Показать меню Технической информации

Применение пенокерамических фильтров на формовочных линиях с вертикальным разъемом

(А. Чикунов, 2005 г.)

В работе описаны принципы применения фильтров на формовочных линиях с вертикальным разъемом, таких как ДИСАМАТИК. Представлен эффект различных планировок литниковой системы на технологию фильтрации металла. Описана технология расчета минимального или контрольного сечения литниковой системы. Представлены рекомендации по оптимальному расположению пенокерамических фильтров в форме. Представлены основные типы моделей кармана фильтра для применения на машинах ДИСАМАТИК и описана их роль в обеспечении стабильного положения фильтра в форме. Разработана специальная литейная технология, гарантирующая производство качественного литья при высокой производительности, ассоциирующейся с линиями ДИСАМАТИК.

Различия между формами с горизонтальным и вертикальным разъемом.
Существует множество принципиальных различий между формами с горизонтальным и вертикальным разъемом; далее перечислены те отличия, которые влияют на основные принципы применения пенокерамических фильтров и конструкцию литниковой системы:

• Чаще всего для вертикальных форм используется подвод металла снизу, соответственно, большая часть заливаемого металла находится над питателем отливки. Такая система увеличивает противодавление и приводит к снижению эффективной высоты заливки.
• Линии ДИСАМАТИК обычно имеют более короткое, по сравнению с линиями горизонтальной формовки, время заливки, наиболее часто в диапазоне 5-10 секунд.
• Для того, чтобы сохранить время заливки, иногда требуется увеличение сечения фильтра.
• Линии ДИСАМАТИК обычно имеют более короткое, по сравнению с линиями горизонтальной формовки, время заливки, наиболее часто в диапазоне 5-10 секунд.
• Часто применяется многоярусное расположение отливок в кусте.
• Для обеспечения одновременного заполнения всех отливок в форме, расположенных на различных уровнях, литниковая система должна тщательно рассчитываться и проектироваться, и гарантировать плавное, быстрое, ламинарное заполнение каждого яруса.
• На простановку фильтра отводится очень ограниченное время, поэтому требуется устройство, обеспечивающее быструю и точную технологию подачи фильтра, фиксации, установки и закрепления в форме.
• Отсутствует доступ к открытой форме. Разработка конструкции хорошей типовой литниковой системы для машин ДИСАМАТИК относится к специальной теме, поэтому конструкции литниковых систем, предусматривающих фильтрацию, развивались медленно.

Категории форм, их влияние на положение питателя и технологию фильтрации:
Существуют три основные категории форм с вертикальным разъемом, которые влияют на технологию применения фильтрации, включая:

Подвод металла к отливке снизу (сифонная заливка), что подразделяется на три подгруппы:

a) Одиночная отливка
b) Две или более отливки на одном уровне
c) Два или несколько уровней отливок

Категории 1a) и 1b<): Формы относящиеся к данным категориям могут заливать­ся с применением технологии фильтрации, аналогичной использующейся на формах с горизонтальным разъемом, с контрольным сечением литниковой системы (дросселем) расположенным в начале горизонтального литника(ов), после этой точки площадь сече­ния может увеличиваться для снижения турбулентности потока.

Категория 1с): Формы данной категории аналогичны 1а) и 1b), но для того, что­бы сохранять литниковую систему заполненной на протяжении всей заливки, необхо­димо располагать дроссель(ли) (их может быть несколько) литниковой системы на сты­ке стояка и горизонтального литника. После этой точки площадь сечения литника и пи­тателей может увеличиваться для снижения скорости и турбулентности потока.

Подвод металла к отливке сбоку, также подразделяются на три подгруппы:

a) Одиночная отливка
b) Две или более отливки на одном уровне
c) Два или несколько уровней отливок

Категории 2а), 2b) и 2с): формы, имеющие такие литниковые системы, требу­ют, чтобы дроссель литниковой системы был расположен в местах сопряжения стояка и литников, иначе литниковая система не сможет быть полностью заполнена жидким чу­гуном и фильтр будет неправильно смачиваться металлом, в результате чего шлак и другие включения могут проникать сквозь фильтр.

