следует уделить внимание конструкции типичной литниковой системы для пенокерамических фильтров. В большинстве случаев стараемся образовать системы давления ниже атмосферного – поток металла за фильтром должен быть по возможности максимально спокойный.

Размеры литниковой системы основываются на контрольном сечении. 
Для большинства отливок – это сечение стояка.

S стояк

S литник. ход

S литники

AL, СЧ, ВЧ

Сталь

1

1

1,1

1,15

1,2

1,15

Расчет контрольного сечения:

Scontrol — контрольное сечение (см) 
mk — масса разливаемого металла (кг) 
p — удельный вес (плотность) металла (кг/дм) 
t — длительность разливки (с) 
µ — коэффициент трения (-)

Scontrol =  (22,6·m)/(p·µ·t·?h)

Коэффициент трения определяется по форме и комплексности отливки и литниковой системы и его значение колеблется с 0,2 (сложные по форме) до 0,6 (простые отливки и литнековые системы).

h — эффективная высота разливки (см)  

Сифонный литник

h=Н-C/2

Центральный литник

h=Н-A2/2C

Верхний литник

h=H

Н – высота стояка от уровня чаши до питателя

А – высота отливки в верхней части, включая прибыль

С – общая высота отливки

Размер фильтра является кратным контрольного сечения и выбирается по нижеприведенной таблице:
Sfilter  
Scontrol  
алюминий 4-8 1
серый чугун 3-4 1
высокопрочный чугун 3-6 1
сталь мин. 4,5  
1

Sfilter – это эффективная площадь фильтра.