Подвод металла к отливке сверху, также подразделяются на три подгруппы:

a) Одиночная отливка
b) Две или более отливки на одном уровне
c) Два или несколько уровней отливок

Расчет контрольного или минимального поперечного сечения литниковой систе­мы в формах с вертикальным разъемом.
При заливке по мере падения металла поток ускоряется; в любой заданной точке потока расход металла должен сохраняться, таким образом, поперечное сечение потока прогрессивно уменьшается. В отличие от литниковых систем, применяющихся для форм с горизонтальным разъемом, системы для форм с вертикальным разъемом могут быть сконструированы с использованием преимущества естественной динамики потока расплава, с выполнением стояка, ступенчато сужающегося сверху вниз. Рисунок 1 взят из исследовательской работы французского автора и показывает эффект изменения раз­меров падающего расплава и влияние высоты потока на расчет размеров идеальной литниковой системы. Использование естественно сужающегося сечения стояка означа­ет, что вертикально расположенная литниковая система может поддерживаться запол­ненной металлом; это снижает турбулентность и риск захвата воздуха.

Рис. 1: Влияние различной высоты положения отливок на размеры литникового хода.

Уклон стояка 1-3 градуса позволяет добиться:

• быстрого заполнения
• минимальной турбулентности
• предотвращения захвата воздуха
• снижения брака

Прогрессивное уменьшение сечения питателя:

• контролирует и управляет скоростью металла
• компенсирует разницу высот залив­ки для многоярусного расположения отливок

Не существует ни одного примера отли­вок, изготавливаемых на ДИСАМАТИКе, кото­рый бы служил полным примером расчета лит­никовой системы с применением пенокерамического фильтра. Тем не менее, существуют общие принципы, применимые для большинства лит­никовых систем ДИСАМАТИК.

Для модельных плит с отливками, распо­ложенными на разных уровнях, необходимо рас­считывать эффективную высоту заливки и пло­щадь контрольного сечения для каждого уровня отливок. Площадь контрольного сечения рассчи­тывается по формуле:

Эффективная высота заливки 'Н' может быть рассчитана по одной из следующих фор­мул:

Подвод металла к отливке снизу Н = h-c/2
Подвод металла по центру Н = h-a /2с
Подвод металла сверху Н = h
h - высота от линии разъема до верха формы (мм)
а - высота от линии разъема формы до верхней точки полости отливки, включая при­быль (мм)
с - средняя глубина полости отливки (мм)

Контрольное сечение литниковой системы.
Минимальное, эффективное сечение в любых литниковых системах называется дросселем или сечением, которое «контролирует» или регулирует время заливки отли­вок в форме.

Для стандартных литниковых систем данное контрольное сечение обычно нахо­дится в питателях, прилегающих к отливке (запертая или сужающаяся литниковая сис­тема), но в тех случаях, где это возможно, при сифонной заливке формы, контрольное сечение может также располагаться в стояке (открытая или расширяющаяся литниковая система). В случае применения расширяющейся литниковой системы площадь литни­ков за стояком увеличивается на 10%, а питателей соответственно еще на 10%, что сни­жает скорость и турбулентность потока металла.

Расчет сечения для достижения требуемой скорости заливки должен проводиться для каждого уровня отливок. Площадь сечения обратно пропорционально эффективной высоте заливки (Н). При увеличении высоты заливки контрольное сечение питателей и/или стояка уменьшается.

После расчета величины контрольного сечения можно определить сечение стоя­ка, литников и рабочее сечение питателей для каждой отдельно взятой отливки.

Номограмма для расчета систем ДИСАМАТИК
Номограмма расчета литниковых систем ДИСАМАТИК является очень полез­ным и быстрым средством для определения контрольного сечения питателя или литни­кового хода, ее применение детально описано в руководстве по машинам ДИСАМА­ТИК.

Выбор коэффициента сопротивления:
Значение коэффициента потерь на сопротивление для литниковых систем ДИ­САМАТИК с применением фильтров SEDEX может варьироваться в пределах 0,25 - 0,65, но наиболее часто принимается значение в диапазоне 0,2 - 0,45. Выбор коэффици­ента зависит от тех же параметров, как и для форм с горизонтальным разъемом, в частности: сложность отливки и геометрия отливки.

Дополнительное сопротивление, возникающее при установке пенокерамического фильтра, должно компенсироваться снижением на 0,1 значения коэффициента сопро­тивления, используемого для расчета литниковой системы.